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東海第二発電所 工事計画説明資料
資料番号TK-1-1493 改0
提出年月日
平成30年7月23日

逃がし安全弁吹出量の安全性への影響について

目 次頁
1. 逃がし安全弁の設計変更による安全性への影響について ････････････････････････ 1
2. 逃がし安全弁吹出量の影響について ･･････････････････････････････････････････ 13

資料番号：C-24-6-1 改 2

平成 30 年 6 月 19 日
日本原子力発電（株）
逃がし安全弁の設計変更による安全性への影響について
1.

逃がし安全弁吹出量の設計値及び公称値について
逃がし安全弁は，原子炉圧力容器の過圧防止及び原子炉減圧のための機能を有しており，設置変更許可申請書の基本設計における設計値としては，逃がし安全弁に要求される機能に対して保守的な小さめの吹出量を設定している。
一方，工事計画において設定する公称値は，ローテーションパーツの採用に伴い届出申請をした際に，建設時の工事計画の逃がし安全弁の吹出量計算式（昭和 45 年告示 501号）から届出時点の計算式（昭和 55 年告示 501 号）に変更したことに伴い，当初認可時と比較して吹出量が大きくなっている（別添 1 参照）。

2.

逃がし安全弁吹出量の違いが許認可解析に与える影響について設計値と公称値の違いが許認可解析に与える影響を第 1 表に示す。また，吹出量の違いによる原子炉圧力の推移及び原子炉水位の推移を第 1 図及び第 2 図に，各事象の燃料の破裂判定曲線を第 3 図～第 8 図示す。
設計基準事象のうち原子炉減圧を必要とする事象である「中小ＬＯＣＡ」では，燃料被覆管最高温度は約 590℃であり，小さめの吹出量である設計値を設定した場合でも燃料の破裂に対して十分余裕がある。また，重大事故等対策の有効性評価のうち原子炉を急速減圧して低圧代替注水系（常設）にて注水を実施する「高圧・低圧注水機能喪失」においても，燃料被覆管最高温度は約 338℃であり，燃料の破裂に対して余裕は十分ある。
これは，逃がし安全弁の減圧能力が十分であることに加え，低圧代替注水系（常設）の注水能力が高いことによる。
「ＬＯＣＡ時注水機能喪失」においては，原子炉注水開始が遅れた場合の影響について確認しており，原子炉減圧操作が 10 分遅れたとしても燃料被覆管最高温度は約 90℃上昇するにとどまること，第 1 図に示すとおり，逃がし安全弁吹出量の公称値と設計値の違いによる原子炉圧力の低下傾向に差がほとんどないことを考慮すると，逃がし安全弁吹出量を公称値から設計値とした場合においても評価項目への影響は小さいと判断できる。
一方，逃がし安全弁の吹出量が大きくなることで評価項目に対する余裕が小さくなる
重大事故等対策の有効性評価における「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」では，大きめの吹出量である公称値を設定した場合，燃料被覆管最高温度は約 887℃となり評価項目を満足するものの，第 3 図に示すとおり，燃料の破裂判定曲線のベストフィット曲線※１に近く，可搬型設備の操作時間※２の不確かさに対し十分な時間余裕を確保できない可能性があり，可搬型設備の操作時間余裕として，設計値や設計値＋5％の場合と同様に 30 分以

11上を確保する場合には，燃料に破裂が生じる可能性がある。東海第二の炉心損傷防止対策の有効性評価には，格納容器ベントを実施するシーケンスがあり，燃料に破裂が発生した状況で格納容器ベントを実施する場合には，周辺の公衆に対する被ばく線量が 5mSvに近接することを確認している※３。このため，炉心損傷を防止するシーケンスにおいては，燃料の破裂を防止することとしているが，「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」において逃がし安全弁の吹出量を公称値とする場合には，上記のとおり，燃料の破裂に対する余裕が有意に小さくなることを確認している。
以上のとおり，逃がし安全弁吹出量の違いによる許認可解析の評価項目及び燃料の破裂への影響を確認し，「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」への影響（特に燃料の破裂）が大きいことを確認した。
※１

炉心損傷防止対策の有効性評価においては，格納容器ベント時に周辺の公衆に対して著しい放射線被ばくリスクを与えないよう，燃料の破裂が発生しないことを目安としている。また，燃料の破裂発生の防止は，以下の影響を防止する観点からも重要と考えている。
○炉心損傷後の対応手順への移行
燃料の破裂が発生すると，格納容器内線量率の上昇により炉心損傷を判定し，炉心損傷後の対応手順に移行する可能性がある。その場合においても，可能な範囲で原子炉への注水を行う手順としているが，第一目標は「格納容器の破損防止」に変更となる。
○原子炉建屋内の作業性
燃料の破裂が発生すると，原子炉建屋内の線量が上昇し，原子炉建屋内での作業性に影響する。特に全交流動力電源喪失のシーケンスについては，交流電源が復旧するまでの間，弁の現場操作等を作業員の現場操作に頼ることとなるため，影響が大きい。

※２ 「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」における原子炉注水は，代替淡水貯槽及び北側淡水池（2 箇所）を水源として検討していたが，敷地に遡上する津波による影響の不確かさを考慮し，北側淡水池の 1 箇所を敷地に遡上する津波の影響を受けない高所に高所淡水池として設置することとした。その後，地震時における敷地北側のアクセス性を考慮するとともに，水源の耐震性・耐津波性を向上させるため北側淡水池及び高所淡水池を統合し，西側淡水貯水設備を設置することとし，全交流動力電源喪失時に 3 時間以内での可搬設備での原子炉注水に対する信頼性・確実性の向上を図った。
※３ 「ＬＯＣＡ時注水機能喪失（25 分の減圧操作遅れを仮定した場合）」において，燃料棒の 1％に破裂が発生するものとすると，耐圧強化ベント系によるドライウェルベントを実施した場合，敷地境界及び非居住区域境界での実効線量の最大22

値は約 4.4mSv となり，評価項目である 5mSv に近接することを確認している。
3.

安全性への影響について「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」以外の許認可解析では，逃がし安全弁吹出量を小さめの吹出量である設計値を設定した場合でも評価項目及び燃料の破裂に対する余裕は十分あり，十分な原子炉減圧機能が確保されていることを確認している。一方，逃がし安全弁吹出量を大きめの吹出量である公称値を設定した場合の「全交流動力電源喪失（ＴＢＰ）」では，評価項目及び燃料の破裂に対する余裕が小さい。これらのことから，逃がし安全弁の吹出量の公称値が設計値と同等となる設計に変更することにより，安全性が向上すると総合的に判断した。なお，逃がし安全弁を設計変更することよる構造健全性や耐震性等への悪影響がないよう設計し，工認側にて説明する。

33

第 1 表 設計値と公称値の違いが許認可解析に与える影響
事象

逃がし安全弁

燃料被覆管

燃料被覆管

吹出量

最高温度

酸化割合

原子炉減圧が必要となる主な事象

中小ＬＯＣＡ（設計基準事象，

約 590℃
設計値(燃料被覆管９×９燃料（Ａ型））

高圧・低圧注水機
能喪失
ＬＯＣＡ時注水機能喪失の破裂なし)

小さい

設計値

(燃料被覆管時間余裕－1％以下－1％以下－1％以下－の破裂なし)

約 616℃
設計値(燃料被覆管の破裂なし)

約 706℃
設計値(燃料被覆管10 分遅れ）の破裂なし)

炉が減圧される事象

逃がし安全弁の故障により原子約 746℃

設計値(燃料被覆管全交流動力電源喪失

対する操作

約 338℃

ＬＯＣＡ時注水機
能喪失（減圧操作

極めて可搬設備に設計値＋5％1％以下（ＲＣＩＣ再の破裂なし)起動考慮）

約 773℃

約 35 分

(燃料被覆管（ＴＢＰ）

約 55 分1％以下（ＲＣＩＣ再の破裂なし)

起動考慮）

公称値

約 887℃

約 20 分

（設計値＋約(燃料被覆管10％）の破裂なし)

約 3％（ＲＣＩＣ再起動考慮）

44

10
凡例
：設計値
：設計値＋5％：公称値

8原子炉圧力（MPa[abs]）

6420012345

事故後の時間（ｈ）

第 1 図 吹出量の違いによる原子炉圧力の推移（全交流動力電源喪失（ＴＢＰ））

20

原子炉水位（シュラウド内水位）

凡例：設計値：設計値＋5％
：公称値

15

レベル 8
レベル 3
レベル 210

レベル 1
有効燃料棒頂部

有効燃料棒底部

5(m)

00

1234

5

事故後の時間 (ｈ)第 2 図 吹出量の違いによる原子炉水位（シュラウド内水位）の推移（全交流動力電源喪失（ＴＢＰ））

55

10000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

1000

円 周 方 向 の 応 力

GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)JNES(内圧破裂試験)

100

NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線
平均値－２σ曲線(N／mm２)1010100

200300400500600700800900

1000110012001300

140015001600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 3 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（全交流動力電源喪失（ＴＢＰ），吹出量：公称値）

66

10000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)

円 周 方 向 の 応 力

GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

1000

GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)JNES(内圧破裂試験)

100

NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線(N／mm２)

平均値－２σ曲線

1010100

2003004005006007008009001000

11001200

1300

140015001600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 4 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（中小ＬＯＣＡ（設計基準事象，９×９燃料（Ａ型）），吹出量：設計値）

77

10000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)

円 周 方 向 の 応 力

GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

1000

GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)JNES(内圧破裂試験)

100

NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線(N／mm２)

平均値－２σ曲線

1010100

200

300

400500600700800

900

1000

1100

1200

1300

1400

15001600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 5 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（高圧・低圧注水機能喪失，吹出量：設計値）

8810000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)

円 周 方 向 の 応 力

1000

GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)100JNES(内圧破裂試験)
NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線(N／mm２)

平均値－２σ曲線

ベースケース1010 分遅れ

10100200300

4005006007008009001000110012001300

140015001600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 6 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（ＬＯＣＡ時注水機能喪失（ベースケース，減圧操作 10 分遅れ），吹出量：設計値）

99

10000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)

円 周 方 向 の 応 力

GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

1000

GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)JNES(内圧破裂試験)

100

NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線(N／mm )
２平均値－２σ曲線

1010100

200

300

400500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

14001500

1600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 7 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（全交流動力電源喪失（ＴＢＰ），吹出量：設計値）1010

10000
GEMP731
ORNL3626
ORNL3626(照射)GEMP683
GEVNC(0.56℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(2.8 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(5.6 ℃/s)(8×8)(Vallecitosのデータ)
GEVNC(0.56℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

1000

GEVNC(2.8 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)

円 周 方 向 の 応 力

GEVNC(5.6 ℃/s)(7×7)(Vallecitosのデータ)
NUREG-0630,DATA F(ORNL)NUREG-0630,DATA H(KfK FABIOLA)NUREG-0630,DATA I(ORNL)NUREG-0630,DATA J(KfK)
KfK(0.8～1.6K/s)(REBEKA Single Rod)JNES(内圧破裂試験)

100NFI他(内圧破裂試験)

ベストフィット曲線
平均値－２σ曲線(N／mm２)1010100200300

40050060070080090010001100

12001300

140015001600

燃 料 被 覆 管 温 度 (℃)

第 8 図 燃料被覆管破裂が発生する時点の燃料被覆管温度と燃料被覆管の円周方向の応力の関係（全交流動力電源喪失（ＴＢＰ），吹出量：設計値＋5％）111112機

備 考

適用規格及び計算式

リフト

弁座口の径

のど部の径

S45年告示第501号

海外メーカ製 逃がし安全弁による吹出し量計算【凡例】
W：公称吹出し容量(kg/h)
A：吹出し面積(mm2)P：公称吹出し量決定圧力(kg/cm2)
K：公称吹出し量係数（逃がし弁機能）
W=0.5145･A(P+1)･K･0.9（安全弁機能）
W=0.5145･A(1.03P+1)･K･0.9［MKS単位計算］第73条第1項ﾊ，ﾄ152.4 mm（入口径）

呼び径75.2(7.375)
75.9(7.443)
76.6(7.512)
77.3(7.581)
78.0(7.649)
79.4(7.786)
82.6(8.100)
83.3(8.169)
84.0(8.238)
84.7(8.306)

kg/cm
(MPa）

海外メーカ製 逃がし安全弁

B22-F013B，K，L，R

B22-F013A，C，F，S

B22-F013H，J，M，V

B22-F013E，G，P，U

B22-F013D，N

B22-F013B，K，L，R

B22-F013A，C，F，S

B22-F013H，J，M，V

B22-F013E，G，P，U

B22-F013D，N

弁番号

2

バルブ製造メーカ

能安全弁

弁機能

逃がし機能

吹出し圧力/容量①安全解析ｔ/h国内メーカ製

逃がし安全弁

7.79
8.10

7.798.10

S55年告示第501号（改正 H6 通商産業省告示第446号）【凡例】
Qm ：公称吹出し容量(kg/h)
A：吹出し面積(mm2)P：公称吹出し量決定圧力(MPa)Kd ：公称吹出し量係数（逃がし弁機能）
Qm=5.246･A(P+0.1)･Kd･C･0.9（安全弁機能）Qm=5.246･A(1.03P+0.1)･Kd･C･0.9［SI単位計算］

逃がし安全弁

技術基準規則150A

国内メーカ製③国内採用実績のある安全弁
ｔ/h

安全解析に使用している吹出し量と同等の吹出し量となる弁【凡例】
Qm ：公称吹出し容量(kg/h)
A：吹出し面積(mm2)P：公称吹出し量決定圧力(MPa)Kd ：公称吹出し量係数（逃がし弁機能）
Qm=5.246･A(P+0.1)･Kd･C･0.9（安全弁機能）Qm=5.246･A(1.03P+0.1)･Kd･C･0.9［SI単位計算］第20条，第57条
JSME S NC-1
第10章安全弁SRV-3111(1)JIS B 8210(1994)附属書 安全弁の公称吹出し量の算定方法

8.31

8.31

150A

8.24

8.24

8.17

7.65

7.65

8.17

7.58

7.51

7.58

7.51

7.44

7.44

MPa

7.37ｔ/h

7.37

MPa

吹出し量一覧表②今回補正工認

主蒸気逃がし安全弁

第103条第1項第一号
JIS B 8210(1986)附属書 公称吹出し量の算定方法

東海第二発電所

1314151617