平成17年９月28日
原子力安全対策課(１ ７ － ６ ３ )＜16時記者発表＞

美浜発電所３号機の定期検査状況について（補助蒸気配管サポート損傷の原因と対策）

このことについて、関西電力株式会社から下記のとおり連絡を受けた。

記

美浜発電所３号機(加圧水型軽水炉；定格電気出力82.6万kW)は定期検査中で、昨年破損した復水系配管と補助蒸気配管の取替工事 ＊１ 中である。この補助蒸気配管取替工事の一環として、９月11日から原子炉補助建屋内で補助蒸気を使用している各設備を隔離するための隔離弁設置工事を行うため、原子炉補助建屋側への補助蒸気の供給を停止していた。
隔離弁の設置工事が完了したため、９月16日15時47分頃から原子炉補助建屋側へ補助蒸気の供給を開始するため、閉止していた補助蒸気供給元弁をわずかに開放したところ、16時07分頃、タービン建屋１階で大きな衝撃音( ハンマリング 音)を確認した。このため、補助蒸気供給元弁と１,２号機からの補助蒸気供給弁を閉止し、衝撃音は収束した。
衝撃音が確認された範囲の補助蒸気配管を点検した結果、配管サポートの損傷(2箇所)および保温材の外れ(3箇所)が確認された。また、同範囲の配管溶接部52箇所について浸透探傷検査を行ったが、異常は認められなかった。
＊１：補助蒸気配管取替工事
労働安全対策として、補助蒸気配管で人がアクセスする可能性のある箇所(曲がり部等)をステンレス配管に取り替える工事。

[平成17年９月20日記者発表済み]＊２

今回の衝撃音は、補助蒸気配管内で発生した水撃現象(ウォーターハンマー)によるものと推測されたため、その発生原因について調査した。

１．調査結果(1)原子炉補助建屋への補助蒸気供給停止時の状況
・３号機では、１・２号機側から補助蒸気の供給を受け、固体廃棄物処理設備(アスファルト固化装置)が運転中であった。

・原子炉補助建屋内での隔離弁設置工事を行うため、同建屋側に補助蒸気を供給している供給元弁を閉止するとともに、補助蒸気供給母管のドレントラップ ＊３ 下流側弁を閉止し、補助蒸気の供給を停止した。
・補助蒸気供給元弁を閉止したが、その上流側の補助蒸気供給母管内では行き止まった蒸気が冷やされドレン(排水)として貯まることから、定期的(約1回/4時間)にドレントラップのドレン弁を、高温の蒸気が出るまで数分間開操作し、貯まったドレン水を排出していた。
・隔離弁設置完了後、原子炉補助建屋側への補助蒸気の供給を開始したが、その際、供給母管のドレン水を定期的に排出していたため、供給母管にドレン水は貯まっていないと考え、補助蒸気の供給を開始した。
＊２：水撃現象(ウォーターハンマー)
高温の蒸気がドレン水と接触し急激に冷やされると、蒸気が水に戻され急激な体積収縮が生じ、これによりドレン水が加速され、大きなエネルギーを持つ。
＊３：ドレントラップ：
配管内に溜まったドレンを自動的に排出する装置。

(2)補助蒸気供給母管内のドレン水の状況
超音波により補助蒸気供給母管内のドレン水を調査したところ、供給母管水平部は満水状態であり、約5,500㍑のドレン水が回収された。このことから、補助蒸気の供給を開始した時点において、供給母管内はドレン水で満たされた状態であったと推定された。
(3)ドレン水量の評価
運転員の聞き取り調査から、定期的なドレン水排出操作により排出される量は約80㍑/日と推定された。また、タービン建屋内の補助蒸気供給母管内で発生するドレン水は、解析で約1,300㍑/日と推定されたことか
ら、供給を停止して約３日程度で母管内は満水状態となり、ドレン水排出操作を定期的に行っても、供給母管への補助蒸気の供給が継続していたため、供給母管内の満水状態が維持されたと推定された。
なお、ドレン水排出操作の際、運転員は高温の蒸気を確認した上でドレン水が抜けたものと判断し、排出操作を停止していたが、高温の蒸気は供給母管内にある高温のドレン水が排出される際に蒸気となったものであった。
(4)ウォーターハンマー発生時の荷重
ウォーターハンマー発生時の衝撃力を評価した結果、配管内面に20MPaの衝撃圧力が発生し、これにより、配管内で圧力波が伝播し、配管曲がり部では、サポートの破断荷重(約4.7トン)を上回る約24トンの荷重が発生したと推定された。

２．推定原因
隔離弁設置工事のため、原子炉補助建屋側への補助蒸気の供給を一時停止した。工事期間中、閉止した供給元弁上流側の補助蒸気供給母管内に貯まるドレン水の排出操作を定期的に実施していたことから、供給母管内にはドレン水がないと考えた。しかし、供給母管への補助蒸気の供給が継続していたため、定期的な排出操作ではドレン水が十分排水されず、供給母管内は満水状態であったと推定された。この状態で、補助蒸気供給元弁をわずかに開放したため、補助蒸気(約170℃)が供給元弁上流側のドレン水(約100℃以下)に取り込まれ、急激に凝縮し、大きな圧力変化(ウォーターハンマー)が発生し、その衝撃力によりサポートが損傷したものと推定された。

３．対策・損傷が認められたサポートや保温材については、新しいものに取り替える。
・工事等により補助蒸気の供給を一時的に停止(系統隔離)した後、供給を再開するにあたっては、隔離範囲の上流側配管内に貯まったドレン水も完全に排出するよう、その旨、社内の運転関係マニュアルに記載する。

問い合わせ先(担当：小西)
内線2353・直通0776(20)0314

美浜発電所３号機 補助蒸気配管サポートの損傷の原因と対策について
発生状況
サポートの損傷系 統 概 要サポート

原子炉補助建屋（放射線管理区域）

H鋼

タービン建屋

曲がり

折損

原子炉容器

【補助蒸気供給配管仕様】
材質：炭素鋼
直径：約270mm
厚さ：約9mm【サポート仕様】
材質：炭素鋼
直径：約20mm

今回取り付けた隔離弁
取水口より放水口へ

洗濯機器

３号機
スチーム
コンバータ

供給ライン
純水装置

空調装置
補助蒸気供給元弁

廃棄物処理設備(加熱用)

１～３号機共用
補助ボイラー

タンク(加温用)タンク(加温用)
タービングランド(シール用)

戻りライン

アスファルト固化装置

Ｔ

補助蒸気供給弁

放水口へ

１・２号機
補助蒸気

ドレン

復水回収
タンク

保温材状況
保温材の外れ今回取り付けた隔離弁

保温材外装板のずれ

洗濯機器へ【配管内残水箇所】

空調装置より３号機スチームコンバータ
・洗濯機器
・廃棄物処理設備(加熱用)・タンク(加温用)より・空調装置
・廃棄物処理設備(加熱用)・タンク(加温用)へ

放水口へ

・タンク（加温用）
・タービングランド（シール用） より

１～３号機共用
補助ボイラ－

約6ｍ

復水回収
タンク

純水装置へ
（外径：約27ｃｍ）

補助蒸気
供給元弁

・タンク（加温用）
・タービングランド（シール用） へ

アスファルト固化装置へ
約7ｍ（外径：約3ｃｍ）

サポート損傷箇所

保温材外れ、外装板ずれ箇所

Ｔ
ドレントラップ

供給母管内のドレン水量：
約5,500リットル

ドレン弁（定期的にドレン排水）

ドレン排出量：約80リットル/日

１、２号機
補助蒸気

蒸気からドレン水となる量：
約1，300リットル/日推定メカニズム① 配管内にドレン水が滞留
サポート
純水装置へ

原子炉
補助建屋内機器へ

タービン建屋内機器へ閉止した補助蒸気供
給元弁の上流側で配管表面からの放熱により蒸気がドレン水になり滞留し、水平配管部が満水となった。

スチーム
コンバータより補助蒸気供給元弁
供給母管水平部
ドレン水（約100℃以下）

ドレン水（約130℃）

Ｔ

１・２号機補助蒸気からの供給ライン② 補助蒸気元弁をわずかに開放
サポート
補助蒸気供給元弁をわずかに開放し蒸気の流れができる

補助蒸気供給元弁を僅かに開放したことにより、蒸気（約170℃）の流れが生じ一部の蒸気がドレン水（約100℃以下）中に取り込まれた。

Ｔ
取り込まれた蒸気
１・２号機補助蒸気からの供給ライン③

ウォーターハンマー発生

サポート損傷衝撃力
蒸気が急激に凝縮し周りのドレン水は昇温される

取り込まれた蒸気（約170℃）が急激に凝縮することでウォーターハンマーが発生。

衝撃力（曲がり部で約２４トンの荷重発生）
Ｔ
圧力波の伝播１・２号機補助蒸気からの供給ライン

対 策
・損傷が認められたサポートや保温材については、新しいものに取り替える。
・工事等により補助蒸気の供給を一時的に停止（系統隔離）した後、供給を再開するにあたっては、隔離範囲の上流側配管内に貯まったドレン水も完全に排出するよう、その旨、社内マニュアルに記載する。