INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-22291

平成 23 年度関西電力原子力総合防災訓練のプラント事象進展シナリオ解析
Plant incident progress scenario analysis for nuclear emergency
exercise of Kansai Electric Power Co., Inc. in fiscal 2011
米本幸弘 (Yukihiro Yonemoto)＊ 1

川崎郁夫 (Ikuo Kawasaki)＊ 1

吉田至孝 (Yoshitaka Yoshida)＊ 1

南則敏 (Noritoshi Minami)＊ 2

建部恭成 (Yasumasa Tatebe)＊ 1

要約 関西電力では，東京電力福島第一原子力発電所事故を踏まえ , 津波により「外部電源や緊急時の電源」，「原子炉冷却機能」，「使用済燃料プールの冷却機能」の 3 つの機能を全て喪失した
場合においても，炉心や使用済燃料の損傷を防止し，放射性物質の放出を抑制しつつ冷却機能回復を実現するための緊急安全対策が講じられてきた．平成 23 年度の関西電力原子力総合防災訓練
は , 大飯発電所 1―4 号機を対象とし，緊急安全対策の確認等を目的として行われた . 具体的には，地震により運転中の 1,2 及び 3 号機が自動停止し , 定期検査中の 4 号機を含め , 津波の影響で全交流電源を喪失し，その上 3 号機においてはタービン動補助給水ポンプも故障し , 蒸気発生器への給水機能が失われたとの想定で行われた．本論文では , 防災訓練で想定したシナリオを対象に , シビアアクシデント解析コード MAAP4 を用いて行ったプラント事象進展シナリオ解析の結果を紹介し，原災法に基づく特定事象発生時刻，主要事象発生時刻等シナリオ解析時のプラント応答を含む事象進展を評価した．その結果 , 緊急安全対策（空冷式非常用発電装置による電源復旧等）を考慮することにより , 炉心損傷に至ることなく事象収束することが可能であることを示した．
キーワード

原子力防災訓練，PWR，MAAP4Abstract
In the light of the lessons learned from the accident at Fukushima dai-ichi nuclear
power plant, the Kansai Electric Power Company (KEPCO) has developed various emergency
safety measures in order to restore cooling functions in the nuclear power plants (NPPs) while
preventing reactor core or spent fuel damages and containing radioactive releases even in the casethat all the three safety functions (all AC power sources, seawater cooling and spent fuel pit(SFP) cooling functions) are lost due to a tsunami. A nuclear emergency exercise of KEPCO,
which was intended for Ohi-1-4, was held in fiscal 2011 for an evaluation of the emergency plan.
The scenario of the exercise was as follows: Ohi units 1, 2 and 3 in operation scrammed
automatically due to an earthquake. At that time, Ohi unit 4 was under periodic inspection.
Then, an earthquake-induced tsunami hit theNPPs. Finally, all of Ohi NPPs fell into station blackout (SBO) and the cooling systems totally lost their function. In addition, the turbine driven
auxiliary feed water pump did not work in Ohi unit 3, thus water supply to the steam generators(SGs) was lost. In this paper, the scenario which is postulated for emergency exercise is analyzed
with the MAAP4 code in order to assist the nuclear emergency exercise of KEPCO in fiscal 2011.
Then, the incident progress of the postulated scenario is evaluated on the basis of the analysis
results, including the time of the occurrence of specified events based on the Nuclear Disaster
Special Measures Law and main events. The results indicate that it is possible to terminate theevent without core damage for the postulated scenario .
Keywords＊1＊2

Nuclear emergency exercise, PWR, MAAP4(株)原子力安全システム研究所
関西電力(株)技術システム研究所292

INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-22

1. 緒言
平成 23 年 3 月 11 日に三陸沖で発生したマグニチュード 9.0 の巨大地震は，福島第一原子力発電所の複数機同時発災という深刻な事態を引き起こした．地震発生により原子炉は自動停止したものの，地震に伴って発生した津波で起きた，(1)外部電源や緊急時の電源
図1

喪失，(2)原子炉の冷却機能喪失，(3)使用済燃料プー
ルの冷却機能の喪失が事故を拡大させ災害の規模を大防災訓練の様子（電源確保訓練）(4)⸠✵ᗐቯߣࠪ࠽࡝ࠝ⸃ᨆ

きくしたと考えられている (1)．また，津波の襲来や水素爆発等の影響により，原子炉敷地内には数多くのシナリオに基づいて，訓練シナリオの解析を実施しプ瓦礫が散在することとなった．

ラント事象進展評価を行うとともに各種防災システム

関西電力においては，万一，福島第一原子力発電所用のデータ作成を行っている (6)．本報では，定期検のような地震・津波に起因する(1)―(3)に関する事象

査中の大飯発電所 4 号機を除く大飯 1，2 及び 3 号機が発生した場合でも，炉心や使用済燃料の損傷防止，を対象とし，東京電力福島第一原子力発電所事故を踏

放射性物質の放出を抑制しつつ冷却機能を確保するた

まえ複数機同時発災と緊急安全対策を考慮した防災訓

めの安全性向上対策（電源確保 , 水源確保 , 浸水対策

練シナリオの解析を，シビアアクシデント解析コードなど）が講じられてきた (2)．空冷式非常用発電装置

MAAP4(7)を用いて実施したので，その結果を報告す

や電源車，（ディーゼル駆動式）大容量海水ポンプのる．

配備などハード面の対策だけでなく，シビアアクシデントに対応する初動人員体制の強化やマニュアル整備

2.

訓練想定とシナリオ解析

等のソフト面における対策も行われてきた (3)(4)．その際，安全確保対策の効果を確実にするための措置と図 2 は関西電力より提示された防災訓練シナリオのして，瓦礫の撤去等に関する対策も行われている(5)．

概要を示している．MAAP4 による防災訓練シナリオ

平成 24 年 3 月 18 日の関西電力原子力総合防災訓練解 析 は，図 2 の シ ナ リ オ に 基 づ き 実 施 し た．大 飯

では，上述した緊急安全対策の確認，対応能力の向上

1―3 号機のいずれも，外部電源喪失を起因事象とし，や関係機関相互の協力体制の強化を目的に大飯発電所

津波により海水系統が故障して全交流電源喪失に至る

1―4 号機を対象として，協力会社等の関係者を含め事象とし，福島第一原子力発電所事故以降整備した設た約 300 人が参加し行われた．訓練は，『1―3 号機定備や手順書に基づき復旧作業を実施することを想定し格熱出力一定運転中（4 号機は定期検査中）に，若狭た解析条件となっている．具体的な AM 策として，湾沖で発生した地震（震度 6 強）により運転中の原子

大飯 1，2 号機は，主蒸気逃がし弁による 1 次冷却系炉が自動停止するとともに，外部電源喪失に至るが，の急速冷却/減圧の実施，大飯 3 号機においては，主非常用ディーゼル発電機（D/G）により電源供給され蒸気逃がし弁による 1 次冷却系の冷却/減圧となってる．その後，津波の影響により全 D/G が自動停止し，いる．なお，図 2 に示すように，大飯 1，2 号機に関全交流電源喪失事象（5 分間継続で原災法 10 条該当しては同一の事象を想定していることから，解析結果事象）を想定した訓練を実施する．3 号機は，D/G 自では，1 号機を例に取り紹介する．

動停止直後，別の要因によりタービン動補助給水ポン

ここで，図 2 の防災訓練のシナリオは，事象発生時プが故障停止し，蒸気発生器（S/G）への給水機能がの常駐体制を強化するための追加要員の参集や，電源喪失する事象［原災法 15 条該当事象］が発生．そのの確保作業及び S/G や使用済燃料ピット(SFP)への後，空冷式非常用発電装置により電源が復旧するが 2給水機能確保作業等の事前訓練実績 (5) に基づく作業台の電動補助給水ポンプの起動に失敗する．』との想時間を考慮した上で作成されている．追加要員の参集定の下で行われた．図 1 は防災訓練の様子を示した一については，寮等を出発地点とする休日・夜間等を考例である．

慮した参集訓練を実施しており，最も近い場所からの(株)原子力安全システム研究所（以下，INSS とい参集で約 30 分である(5)．図 3 は防災訓練当日の参集う)では，毎年原子力事業者より提示された防災訓練風景の様子である．電源復旧に関わる作業では，恒設INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-22

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3.

293

事象進展シナリオの解析結果

ᄢ㘵 4 ภᯏ࿾㔡⊒↢

大飯 1 号機，3 号機の事象進展シナリオの解析結果

ᄖㇱ㔚Ḯ༚ᄬ 㕖Ᏹ↪ D/G ⿠േから得られた主要事象の発生時刻を表 1，2 に，そしේሶἹ⥄േ஗ᱛ, 㔚േ⵬ഥ⛎᳓ࡐࡦࡊߢS/G߳⛎᳓て，プラント主要パラメータである 1 次冷却系圧力やその他関連するパラメータの経時変化の結果を図 4，ᵤᵄⷅ᧪ో੤ᵹ㔚Ḯ༚ᄬ ᶏ᳓♽⛔ᯏེ᡿㓚 㕖Ᏹ↪ D/G ஗ᱛⅽ␕ߩ᠗෰ߩ㐿ᆎ࠲࡯ࡆࡦേ⵬ഥࡐࡦࡊ߳ಾࠅᦧ߃ᚑഞ࠲࡯ࡆࡦേ⵬ഥ⛎᳓ࡐࡦࡊ஗ᱛSFP ⛎᳓ᯏ⢻⏕଻ⓨ಄ᑼ㕖Ᏹ↪⊒㔚ⵝ⟎ߦࠃࠅ㔚Ḯᓳᣥ࡮ⅽ␕᠗෰⛮⛯いない．
【事象進展シナリオの解析結果(大飯 1 号機)】㔚േ⵬ഥ⛎᳓

大飯発電所 1 号機定格熱出力一定運転中のところ，

ࡐࡦࡊ⿠േ

若狭湾沖にて大地震が発生し地震加速度大により直ちᚑഞに制御棒が全挿入されて原子炉が自動停止した．まᄢኈ㊂ᶏ᳓ࡐࡦࡊ⿠േᚑഞ
૛ᾲ㒰෰♽⿠
േᚑഞ੐⽎෼᧤

図25 にそれぞれ示す．ただし，シナリオ解析では図 2 で示した「大容量海水ポンプ起動成功」以降は考慮して訓練想定の概要

た，地震により外部電源を喪失したため，非常用ディーゼル発電機ならびに電動補助給水ポンプ，タービン動補助給水ポンプが自動起動した．
約 30 分後に発電所を含む一帯に大津波が襲来し海水ポンプが故障したため，非常用ディーゼル発電機が
表1経過時間図3

定格熱出力一定運転中0分[大地震発生]・地震加速度大による原子炉トリップ
・外部電源喪失・A, B 非常用ディーゼル発電機自動起動
・A, B 電動補助給水ポンプ自動起動
・タービン動補助給水ポンプ自動起動

30 分[津波襲来]
・海水系統の機器故障
・A, B 非常用ディーゼル発電機停止，全交流電源喪失
・A, B 電動補助給水ポンプ停止
・タービン動補助給水ポンプへの切替成功
・主蒸気逃がし弁による 1 次冷却系の急速冷却 / 減圧開始

33 分

・加圧器圧力低，安全注入信号発信の空冷式非常用発電装置から各給電先への電源接続・了するまで約 1.3 時間となる．復水タンクや SFP への給水作業に関しては，給水のための消防ポンプやホース等を資機材運搬用トラックにより設置場所まで運搬し，取水口から復水タンクや SFP までポンプやホースを敷設する（約 1.1 時間）．図 2 で示した防災訓

35 分

練シナリオは，上述するように，事前訓練に基づく実39 分際の作業性を考慮した上で策定されているため現実性の高い想定内容になっている．

主要事象

事象
発生前

追加要員参集の様子(4)接続後の給電状況の確認等を実施し，一連の作業が完

主要事象の発生時刻（大飯 1 号機）・全交流電源の喪失（5 分継続）
原災法第 10 条通報該当事象
・蓄圧タンク作動

1.3 時間・空冷式非常用発電装置により交流電源復
旧5.7 時間15.7 時間―・主蒸気逃がし弁による冷却の調節・余熱除去系接続可能な状態に到達
解析終了

INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-22294

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図4㪈㪉㪈㪇㪐⫳᳇⊒↢ེ࿶ജ䋨ฦ䊦䊷䊒䋩㪲㪤㪧㪸䋭㪞㪸㪾㪼㪴㪈ᰴ಄ළ᧚ᐔဋ᷷ᐲ㪲㷄㪴

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大飯 1 号機プラント内部の各種パラメータの挙動自動停止し，全交流電源喪失状態となった．全交流電作が可能な状態となった ．

源喪失に伴って電動補助給水ポンプが停止するが，直以後，復水タンクへの機動的な給水によりタービン後にタービン動補助給水ポンプへ切り替えて S/G へ動補助給水ポンプによる S/G への給水機能が確保さの給水機能を維持した．このとき，電源復旧操作を試れ，主蒸気逃がし弁からの蒸気放出によって，S/Gみるも失敗し，2 号機も全交流電源喪失となり電源融の除熱機能が維持される．また，交流電源の復旧によ通ができないため，全交流電源喪失（SBO）時対策りプラント監視機能は維持される．最終的に炉心の冷を開始するとともに主蒸気逃がし弁による 1 次冷却系却は脅かされることなく事象は収束した．の急速冷却/減圧を開始した．この操作により，図 4(a)に示すように 1 次冷却系圧力は急激に低下してい【事象進展シナリオの解析結果(大飯 3 号機)】ることがわかる．また，1 次冷却材温度(図 4-(b))と大飯発電所 3 号機定格熱出力一定運転中のところ，S/G 圧力も同様に低下している．約 35 分後には全て若狭湾沖にて大地震が発生し，地震加速度大により直の交流電源を喪失した状態が 5 分継続し，原災法第ちに制御棒が全挿入されて原子炉が自動停止した．ま10 条通報該当事象(＊ 4)に至った．約 39 分後に 1 次冷

た，地震により外部電源を喪失したため，非常用ディ却系圧力が蓄圧タンク作動設定圧力に到達したため，ーゼル発電機ならびに電動補助給水ポンプ，タービン蓄圧タンクが作動した．

動補助給水ポンプが自動起動した．

約 1.3 時間後に空冷式非常用発電装置により交流電

約 30 分後に発電所を含む一帯に大津波が襲来し海源が復旧した．約 5.8 時間後より，主蒸気逃がし弁に水ポンプが故障したため，非常用ディーゼル発電機がよる冷却を再開した．約 15.7 時間後には 1 次冷却系自動停止し，全交流電源喪失状態となった．全交流電圧力が 0.7MPa に到達し，低温停止状態に向けた操源喪失に伴って電動補助給水ポンプが停止したため，＊4原子炉の運転中にすべての交流電源が喪失し，且つ，その状態が 5 分以上継続した．

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主要事象の発生時刻（大飯 3 号機）

定格熱出力一定運転中

0分[大地震発生]・地震加速度大による原子炉トリップ
・外部電源喪失・A, B 非常用ディーゼル発電機自動起動
・A, B 電動補助給水ポンプ自動起動
・タービン動補助給水ポンプ自動起動

30 分

35 分
50 分

[津波襲来]
・海水系統の機器故障
・A, B 非常用ディーゼル発電機停止，全交流電源喪失
・A, B 電動補助給水ポンプ停止
・タービン動補助給水ポンプへの切替失敗
・主蒸気逃がし弁による 1 次冷却系の冷却/ 減圧開始
・全交流電源の喪失（5 分継続）
原災法第 10 条通報該当事象
S/G 狭域水位 0% 未満
原災法第 15 条該当事象

1.3 時間・空冷式非常用発電装置により交流電源復
旧1.3 時間

A, B 電動補助給水ポンプ起動失敗（復旧作業継続）

1.8 時間(1:45)

・A 電動補助給水ポンプ起動成功，S/Gへの給水機能確保
・主蒸気逃がし弁全開，1 次冷却系の急速冷却 / 減圧開始
・S/G 除熱機能の維持

1.8 時間
1.9 時間2.0 時間7.0 時間15.9 時間―・加圧器圧力低，安全注入信号発信・蓄圧タンク作動
・主蒸気逃がし弁による冷却の調節
・主蒸気逃がし弁による冷却の調節
・余熱除去系接続可能な状態に到達㪈㪋㪈ᰴ಄ළ♽࿶ജ㪲㪤㪧㪸䋭㪞㪸㪾㪼㪴事象
発生前ᄖㇱ㔚Ḯ༚ᄬ
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1 ᰴ಄ළ♽࿶ജ[MPa-Gage]

主要事象

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解析終了㪈㪇ᄖㇱ㔚Ḯ༚ᄬో੤ᵹ㔚Ḯ༚ᄬ‫ޔ‬ਥ⫳᳇ㅏ߇ߒᑯߦࠃ
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直後にタービン動補助給水ポンプへの切り替えを試みるも失敗した．このとき，電源復旧操作を試みるも失敗し，4 号機も全交流電源喪失となり電源融通ができないため，SBO 対策を開始するともに主蒸気逃がし弁を調整開とし，炉心崩壊熱を除去した．この操作により，図 5 に示すように，1 次冷却系圧力は緩やかに

S/G ࿶ജ[MPa-Gage]⫳᳇⊒↢ེ࿶ജ䋨ฦ䊦䊷䊒䋩㪲㪤㪧㪸䋭㪞㪸㪾㪼㪴㪐㪏㪎

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低下し，また，1 次冷却材平均温度(図 5-(b))と S/G㪇㪇

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圧力(図 5-(d))も同様の傾向を示した．約 35 分後にTime[hr]㪫㫀㫄㪼㪲㪿㫉㪴

は全ての交流電源を喪失した状態が 5 分継続し，原災(d) S/G ࿶ജ㪈㪉㪈㪋㪈㪍㪈㪏

法第 10 条通報該当事象に至った．S/G への給水機能の喪失により S/G 水位が低下傾向を示し，図 5-(c)に示すように約 50 分後には狭域水位 0% 未満に低下し

図5

大飯 3 号機プラント内部の各種パラメータの挙動296

INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-22

た（原災法第 15 条通報該当事象＊ 5）．

った．なお，本シナリオにおいては，S/G への全給

約 1.3 時間後に空冷式非常用発電装置により交流電水手段を喪失する故障想定により一時的に S/G 水位源が復旧し電動補助給水ポンプの起動を試みるも失敗が低下するものの A 電動補助給水ポンプによる S/Gしたため復旧作業を継続した．約 1.8 時間後に A 電への給水機能が回復することで１次冷却材系統の冷却動補助給水ポンプの起動に成功し S/G への給水を再が維持できること，水源である復水ピットが枯渇する開した．同時に主蒸気逃がし弁を全開とし，1 次冷却前に注水が開始されることから事象は収束した．

系の急速冷却/減圧を開始した．約 1.9 時間後に 1 次以上より，MAAP4 コードの解析結果によれば，想冷却系圧力が蓄圧タンク作動設定圧力に到達したた

定したシナリオに対して大飯 1,2 及び 3 号機のプランめ，蓄圧タンクが作動した．その後 , 主蒸気逃がし弁ト冷却に成功し事象収束することを示した．

による冷却/減圧を調節することで，1 次冷却系温度，圧力を一定に保持し，約 2.0 時間後に 1 次冷却系圧力

文献が約 1.7MPa となったことから蓄圧タンク出口弁を閉 止 し た．約 7.0 時 間 後 よ り，1 次 冷 却 系 圧 力 が（１）関西電力，東京電力福島第一原子力発電所事故

0.7MPa に到達するよう主蒸気逃がし弁による冷却を等を踏まえた取組み状況について，越前若狭の調 節 し た．約 15.9 時 間 後 に は 1 次 冷 却 系 圧 力 がふれあい，関電トピックス，第 31 号，（2011），

0.7MPa に到達し，低温停止状態に向けた操作が可能

http: //www1. kepco. co. jp/wakasa/tanpou/k_な状態となった．

topics/31k_topics.html

以後，交流電源の復旧によりプラント監視機能は維（２）関西電力，福島第一原子力発電所事故を踏まえ持され，復水タンクへの機動的な給水により A 電動

た安全性向上対策実行計画の実施状況につい

補助給水ポンプによる S/G への給水機能の確保と主て，第 69 回福 井県 原 子 力 安 全 専 門 委員会，蒸気逃がし弁からの蒸気放出によって，S/G の除熱（2012).

機能が維持されることから事象は収束した．

（３）関西電力，大飯発電所 3,4 号機における更なる安全性・信頼性向上のための対策の実施計画，4. 結言（2012)（４）関西電力，越前若狭のふれあい，特別号 No.

平成 24 年 3 月 18 日に関西電力(株)大飯発電所を対象として実施された，複数機同時発災及び全交流電源

13，http://www1.kepco.co.jp/wakasa/wakasa_
topics/tanpou_s_201203_1.html

喪失に対する関西電力の緊急安全対策を考慮した，防（５）吉原健介，福島第一原子力発電所事故を踏まえ災訓練に関するプラント事象進展シナリオの解析をた関西電力における安全確保対策の取り組み状

MAAP4 コードを使用して行った結果，以下の知見を況，日本原子力学会 2012 年「春の年会」，福島得た．

第一原子力発電所事故特別セッション，(2012).

[大飯発電所 1,2 号機]（６）建部 恭成，南 則敏，吉田 至孝，平成 21 年度

事象発生から原災法 10 条該当事象発生まで 35 分で福井県原子力防災総合訓練のプラント事象進展あった．タービン動補助給水ポンプによる S/G へのシ ナ リ オ 解 析，INSS Journal, Vol. 17, pp.

給水機能の確保と主蒸気逃がし弁からの蒸気放出によ308-316, (2010).って，S/G の除熱機能が維持されること，水源であ（７）Electric Power Research Institute (EPRI),る復水ピットが枯渇する前に注水が開始されることかModular Accident Analysis Program, MAAPら，炉心の冷却は脅かされることなく事象は収束しUserʼs Manual, (1994)．

た．
[大飯発電所 3 号機]
事象発生から原災法 10 条該当事象発生まで 35 分，
原災法 15 条該当事象発生まで 50 分，A 電動補助給水ポンプによる S/G への給水再開まで 1.8 時間であ＊5

原子炉の運転中にすべての交流電源を喪失し，且つ，S/G へのすべての給水機能を喪失した．