福島第一原子力発電所2号機の建設

福島第一原子力発電所2号機の建設（ふくしまだいいちげんしりょくはつでんしょにごうきのけんせつ）では、東京電力福島第一原子力発電所で建設された原子力発電プラントの内、2号機の建設史について述べる。2号機の形式はゼネラル・エレクトリック（GE）社の開発した沸騰水型原子炉に分類されるBWR-4、原子炉格納容器はMarkIである。

1966年

『電力』1966年11月臨時増刊号での田中直治郎の発言によると、1965年から1966年に通産省に対して提出した施設計画では、2号機は出力60万kWで、共通施設である港湾、取水設備費を按分して発電原価低減に資することを考慮し、4号機まで本発電所に設置を検討していた。ただし田中は50Hzの機種としては60万kW程度のものが当時メーカー各社のラインナップに無かったこと、2号機以降の炉型をPWR、BWRのどちらとするかは白紙である事、コモンウェルス・エジソン（en）社が発注したBWRが80万kWであることを踏まえ、「60万kWでは小さいような感じがしないでもない」「今後の国産化を考えていく上には次の段階の2号機の容量を慎重に決めてゆかなければならぬと思います。1号機はある程度練習の意味も相当あるわけですが、2号機になってくると今後何台か50サイクルの領域で使っていかなくてはいけない。つまり機種をあまり変えますと、国産化が難しい」と述べている。

炉型決定後

炉型、主契約者決定後、通産省は本件を「条件付で認可する」とし、これを最後に3号機で輸入は認めないこと、他社の出力も50万kW以上で標準化を進め、国産化を進めていく方針を同省重工業局と公益事業局の連携で打ち出すこととした。
1967年8月18日の常務会では上之門典郎（当時資材部長）により、GEへのLetter of Intent発信の件が提議された。 その後も2号機の契約について検討を続け、1968年3月14日、上之門が木川田に上申したのを機会に突発的に臨時常務会を開催、インクも乾いていない配布資料を回し、常務会での審議は1時間で決定したという。

契約

『日刊工業新聞』（1968年3月8日）によると2号機の主要関連設備では敦賀1号および本発電所1号機で見られた分担部分の交換などはなされず、東芝、日立が受注にしのぎを削ったが、日立を抑える形で東芝が受注した。
『大熊町史』が東京電力原子力開発研究所の記録より引用したところによれば、結局1968年3月にGE、1968年12月に鹿島、1969年3月に東芝にそれぞれ発注された。松永長男によると、2号機の契約交渉では交渉メンバーは双方共に1号機の際と同じだったが、GE側からターンキー契約を拒否したため、通常機器の購入契約となったという。
『日刊工業新聞』（1968年3月31日）によると、GEとの契約では支払いは約300億円でその内ドル払いは約220億円とされ、更にその70～80%は米輸出入銀行からの借款でまかなわれるとされた。結局、同銀行とは6878万ドル（248億円）を借款し、内訳はプラント部分6085万1000ドル（約219億円）、燃料部分が793万ドル（29億円）であった。機器代金は5年据置後15年償還、燃料代金は5年据置後5年償還、金利は共に年率6%、保証は日本開発銀行が実施する。米輸銀との調印は1969年3月7日になされる運びであった。
なお、GEとの契約調印は最後にも一波乱があった。元々は1968年3月29日に調印する予定であったが、当日になって調印のため訪れたGEの副社長から異議があったため、延期となった。GE側の指摘は契約書に付随する技術仕様書についての記載で、重要機器の安全確保に支障があったり、故障した場合「責任分担はその都度両社で協議する」旨の記載があり、責任の範囲を明確化するよう要求したのである。東京電力側は「事務折衝の段階で十分に詰めた仕様書に今更難癖をつけるとは」とこの要求を拒否し、この日は調印しなかった。GE側の姿勢は1号機の時と激変した厳しいものだったという。契約は翌30日に調印され、トラブルで完工が遅延した場合にGEが負担する補償額を定めることでも合意した。

東芝、日立の共同研究

BWRでは日立、東芝の2社がそれぞれ別々にGEと技術提携したため、WH社製PWRを国内唯一技術提携した三菱に対して競合環境が厳しく、不利であると見なされた。そのため、東京電力は発注後、東芝に対して国産化部分を日立と共同研究するように要請し、東芝もそれを受入した。

鹿島建設

『日刊工業新聞』（1968年3月28日）によると、東京電力は2号機の土木工事（CivilWork）について、原子炉および関連機器が2本立ての発注に切り替わったことに伴い、国内の建設業者に直接発注する方針を固め、同年9月に競争指名入札を実施するとした。この決定により1号機で見られた赤字受注は回避される見通しが強まると観測され鹿島は「これからは採算の取れないマイナスの工事はとりたくない」との姿勢を示した。ただし、その後正式決定は5月頃で、場合によっては建設関係も東芝に一括発注する可能性もあると報じられた。『日刊工業新聞』（1968年7月14日）は、GE、東芝、日立との結びつきが強く、1号機での工事実績がある鹿島建設が受注する公算が大きいと報じていた。また、工事規模は1号機よりやや下回り、10億円程度とされた。1969年3月4日、鹿島建設は正式に受注した旨を公表し、今回は採算ラインに乗せることも可能との見込みを表明した。なお、『原子力通信』は最終的な契約額を約32億円としている。

その他

岡野バルブは原子力向けバルブの国産化のため、1961年以来研究開発を続け、1970年7月、GEの機器検査機関として機能していたGETSCOより派遣された検査員が品質管理、加工技術について審査を実施、同社より製造許可を得た。この時許可を得たのは再循環ポンプ用バルブであり、当時難易度別にA,B,Cにクラス分けされていたBWR用バルブの中で最も難度の高いクラスAに相当するバルブであった。特に弁棒については工作機械的にも製造に苦慮したという。同社のバルブは1971年1月に2号機向けに初納入が予定され、再循環ポンプ用バルブとしては初の国産品であった。
本発電所は日本では初期に建設された原子力発電所であるため納入機器が初採用というケースはほかにもある。オルガノもその1社であり、1956年には社長の丸山武を委員長に社内に原子力委員会を発足、アメリカクレーバー社と技術提携し、ろ過とイオン交換を同時に実施するパウデックスろ過装置を開発、敦賀1号で水処理施設一式を受注した際にGE、EBASCOとの折衝も経験し、パウデックスろ過装置は復水脱塩装置の前段に使用するため本発電所の2号機で初納入された。

設計

BWR-4は福島での採用前に、TVAのブラウンズフェリー原子力発電所（en）に採用されていたため、同様の設計特色、工学的安全施設をベースとし、サブコントラクターとしてGEの下請をしていた東芝は当時「受注実績のある、実証度の高い、信頼性のすぐれたもの」と評価していた。
1号機の出力密度が36kW/Lに対して2号機の出力密度は51kW/Lに大幅に上昇しており、所要燃料要素はより少ない数で、圧力容器もそれほど大型化したわけではない。なお、この頃圧力容器の規格としてASME SecIII Rules for Nuclear Vessels（1965年3月）が発行された。このコードは応力解析の実施を条件に安全率を低くとっている。2号機はこのコードを適用して応力解析を実施して設計された。このため、2号機の方が圧力容器は肉厚が薄い。この設計指針として安全性への重視とともに「経済的に建設することも重大な要求であって、このために無意味な安全性のみに重点をおいた設計が許されないことはもち論である」と技術雑誌『火力発電』での報告には述べられている。
2号機の圧力容器製作の最盛期は1970年であったが、中村良市によると、GEの設計により比較的順調に出来上がった1号機の圧力容器に比較して、2号機ではGEの承認を取り付けた上でVESSEL BOTTOMのSTUBE TUBEという部分に新しいアイデアを採用したが、種々の問題が発生し結局1号機の設計方法と同様に戻した。新設計によるSTUBE TUBEは半ば完成しており、その出戻りロスがあったという。
当時東京電力原子力工事課長だった中村良市によると、2号機は試運転でもトラブルが続出し、「官庁試験のヒートランに至る過程でも随分気を揉んだ」「PCIMOR（燃料集合体にトラブルが生じたため、負荷をかけないよう時間をかけて起動・停止する暫定運転法）が緩やかなため助かった面もありますが、後で苦労する要因にもなりました」と回顧している。
プロセス計算機は1号機に引き続いてGE製のGE/PAC-4020を採用した。
一口に技術導入と言っても、『原子力通信』によるとその内容は設計サイズによってかなり変化があり、また、1970年頃にはGEの技術供与に対する姿勢も厳しいものとなっていた。この頃、3号機の主契約者となった東芝は、EBASCO社より2号機の設計資料を購入し、機器の据付、配管に関するシビルエンジニアリングに役立て、且つ、契約期間5年で3号機の設計について同社のチェック・レビューを受ける契約を締結したという。

格納容器の据付

建設所の機械課課長として1号機の格納容器据付に関わった井上和雄によれば、38㎜以下の鋼板による現地組立ては、まず地上で鋼板2～3枚を溶接接合し、クレーンで吊りあげて構造物として組立て溶接していく方法が取られ、完成までに約10ヶ月を要した。完成時には溶接・構造の健全性を確認するため官庁検査を実施し、耐圧、漏洩試験もその実施項目に含まれていた。溶接線が多いため検査官は10名近く依頼し、約3kg/㎝²の圧縮空気を7500m³の格納容器に封入して実施するが、空気の保有エネルギーが計算上TNT火薬11～12tに相当するため試験実施にも十分な安全確保が求められた。漏洩試験には溶接線に石鹸水を塗って泡の発生が無いかを確認して実施したので、格納容器下部の検査官は上部の石鹸水を被ることになり、合羽が必要であった。その後、1号機、2号機での据付経験を元に作業性改善、効率化について検討が加えられ、鋼板は可能な限り地上で大組とし、クレーンを増強して吊り上げることとし、空中での溶接作業を削減した。

試運転前の不具合

本機は建設工事完了後、1973年1月末で全燃料の装荷を完了させ、3月より試運転を開始、5月から営業運転を始める計画であった。
その直後、原子炉格納容器から蒸気タービンに蒸気を通す系統に設置した蒸気逃し弁が規格に合わない不具合が発見され交換を必要としたこと、核燃料支持金具の再調整が必要となったことで、営業運転開始は夏を越し、9月までずれ込むとも報じられた。この不具合による運転開始遅延の影響は毎月12-13億円、4ヶ月で約50億円程度となると見込まれたため、逃がし弁を担当したGEのペナルティー問題に発展する可能性が取り沙汰された。この問題は秋になっても解消せず、その一方で、1974年の夏期は電力需要の増加の他、光化学スモッグ規制の強化で湾内火力の運転が抑制されると見込まれたため、本機も新鋭機として供給力に計上している事情があり、1974年夏の運転開始を予定した。
その後、1,2号機共同の放射性廃液漏洩トラブルもあり、工程は遅れていたが1973年11月14日17時半過ぎより核加熱試験に着手し、出力上昇試験を開始した。初併列は12月上旬が目途であった。

オイルショックによる工程前倒しの検討

1973年秋の第一次オイルショックの際に、東電は既に運転開始していた1号機の出力を再度46万kWに引き上げ、当時1974年3月末から運転開始予定だった2号機の開始時期を繰り上げ、1973年12月末より25%出力で試運転を開始し、翌年早々にフル出力で運転し実質的な供給戦力とすることを検討していた。具体的な救援策（重油火力節減策）としては試運転（試験工程を消化する過程で、段階的に出力を増加していくパワーアップテスト）では、系統に併列していることを利用し、送電電力を当初の10%から25%に増加する措置などが検討された。
2号機が全ての試験を完了し商業運転を開始したのは1974年7月18日であった。

備考

建屋仕様、および運転開始後から福島第一原子力発電所事故までの状況については他号機と併せ福島第一原子力発電所を参照のこと。上記以外の本機仕様については福島第一原子力発電所設備の仕様を参照のこと。
なお2号機は2011年3月、福島第一原子力発電所事故で炉心溶融ならびに水素爆発を起こし、廃止措置が決定した。