システム安全評価のためのレジリエンス指標の 適用性に関する基礎的検討
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カテゴリ: 第12回
１．序論
原子力プラントの安全性評価に際しては、個別の構築物・機器の健全性の評価とともに、それら構築物・機器および要員らによって実現されるシステム安全上重要な機能の健全性を評価することが必要である。特に福島第一原子力発電所事故以降、平常時における安全機能維持能力と事故時における安全機能回復能力とを評価し、個別機器・要員の信頼性・保全性・柔軟性とシステム安全の維持能力・回復能力との関係を明確にすることが重要となっている。 著者らはこれまで、原子力プラントの平常時における安全機能維持能力の評価について、構築物・機器の経年化による安全機能の信頼性低下、および保全活動による安全機能の信頼性向上を考慮し、安全機能喪失リスクの時間変化を評価する指標として「保全指標」を提案している[1]。また、原子力プラントの事故時における安全機能回復能力の評価について、外部ハザード等によって一時的に喪失した安全機能がアクシデントマネジメント（AM） 策の実行によって要求される時間内に最低限必要な機能レベルまで回復する能力を、確率論的かつ簡明に定量評価するための指標として「レジリエンス指標」を提案している[2,3]。 本研究では事故時における原子力プラントのシステム安全を評価するレジリエンス指標の考え方に基づき、加圧水型原子力プラントに対して、事故時の安全機能回復能力、および機器・設備の保全活動や要員の訓練等が安全機能回復能力に及ぼす影響の試評価を実施することで、レジリエンス指標の適用性に関する基礎的検討を行う。
２．レジリエンス指標およびその評価手法 2.1 レジリエンス指標 レジリエンス指標について概説する。詳細は文献[2,3] を参照されたい。レジリエンスとは、システム内／外の変動に起因する大きな擾乱に対して、システムがその果たすべき機能を平常に保つ能力、あるいは機能を喪失したとしても適切に回復できる能力を意味する。今、外部ハザード等によりシステム安全上重要な機能の一つもしくは複数が一時的に喪失したシビアアクシデントを考える。原子力プラントではAM 策を実行し一時的に喪失した安全機能を回復するための一連の措置を講ずるが、原子力プラントのシステム安全の回復能力の評価について本研究では以下のように考える（Fig.1）： ・システム安全を確保するために最低限必要な安全機能レベルが存在し、また、平常時の安全機能レベルは通常、最低安全機能レベルに対し余裕を有する。したがい、事故発生後、短期的には必ずしも平常時と同様の安全機能レベルまで回復する必要はなく、最低安全機能レベルまで達すれば回復に至ったとみなす。 ・ある時間内に最低安全機能レベルまで回復する必要がある。したがい、時間的な制約が存在する。 ・AM 策を構成する個々の措置の成否は雰囲気条件等に依存し確率的である。したがい、いずれのAM シーケンス（安全機能回復の進展パス）が生起するかは確率的である。 本研究ではレジリエンス指標を、システム安全回復に至るAMシーケンスの生起確率の積算値（Fig.1 中の「回復不可能領域」を避ける確率）として定義する。すなわちレジリエンス指標は、原子力プラントがシビアアクシデントから、ある定められた時間内に、最低限の安全機能を回復できる能力を示す指標である。炉心等の重大な損傷への事象進展に対する耐性・抵抗力とも言える。 Fig.1 Schematic illustration of Resilience index PRA が炉心損傷頻度等のリスク指標に着目するのに対し、レジリエンス指標評価はシステムの回復可能性および炉心の重大な損傷等に至るまでのシステムの持つ裕度に着目する。また、同様にシステムの裕度に着目するストレステストと比較して、ストレステストが決定論的、静的であるのに対し、レジリエンス指標評価は確率論的、時間を陽に考慮して動的である。 2.2 レジリエンス指標評価手順 レジリエンス指標の評価に際しては、システムの持つ安全裕度の時間変化を考える。以下でレジリエンス指標評価手順について述べる。Fig.2 に評価概略フローを示す。 Fig.2 Evaluation procedure for Resilience index 2.2.1 事故シナリオの想定 解析の対象とするプラントの構成・特性の調査、およびリスクの観点で重要な事故シーケンスを同定した上で、想定するハザードおよびプラント損傷状態の評価・設定を行う。既往のPRA やシビアアクシデントマネジメント整備の結果等を活用することができる。 2.2.2 AM 策の策定 2.2.1 項で設定したプラント損傷状態に対して、安全機能回復に係る実施可能な手段および運転員操作を分析し、AM策を設定する。また、最低安全機能レベルの達成が必要となるまでの時間的な制約（時間余裕）を評価・設定する。既往のPRA やシビアアクシデントマネジメント整備の結果等を活用することができる。 - 258 - 2.2.3 AM シーケンスの分析（イベントツリーの作成） システムの回復の進展を評価するために、AM シーケンスのモデル化を行う。前項までに設定したプラント損傷状態およびAM策に基づいて、個々のAM措置をヘディングとしたAM イベントツリーを作成し、起こり得るすべてのAMシーケンスを同定する。 このとき、AM 策中のある措置による機能回復の度合いが所望のレベルまでは達さない部分的なものであっても、以降の措置に機能的・時間的余裕を生むことをモデル化する。すなわち、あるAM 措置（AM イベントツリーのヘディング）の分岐の判定は、それまでのAM 措置による部分的な機能回復の累積を考慮したうえで為すものとする。例えば、所望の給水機能レベルが100 [m3/h]であるときに、1 つ目の給水措置の実行には成功したが何らかの事由によりその給水機能が60 [m3/h]にとどまった場合、「実行に成功」したが「機能回復に失敗」したとして後段の給水措置を実行する。このとき、1 つ目の給水措置の実行成功による部分的な機能回復（60 [m3/h]）があるため、2 つ目の給水措置としてはその累積を考慮して40 [m3/h] の機能を発揮できれば「機能回復に成功」と判断する。 2.2.4 各AM措置の特徴量の評価 AM 策中の個々の措置を特徴付ける量として、以下に述べる実行失敗確率、所要時間、機能裕度を考え、各々を評価する。このとき、ハザード強度等の事故時雰囲気条件を考慮する。 (a) 実行失敗確率の評価 各AM 措置の実行失敗を頂上事象としたフォールトツリーを作成する。フォールトツリーの作成では ・外力に起因する構造物・機器の損傷 ・経年化に起因する構造物・機器の劣化、ランダム故障 ・人的過誤 等を考慮する。上記各要因の評価のためにそれぞれフラジリティ評価、経年化評価、人間信頼性評価等を行い、当該AM 措置i の実行失敗確率 .... .. を評価する。なお、経年化評価に際しては保全指標[1]を用いることができる。 (b) 所要時間の評価 個々のAM措置i の実行に要する時間 .... を評価する。訓練時結果等を用いることができる。 当該AM 措置が動作を期待する機器の機能喪失等により実行できない（実行失敗）場合、その所要時間は .... .. 0 と考える。 (c) 機能裕度の設定 個々のAM 措置に期待される機能レベルが安全の確保上最低限達成すべき機能レベル（最低安全機能レベル）に対してどれだけ余裕を有するかを評価する。そのために、各AM 措置について、その措置（例：高圧注入系による炉心注入）の有する機能の種別（例：給水機能）およびレベル（例：150 [m3/h]）を評価する。また、各々の機能について、最低安全機能レベル（例：100 [m3/h]）を評価する。このとき、各AM 措置i に対して、最低安全機能レベルに対する当該措置の機能レベルの比（すなわち、最低安全機能レベルに対する裕度。例：150[m3/h] / 100[m3/h] = 1.5）を当該措置の機能裕度 .... として定義する。 最低安全機能レベルの値は、現実的評価においては安全解析等による最適評価値を使用する。または、保守的評価においては設計値を使用すること等が考えられる。 2.2.5 レジリエンス指標値評価（AM シーケンスの定量化、AM有効性評価） システム安全の回復に至るAM シーケンスの生起確率の積算値を評価するために、前項までに作成・設定したAMイベントツリーおよび各AM措置の特徴量を用いて、以下に述べる各AM シーケンスの生起確率、累積所要時間、システム安全裕度、回復成否を評価する。 (a) 各AMシーケンスの生起確率の評価 2.2.4(a)項で評価した各ヘディング（AM措置）の分岐確率から、ハザード強度a に対する各AM シーケンスj の条件付き生起確率 ..ｊ...... を求める。 (b) 各AMシーケンスの累積所要時間 2.2.4(b)項で評価した各AM措置の所要時間から、各AM シーケンスj の累積所要時間 .... を求める。 (c) 各AMシーケンスのシステム安全裕度の評価 システム安全の回復の度合いを評価するために、2.2.4(c)項で評価した各AM 措置の機能裕度から、以下に述べるシステムの安全裕度を求める。 AM 策が直列系を成す場合 Fig.3 に示すような直列系を成すAM 策においては、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合（機能裕度が1未満であった場合）、当該AM策による回復は失敗（回復失敗シーケンス）となる。したがい、i 番目のAM措置の機能裕度を .... として、 .. .. min........ (1) なるMをシステム安全裕度として定義して求める。ここで、個々のAM 措置の有する機能レベルは、例えば地震- 259 - 動による設備の部分的損傷等により機能低下する可能性があるなど、ハザード強度等に依存することから、機能裕度、システム安全裕度、ならびにシステム回復の成否もまたハザード強度等に依存することとなる。 Fig.3 Example calculation of System safety margin in series system AM 策が並列系を成す場合 Fig.4 に示すような並列系を成すAM 策においては、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合（機能裕度が1未満であった場合）でも当該措置と機能的に冗長な措置が存在することから、システム安全裕度を .. .. Σ .... .. (2) と定義して求める。ここで、保守的評価として最低安全機能レベルの値に設計値を使用する場合には、当該並列系を構成する措置のうち最も機能レベルの低い措置の設計値を使用してもよい。 Fig.4 Example calculation of System safety margin in parallel system AM 策が直並列系を成す場合 Fig.5 に示すような直並列系を成すAM 策においては、上記直列系および並列系に対する定義を組み合わせてシステム安全裕度を求めることができる。 (d) 各AMシーケンスの回復成否の評価 2.2.2 項で評価・設定した時間余裕と、上記で評価した各AM シーケンスの累積所要時間およびシステム安全裕度から、各AM シーケンスの回復成否を判断する。時間余裕内にシステム安全裕度Mが1 以上となれば（つまり、 Fig.5 Example calculation of System safety margin in series-parallel system 最低安全機能レベルに対する裕度が1 以上となれば）回復進展パスが「回復不可能領域」を通らず、当該AM シーケンスは回復成功であると考える。 上記2.2.5(a)～(d)項の結果から、ハザード強度a に対する条件付きシステム回復成功確率 .................. を次式より求める。 .................. .. Σ ...... .... ...... (3) ここで、...... ...... は回復に成功するAM シーケンス j’ の条件付き生起確率である。したがい、システム回復成功確率 ............ はハザード強度a の発生確率 ........ および式(3)から次式によって求める。 ............ .. .. ........ . ...................... ........ ........ -42.2.6 脆弱性の摘出（クリフエッジ性評価、重要度評価 潜在的な脆弱性を明らかにするため、システム安全の回復に対してクリフエッジ性の高い機器・設備、要員対応、および負荷強度、時間等を同定する。また、個別機器・要員の信頼性・保全性・対応能力とシステム安全回復能力との関係を明らかにするため、重要度評価を実施する。 ３．試評価条件の設定 ここでは加圧水型原子力プラントに対して、原子力規制委員会「実用発電用原子炉に係る炉心損傷防止対策及び格納容器破損防止対策の有効性の評価に関する審査ガイド」に規定の事故シーケンスグループを対象に、異なる2 ケースのAM 策についてレジリエンス指標の考え方に基づくシステム安全回復能力の試評価を行う。 - 260 - 3.1 事故シナリオの想定 審査ガイド中、PWR に対して炉心損傷防止対策に係る有効性の評価対象として指定されている事故シーケンスグループのうち、「2 次冷却系からの除熱機能喪失」を想定する。本重要事故シーケンスでは補助給水系および主蒸気逃がし弁または安全弁による2 次冷却系からの除熱機能喪失を仮定することが要求されている。また、ここではハザードとして地震を想定することとする。 3.2 AM 策の策定 審査ガイドでは対策例として、加圧器逃がし弁と高圧注入系によるフィードアンドブリード、蒸気発生器を用いた代替の崩壊熱除去機能の確保を示している。 ここでは以下の2 ケースのAM 策を仮定し、試評価結果を比較することとする。 ケース(A)：1 次系からの除熱のみ考慮する場合（Fig.7） 以下の措置により炉心の安定冷却を図る。 (1) 高圧注入系による炉心注入 (2) 加圧器逃がし弁による1 次系減圧 (3) 余熱除去系による炉心冷却 Fig.7 Accident management procedure: Case (A) ケース(B)： 1 次系および2 次系からの除熱を考慮する場合（Fig.8） 上記ケース(A)の1 次系からの除熱に加え、2 次系からの除熱を考慮する。2 次系の安全系の除熱設備は機能喪失しているため、AM 設備として除熱設備を設ける必要がある。蒸気発生器（S/G）への注水設備と蒸気放出設備として以下の2 設備を設ける。 (4) 可搬式S/G 給水設備 (5) AM主蒸気逃がし弁 また、非安全系設備で本事故時に活用できる設備として以下の設備がある。 (6) S/G 水張り系 また、時間余裕について、PWR 電力事業者による重大事故等対策の有効性評価等を参考に事象発生後約29分と Fig.8 Accident management procedure: Case (B) する。但し、いま試評価計算上AM 策中で陽には考慮していない、事象発生直後の「状況判断10 分」をそこから減じ、19 分を試評価計算上の時間余裕として用いる。 3.3 AM シーケンスの分析（イベントツリーの作成） 前述の2 ケースのAM策のそれぞれに対しAMイベントツリーを作成する。ケース(A)のAM策は、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合に回復失敗となるため、Fig.3 に示した直列系を成すAM 策である。このときケース(A)で起こり得る全AMシーケンス数は4 パスである。ケース(B)のAM策は、2 次系における可搬式S/G 給水設備による給水措置とS/G 水張り系による給水措置とが冗長で並列系であり、また、それがAM 主蒸気逃がし弁による熱放出措置と直列の関係（つまり、給水措置と熱放出措置のいずれか一方が失敗すれば回復失敗）にある。さらに、2 次系からの除熱と1 次系からの除熱とが冗長で並列系を成すことから、直並列系を成すAM策である。このときケース(B)で起こり得る全AMシーケンス数は39 パスである。 3.4 各AM措置の特徴量の評価 本稿では簡単のため、各措置において動作が期待される機器・設備のうち主たる機器のみを考え、また、人的過誤は考慮しないこととする。試評価に用いた各AM 措置の特徴量をTable 1 に示す。 (a) 実行失敗確率の評価 フラジリティ評価 本試評価条件ではハザードとして地震を想定しているため、各措置の代表機器についてPWR 電力事業者によるPRA 結果を参考に地震フラジリティパラメータAm、.R、.Uを設定し、フラジリティ曲線 ........ を算定した。 ........ .. ...................................... .... .. (5) - 261 - Table 1 Evaluation condition AM措置 代表機器 フラジリティ 故障率 所要時間 機能裕度 (1) 高圧注入系による炉心注入 電動ポンプ （150 [m3/h]） 2 台 Am = 4.80 [G] .R = 0.08 4.3E-06 [1/Demand] （1 台あたり） 1.5 分 1 x 2 台 .U = 0.17 = 2 (2) 加圧器逃がし弁による1 次系減圧 空気作動弁 （100 [m3/h]） 3 台 Am = 4.13 [G] .R = 0.21 1.5E-06 [1/Demand] （1 台あたり） 1.5 分 1 x 3 台 .U = 0.25 = 3 (3) 余熱除去系による炉心冷却 電動ポンプ“ “システム安全評価のためのレジリエンス指標の 適用性に関する基礎的検討 “ “鈴木 正昭,Masaaki SUZUKI,出町 和之,Kazuyuki DEMACHI,村上 健太,Kenta MURAKAMI,糸井 達哉,Tatsuya ITOI,笠原 直人,Naoto KASAHARA,宮野 廣,Hiroshi MIYANO,中村 隆夫,Takao NAKAMURA,荒井 滋喜,Shigeki ARAI,釜谷 昌幸,Masayuki KAMAYA,松本 昌昭,Masaaki MATSUMOTO
原子力プラントの安全性評価に際しては、個別の構築物・機器の健全性の評価とともに、それら構築物・機器および要員らによって実現されるシステム安全上重要な機能の健全性を評価することが必要である。特に福島第一原子力発電所事故以降、平常時における安全機能維持能力と事故時における安全機能回復能力とを評価し、個別機器・要員の信頼性・保全性・柔軟性とシステム安全の維持能力・回復能力との関係を明確にすることが重要となっている。 著者らはこれまで、原子力プラントの平常時における安全機能維持能力の評価について、構築物・機器の経年化による安全機能の信頼性低下、および保全活動による安全機能の信頼性向上を考慮し、安全機能喪失リスクの時間変化を評価する指標として「保全指標」を提案している[1]。また、原子力プラントの事故時における安全機能回復能力の評価について、外部ハザード等によって一時的に喪失した安全機能がアクシデントマネジメント（AM） 策の実行によって要求される時間内に最低限必要な機能レベルまで回復する能力を、確率論的かつ簡明に定量評価するための指標として「レジリエンス指標」を提案している[2,3]。 本研究では事故時における原子力プラントのシステム安全を評価するレジリエンス指標の考え方に基づき、加圧水型原子力プラントに対して、事故時の安全機能回復能力、および機器・設備の保全活動や要員の訓練等が安全機能回復能力に及ぼす影響の試評価を実施することで、レジリエンス指標の適用性に関する基礎的検討を行う。
２．レジリエンス指標およびその評価手法 2.1 レジリエンス指標 レジリエンス指標について概説する。詳細は文献[2,3] を参照されたい。レジリエンスとは、システム内／外の変動に起因する大きな擾乱に対して、システムがその果たすべき機能を平常に保つ能力、あるいは機能を喪失したとしても適切に回復できる能力を意味する。今、外部ハザード等によりシステム安全上重要な機能の一つもしくは複数が一時的に喪失したシビアアクシデントを考える。原子力プラントではAM 策を実行し一時的に喪失した安全機能を回復するための一連の措置を講ずるが、原子力プラントのシステム安全の回復能力の評価について本研究では以下のように考える（Fig.1）： ・システム安全を確保するために最低限必要な安全機能レベルが存在し、また、平常時の安全機能レベルは通常、最低安全機能レベルに対し余裕を有する。したがい、事故発生後、短期的には必ずしも平常時と同様の安全機能レベルまで回復する必要はなく、最低安全機能レベルまで達すれば回復に至ったとみなす。 ・ある時間内に最低安全機能レベルまで回復する必要がある。したがい、時間的な制約が存在する。 ・AM 策を構成する個々の措置の成否は雰囲気条件等に依存し確率的である。したがい、いずれのAM シーケンス（安全機能回復の進展パス）が生起するかは確率的である。 本研究ではレジリエンス指標を、システム安全回復に至るAMシーケンスの生起確率の積算値（Fig.1 中の「回復不可能領域」を避ける確率）として定義する。すなわちレジリエンス指標は、原子力プラントがシビアアクシデントから、ある定められた時間内に、最低限の安全機能を回復できる能力を示す指標である。炉心等の重大な損傷への事象進展に対する耐性・抵抗力とも言える。 Fig.1 Schematic illustration of Resilience index PRA が炉心損傷頻度等のリスク指標に着目するのに対し、レジリエンス指標評価はシステムの回復可能性および炉心の重大な損傷等に至るまでのシステムの持つ裕度に着目する。また、同様にシステムの裕度に着目するストレステストと比較して、ストレステストが決定論的、静的であるのに対し、レジリエンス指標評価は確率論的、時間を陽に考慮して動的である。 2.2 レジリエンス指標評価手順 レジリエンス指標の評価に際しては、システムの持つ安全裕度の時間変化を考える。以下でレジリエンス指標評価手順について述べる。Fig.2 に評価概略フローを示す。 Fig.2 Evaluation procedure for Resilience index 2.2.1 事故シナリオの想定 解析の対象とするプラントの構成・特性の調査、およびリスクの観点で重要な事故シーケンスを同定した上で、想定するハザードおよびプラント損傷状態の評価・設定を行う。既往のPRA やシビアアクシデントマネジメント整備の結果等を活用することができる。 2.2.2 AM 策の策定 2.2.1 項で設定したプラント損傷状態に対して、安全機能回復に係る実施可能な手段および運転員操作を分析し、AM策を設定する。また、最低安全機能レベルの達成が必要となるまでの時間的な制約（時間余裕）を評価・設定する。既往のPRA やシビアアクシデントマネジメント整備の結果等を活用することができる。 - 258 - 2.2.3 AM シーケンスの分析（イベントツリーの作成） システムの回復の進展を評価するために、AM シーケンスのモデル化を行う。前項までに設定したプラント損傷状態およびAM策に基づいて、個々のAM措置をヘディングとしたAM イベントツリーを作成し、起こり得るすべてのAMシーケンスを同定する。 このとき、AM 策中のある措置による機能回復の度合いが所望のレベルまでは達さない部分的なものであっても、以降の措置に機能的・時間的余裕を生むことをモデル化する。すなわち、あるAM 措置（AM イベントツリーのヘディング）の分岐の判定は、それまでのAM 措置による部分的な機能回復の累積を考慮したうえで為すものとする。例えば、所望の給水機能レベルが100 [m3/h]であるときに、1 つ目の給水措置の実行には成功したが何らかの事由によりその給水機能が60 [m3/h]にとどまった場合、「実行に成功」したが「機能回復に失敗」したとして後段の給水措置を実行する。このとき、1 つ目の給水措置の実行成功による部分的な機能回復（60 [m3/h]）があるため、2 つ目の給水措置としてはその累積を考慮して40 [m3/h] の機能を発揮できれば「機能回復に成功」と判断する。 2.2.4 各AM措置の特徴量の評価 AM 策中の個々の措置を特徴付ける量として、以下に述べる実行失敗確率、所要時間、機能裕度を考え、各々を評価する。このとき、ハザード強度等の事故時雰囲気条件を考慮する。 (a) 実行失敗確率の評価 各AM 措置の実行失敗を頂上事象としたフォールトツリーを作成する。フォールトツリーの作成では ・外力に起因する構造物・機器の損傷 ・経年化に起因する構造物・機器の劣化、ランダム故障 ・人的過誤 等を考慮する。上記各要因の評価のためにそれぞれフラジリティ評価、経年化評価、人間信頼性評価等を行い、当該AM 措置i の実行失敗確率 .... .. を評価する。なお、経年化評価に際しては保全指標[1]を用いることができる。 (b) 所要時間の評価 個々のAM措置i の実行に要する時間 .... を評価する。訓練時結果等を用いることができる。 当該AM 措置が動作を期待する機器の機能喪失等により実行できない（実行失敗）場合、その所要時間は .... .. 0 と考える。 (c) 機能裕度の設定 個々のAM 措置に期待される機能レベルが安全の確保上最低限達成すべき機能レベル（最低安全機能レベル）に対してどれだけ余裕を有するかを評価する。そのために、各AM 措置について、その措置（例：高圧注入系による炉心注入）の有する機能の種別（例：給水機能）およびレベル（例：150 [m3/h]）を評価する。また、各々の機能について、最低安全機能レベル（例：100 [m3/h]）を評価する。このとき、各AM 措置i に対して、最低安全機能レベルに対する当該措置の機能レベルの比（すなわち、最低安全機能レベルに対する裕度。例：150[m3/h] / 100[m3/h] = 1.5）を当該措置の機能裕度 .... として定義する。 最低安全機能レベルの値は、現実的評価においては安全解析等による最適評価値を使用する。または、保守的評価においては設計値を使用すること等が考えられる。 2.2.5 レジリエンス指標値評価（AM シーケンスの定量化、AM有効性評価） システム安全の回復に至るAM シーケンスの生起確率の積算値を評価するために、前項までに作成・設定したAMイベントツリーおよび各AM措置の特徴量を用いて、以下に述べる各AM シーケンスの生起確率、累積所要時間、システム安全裕度、回復成否を評価する。 (a) 各AMシーケンスの生起確率の評価 2.2.4(a)項で評価した各ヘディング（AM措置）の分岐確率から、ハザード強度a に対する各AM シーケンスj の条件付き生起確率 ..ｊ...... を求める。 (b) 各AMシーケンスの累積所要時間 2.2.4(b)項で評価した各AM措置の所要時間から、各AM シーケンスj の累積所要時間 .... を求める。 (c) 各AMシーケンスのシステム安全裕度の評価 システム安全の回復の度合いを評価するために、2.2.4(c)項で評価した各AM 措置の機能裕度から、以下に述べるシステムの安全裕度を求める。 AM 策が直列系を成す場合 Fig.3 に示すような直列系を成すAM 策においては、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合（機能裕度が1未満であった場合）、当該AM策による回復は失敗（回復失敗シーケンス）となる。したがい、i 番目のAM措置の機能裕度を .... として、 .. .. min........ (1) なるMをシステム安全裕度として定義して求める。ここで、個々のAM 措置の有する機能レベルは、例えば地震- 259 - 動による設備の部分的損傷等により機能低下する可能性があるなど、ハザード強度等に依存することから、機能裕度、システム安全裕度、ならびにシステム回復の成否もまたハザード強度等に依存することとなる。 Fig.3 Example calculation of System safety margin in series system AM 策が並列系を成す場合 Fig.4 に示すような並列系を成すAM 策においては、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合（機能裕度が1未満であった場合）でも当該措置と機能的に冗長な措置が存在することから、システム安全裕度を .. .. Σ .... .. (2) と定義して求める。ここで、保守的評価として最低安全機能レベルの値に設計値を使用する場合には、当該並列系を構成する措置のうち最も機能レベルの低い措置の設計値を使用してもよい。 Fig.4 Example calculation of System safety margin in parallel system AM 策が直並列系を成す場合 Fig.5 に示すような直並列系を成すAM 策においては、上記直列系および並列系に対する定義を組み合わせてシステム安全裕度を求めることができる。 (d) 各AMシーケンスの回復成否の評価 2.2.2 項で評価・設定した時間余裕と、上記で評価した各AM シーケンスの累積所要時間およびシステム安全裕度から、各AM シーケンスの回復成否を判断する。時間余裕内にシステム安全裕度Mが1 以上となれば（つまり、 Fig.5 Example calculation of System safety margin in series-parallel system 最低安全機能レベルに対する裕度が1 以上となれば）回復進展パスが「回復不可能領域」を通らず、当該AM シーケンスは回復成功であると考える。 上記2.2.5(a)～(d)項の結果から、ハザード強度a に対する条件付きシステム回復成功確率 .................. を次式より求める。 .................. .. Σ ...... .... ...... (3) ここで、...... ...... は回復に成功するAM シーケンス j’ の条件付き生起確率である。したがい、システム回復成功確率 ............ はハザード強度a の発生確率 ........ および式(3)から次式によって求める。 ............ .. .. ........ . ...................... ........ ........ -42.2.6 脆弱性の摘出（クリフエッジ性評価、重要度評価 潜在的な脆弱性を明らかにするため、システム安全の回復に対してクリフエッジ性の高い機器・設備、要員対応、および負荷強度、時間等を同定する。また、個別機器・要員の信頼性・保全性・対応能力とシステム安全回復能力との関係を明らかにするため、重要度評価を実施する。 ３．試評価条件の設定 ここでは加圧水型原子力プラントに対して、原子力規制委員会「実用発電用原子炉に係る炉心損傷防止対策及び格納容器破損防止対策の有効性の評価に関する審査ガイド」に規定の事故シーケンスグループを対象に、異なる2 ケースのAM 策についてレジリエンス指標の考え方に基づくシステム安全回復能力の試評価を行う。 - 260 - 3.1 事故シナリオの想定 審査ガイド中、PWR に対して炉心損傷防止対策に係る有効性の評価対象として指定されている事故シーケンスグループのうち、「2 次冷却系からの除熱機能喪失」を想定する。本重要事故シーケンスでは補助給水系および主蒸気逃がし弁または安全弁による2 次冷却系からの除熱機能喪失を仮定することが要求されている。また、ここではハザードとして地震を想定することとする。 3.2 AM 策の策定 審査ガイドでは対策例として、加圧器逃がし弁と高圧注入系によるフィードアンドブリード、蒸気発生器を用いた代替の崩壊熱除去機能の確保を示している。 ここでは以下の2 ケースのAM 策を仮定し、試評価結果を比較することとする。 ケース(A)：1 次系からの除熱のみ考慮する場合（Fig.7） 以下の措置により炉心の安定冷却を図る。 (1) 高圧注入系による炉心注入 (2) 加圧器逃がし弁による1 次系減圧 (3) 余熱除去系による炉心冷却 Fig.7 Accident management procedure: Case (A) ケース(B)： 1 次系および2 次系からの除熱を考慮する場合（Fig.8） 上記ケース(A)の1 次系からの除熱に加え、2 次系からの除熱を考慮する。2 次系の安全系の除熱設備は機能喪失しているため、AM 設備として除熱設備を設ける必要がある。蒸気発生器（S/G）への注水設備と蒸気放出設備として以下の2 設備を設ける。 (4) 可搬式S/G 給水設備 (5) AM主蒸気逃がし弁 また、非安全系設備で本事故時に活用できる設備として以下の設備がある。 (6) S/G 水張り系 また、時間余裕について、PWR 電力事業者による重大事故等対策の有効性評価等を参考に事象発生後約29分と Fig.8 Accident management procedure: Case (B) する。但し、いま試評価計算上AM 策中で陽には考慮していない、事象発生直後の「状況判断10 分」をそこから減じ、19 分を試評価計算上の時間余裕として用いる。 3.3 AM シーケンスの分析（イベントツリーの作成） 前述の2 ケースのAM策のそれぞれに対しAMイベントツリーを作成する。ケース(A)のAM策は、いずれかの措置の機能レベルが最低安全機能レベルを下回った場合に回復失敗となるため、Fig.3 に示した直列系を成すAM 策である。このときケース(A)で起こり得る全AMシーケンス数は4 パスである。ケース(B)のAM策は、2 次系における可搬式S/G 給水設備による給水措置とS/G 水張り系による給水措置とが冗長で並列系であり、また、それがAM 主蒸気逃がし弁による熱放出措置と直列の関係（つまり、給水措置と熱放出措置のいずれか一方が失敗すれば回復失敗）にある。さらに、2 次系からの除熱と1 次系からの除熱とが冗長で並列系を成すことから、直並列系を成すAM策である。このときケース(B)で起こり得る全AMシーケンス数は39 パスである。 3.4 各AM措置の特徴量の評価 本稿では簡単のため、各措置において動作が期待される機器・設備のうち主たる機器のみを考え、また、人的過誤は考慮しないこととする。試評価に用いた各AM 措置の特徴量をTable 1 に示す。 (a) 実行失敗確率の評価 フラジリティ評価 本試評価条件ではハザードとして地震を想定しているため、各措置の代表機器についてPWR 電力事業者によるPRA 結果を参考に地震フラジリティパラメータAm、.R、.Uを設定し、フラジリティ曲線 ........ を算定した。 ........ .. ...................................... .... .. (5) - 261 - Table 1 Evaluation condition AM措置 代表機器 フラジリティ 故障率 所要時間 機能裕度 (1) 高圧注入系による炉心注入 電動ポンプ （150 [m3/h]） 2 台 Am = 4.80 [G] .R = 0.08 4.3E-06 [1/Demand] （1 台あたり） 1.5 分 1 x 2 台 .U = 0.17 = 2 (2) 加圧器逃がし弁による1 次系減圧 空気作動弁 （100 [m3/h]） 3 台 Am = 4.13 [G] .R = 0.21 1.5E-06 [1/Demand] （1 台あたり） 1.5 分 1 x 3 台 .U = 0.25 = 3 (3) 余熱除去系による炉心冷却 電動ポンプ“ “システム安全評価のためのレジリエンス指標の 適用性に関する基礎的検討 “ “鈴木 正昭,Masaaki SUZUKI,出町 和之,Kazuyuki DEMACHI,村上 健太,Kenta MURAKAMI,糸井 達哉,Tatsuya ITOI,笠原 直人,Naoto KASAHARA,宮野 廣,Hiroshi MIYANO,中村 隆夫,Takao NAKAMURA,荒井 滋喜,Shigeki ARAI,釜谷 昌幸,Masayuki KAMAYA,松本 昌昭,Masaaki MATSUMOTO