原子力発電所の自然現象に対する技術基準要求に関する調査検討
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カテゴリ: 第9回
1. はじめに
昨年3月、東北地方太平洋沖地震が発生し、その直後 に来襲した津波により、東京電力福島第一発電所1~3 号機が全電源喪失とそれに続く原子炉冷却機能喪失を起 こし、その後、炉心損傷、水素爆発、格納容器の閉じ込 め機能喪失という一連の過程をたどって最終的に放射能 を外部へ放出するという事態となった。これまで、国の 「東京電力福島原子力発電所事故調査委員会」をはじめ、 いくつかの報告書が公表されているが、いずれも地震に 対して発電所の機器は正常に動作し、原子炉冷却を開始 したが、その後来襲した津波により非常用電源喪失等の 一連の事象が発生したものと推定している。これまで我国の原子力界は積極的に地震に対する調査、 検討に取組み、随時、最新知見を取り入れて耐震設計基 準の見直しに取り組むなどして対応してきたため、今回 の地震を含む近年発生している大地震にも十分耐えられ る高度な基準を作り出してきたと考えられる。その反面、 津波に対する調査、検討は、地震に対するほど積極的に 行われて来なかったようである。その証拠に、最近にな って内陸部の地層中における津波痕跡の調査が進められ、 ・新たな知見が公表されている。連絡先:伊藤邦雄、〒160-0023 新宿区西新宿7-5-25 西新宿木村屋ビル5F、日本エヌ・ユー・エス株式会社、 E-mail: itohk@janus.co.jp今回の地震、津波の経験から、地震、津波はもとより、 原子力発電所が考慮しなければならない他の自然現象 (洪水、風、凍結、積雪、地滑り等)への備えが我国の 原子力発電所で十分に為されているか、懸念されるとこ ろである。 -- 以上のような状況を踏まえ、本稿では先進諸外国の原 子力発電所に対する技術基準とその関連規格が自然現象 に対する備えをどのように要求しているか、またその要 求に従って実際の原子力発電所がどのように出来上がっ ているか調査する。その調査結果を我国のそれと比較す ることにより、我国の技術基準とその関連規格の要求内 容に問題がないか検討、評価する。
2. 諸外国の自然現象に対する技術基準の要求 2.1 米国津波や洪水など自然災害についての米国原子力規制委 員会(NRC)の設計基準要件は、1971 年の一般設計指針(GDC)に規定されており、その審査基準が関連の標準 審査指針(SRP)やReg. Guide に示されている。GDC-2 「自然現象に対する防護設計基準」(1971 年)で は、以下の規定がある。すなわち、「安全上重要な系統・構築物・機器 (SSC)は、その安全機 能を果たす能力を喪失することなく、地震、トルネード、 ハリケーン、外部洪水、津波及び静振といった自然現象349の影響に耐えるよう設計しなければならない。これらの SSC の設計基準は、以下を反映しなければならない。 (IDサイト及び周辺領域で記録されている最も厳しい自然現象に対する適切な考慮。データの正確さ、量及び過 去のデータが残されている期間が限定されていることについて、十分な余裕を持たせること。 (2)自然現象の影響と、通常時及び事故時の条件の影響との適切な組合せ。 (3)発揮すべき安全機能の重要性。」* これを受けて、NRC が事業者の建設許可可や運転認可申 請に添付される安全解析報告書を審査するための標準審 査指針(SRP、NUREG-0800)の第2章(初版 1975 年 11 月、最新版 2007 年3 月) 「サイト特性及びサイトパラメ ータ」の 2.4.2 節「洪水」において、津波、河川洪水、上 流ダムの決壊など種々の外部起因の洪水の審査基準が示 されている。また、2.4.6 節(Rev.3) 「想定最大津波ハザ ード」では、歴史的津波データや最大想定津波について の審査の方法や承認基準が、2.4.10節(Rev.3) 「洪水防護 要件」では、安全関連設備の位置や洪水防護機器に対す る審査の方法や承認基準が示されている。ただし、既設 プラント設計が審査された頃(1970 年~80 年)の SRP の内容は、最新版ほど記述が詳しくない場合が多い。な お、最大想定津波 PMT (Probable Maximum Tsunami)高 さの定義は下記の通りであり、当該サイトと周辺地域に おける過去のデータとそれに対して十分なマージンを組 み合わせた高さとして設定される(SRP 2.4.6 の最新版)。「想定最大津波(PMT) : サイトでの衝撃が、入手可能な 最良の科学的情報を利用して引き出され、以下の三点を 考慮して、その結果原子力発電所に影響することが合理 的に想定される一連のシナリオに行きつく津波のこと。 (1)そのサイトと周辺地域に対して歴史的に報告されてき た最も苛酷な当該自然現象を適切に考慮していて、蓄積 された歴史的データが有する正確性、品質、期間の長さ に関する制限条件に対し十分なマージンを持っており、 (2)自然現象の影響について通常状態と事故状態の影響を適切に組み合わせていて、 (3) 実施されるべき安全機能の重要性を考慮しているこ と。」発電所の許認可において、津波影響については上記の 想定最大津波の高さに対して、発電所の安全上重要な設 備が防護されることを示している。例えば、米国西部太平洋岸(カリフォルニア州)にあ るディアブロ・キャニオン発電所(WH-PWR、2 基)で は、以下のように津波の影響が解析されている。 最大洪水高さ(津波と同時に嵐と高潮などを考慮した 高さ)として32.01 (9.75im) 平均海水面高さ(MSL)/34.61 (10.55m) 平均低低潮高さ(MLLW) を想定。 ■ 取水口では海水ポンプに設置されるシュノーケルと 呼ばれる取り込み口によって高さ 45.4ft (13.84m) MSL/48A (14.63m) MLLW の水位まで海水の取り込 みが防護できる。海水ポンプは設計クラス1で、海水 ポンプモータは取水構造物内の水密性区画におかれ ている。 ■ その他の主要建屋・設備は、以下のような高さに配置されている: - ディーゼル発電機はタービン建屋内の 85A (26in)高さに設置。 - ディーゼル燃料貯蔵タンクはタービン建屋西側の85 A(26m)高さに設置。 - バッテリは補助建屋内の 119A(36m)高さに設置。 - 発電機関係は 85 (26m)高さでコンクリート内に収納 - 貯水池とドライキャスク貯蔵は3100 (94.5m) 高さ。 - 使用済燃料プールは燃料取扱い建屋の 1401 (42.7m)高さ。 この発電所の高さ関係を図 1 に示す。図の右側は福島 第一発電所のものである。85' Above Sea Lavet45' ASW Snorkels20' Above Sea LevelSea LevelFig-1 ディアブロ・キャニオン発電所の高さ)また、1991 年の外部事象個別プラント解析(IPEEE) では、当初の設計の想定を越える外部事象の可能性とそ の対策の評価が要求された。そのうち強風、洪水、輸送 及び付近の施設での事故については、各発電所の設計基 準を評価するスクリーニング・アプローチが用いられた。350そこでは、まず、1975 年の標準審査指針(SRP)基準と の適合性が評価された。SRP に適合していて、踏査で確 認できれば、このハザードによる炉心損傷頻度は 10/年 以下とみなされ、それ以上の評価は不要とされた。IPEEE 評価では結局、ほとんどの発電所(約80%)では定性的 スクリーニング手法を用い、約 15%で確率論的リスク評 価(PRA)(部分的・境界解析的な PRA を含む)などが 行われた。70 件の提出物の中で、強風、洪水、その他の 外部事象に関して脆弱性を摘出したものはなかったが、 34 の提出物で合計 64 か所の改善策案が報告された。例え ば、セーラム発電所では、外部事象の炉心損傷頻度 (CDF) を3桁低減する改善策として、外部洪水からの防護のた めのサービス・補助建屋のドア関通部シールの改善その 他が報告された。 * 福島事故の後NRC は、設計基準自然災害への防護の方 法には発電所によって差が出てきていることを認識し、 2012 年3月12日、各事業者に対して地震と洪水に対する 関連情報(ハザードの再評価を含む)の提出を要求して いる。2.2 フランス - 基本安全原則 (RFS) において、洪水に対する安全余裕 レベル(CMS)が規定されている。海岸サイトの場合、 CMS は最大計算潮位(潮位係数 120) と 1,000 年高潮の 組み合わせに対応する高さとされている。1999年12月、ルブレイエ発電所で暴風雨による外部洪 水を経験したため、洪水防護対策が見直し・強化された。 その際に取られたルブレイエ発電所の短期措置としては、 既存堤防の高さの見直し(引き上げ)、堤防頂上への防護 壁の設置がある。また他の発電所を含む長期的措置とし て、全サイトで浸水防護システムの調査、最大想定水位 の見直し、数サイトで堤防の改修、手順書の変更、溢水 対策(安全関連機器エリアへの浸水対策(2007 年完了)) が施された。なお、フランスでは、津波については、地 震活動の低さなどから他の原因が支配的であるとして詳 細な評価は要求されていない。現在は、洪水リスクの評価を含めるよう基準の改訂版 を作成中である。福島事故後のストレステストでは、設 計基準を超える洪水によって引き起こされるクリフエッ ジ影響が見出されており、これらの問題について事業者 は更なる検討の実施を提案している。 2.3 ドイツ * 洪水からの防護要件は、原子力技術基準委員会 (KTA) スタンダード 2207 に規定されており、設計基 準洪水の水位は10/年の確率から算出されている。なお、 十分な事前警告などが可能な場合は、10~/年の確率の洪 水と設計基準水位の間の洪水に対しては可搬式の洪水防 護策の利用も許容される。ドイツの原子力発電所はこの基準に従って、上流ダム の損壊を含めた事例について、全ての関連設備や構築物 に対して恒久的な(あるいは条件付で可搬設備による) 洪水防護策が提供されなければならない。なお大部分の 原子力発電所は内陸の河川立地であり、安全上重要な構 造物は水密性構造、開口部(ドアなど)の高さの確保な どが進んでいる。 - ストレステストにおいては、設計基準を超える洪水に ついての安全マージンも評価されており、潮汐影響を受 けるサイトでは、104/年より低い確率の洪水事象に対し ての方策(予備品の貯蔵、可搬式設備の利用タイミング の変更、堤防高さのかさ上げなど)を検討している。2.4 IAEA2003 年公表のIAEA Safety Standards NS-R-3 「原子力施 設のサイト評価」(2003 年)で、津波の評価について、以 下のように記述している。 ■ 当該地域の有史以前、歴史的そして計測された地震に関する情報を記録し文書化すること (3.2 節) ■ 地震データと地質学データの両者から短期間の地震の再来間隔が明らかとなるような、地盤活動が活発な 地域では、活断層の評価には数万年の期間が適切であ るかもしれない(3.6) ■ 津波の可能性がある場合は、有史以前と歴史上のデー タを収集し、サイト評価との関連について批判的に評価すること(3.25) ■ 地震に起因する津波の可能性は既知の地震の記録や起震特性に基づいて評価されなければならない。津波 のリスクは、既知の地震の記録や起震特性からだけで なく、物理的および/または解析モデルから導出され なければならない。(3.27、3.28)福島事故を受けて米国カーネギー国際平和財団が 2012 年3月に発表した報告書では、「地震や津波に関する外部 事象の評価では、歴史的にどこまでさかのぼるべきか」 という課題について、上記の IAEA スタンダードを引用 して、「IAEA の公表する良好事例では、10,000 年に1回 しか起こらない地震に対して防護するために、有史以前351と歴史的な地震と津波のデータの収集を必要としてい る」と述べ、福島での想定が不十分であったと指摘して いる。また、日本では、津波によって引き起こされる水 力学的衝撃力の評価やデブリの影響の評価が不十分であ ったが、IAEA ではそれらについても考慮すべきとしてい る、と指摘している。3. 検討前節における調査の結果をまとめて Table 1 に示す。Table 1 Technical Code Requirements国名技術基準(津波・洪水)米フランス一般設計指針(GDC) (1971年)に規定され、その審 査基準が関連のSRPやReg. Guide に示されている。 サイトとその周辺で記録される最も厳しい自然現象を 考慮し、十分な余裕を持たせること、とされている。 基本安全原則(RFS)で、洪水に対する安全余裕レベ ルが規定されていたが(最大計算潮位と1,000年高潮 の組み合わせ)、1999年12月にルブレイエ発電所で暴 風雨による外部洪水を経験したため、洪水防護対策が 見直し・強化された。 KTA スタンダード2207 に規定され、設計基準決水の 水位は 104/年の確率から算出されている。なお、十 分な事前警告などが可能な場合は、102/年の確率の洪 水と設計基準水位の間の洪水に対しては可搬式の洪水 防護策の利用も許容される。 IAEA NS-R-3 「原子力施設のサイト評価」(2003年) で、津波について有史以前と歴史上のデータを収集す ること、また、地殻活動が活発な地域では活断層の評 価には数万年の期間が適切、としている。IAEA我国の発電用軽水型原子炉施設に関する安全設計審査 指針(平成2年8月30 日)の指針2「自然現象に対する 設計上の考慮」では、 「安全機能を有する構築物、系統及び機器は、地震以外 の想定される自然現象によって原子炉施設の安全性が損 なわれない設計であること。重要度の特に高い安全機能 を有する構築物、系統及び機器は、予想される自然現象のうち最も苛酷と考えられる条件、又は自然力に事故荷 一重を適切に組み合わせた場合を考慮した設計であること。」 と規定している。この内容は、そのベースとなった米国 の一般設計指針(GDC)とほぼ同様のものと言える。このように、基準上の表現を比較すると、先進諸外国 * と我国で大きな差は認められない。しかしながら、問題 は基準に基づく実際の運用をどのように行っているかで ある。特に、福島事故以前においてどのように考えてい たか、ということである。例えば、地震、津波について言えば、下記をどのように選定しているかが問題である。 (I) 発電所の設置地域において過去何年まで遡って最大地震、最大津波を選定するか (2) 距離的には発電所からどの範囲に発生した最大地震、最大津波を考慮に入れるか (3) 過去の文献、古文書等の調査のほか、実際の地質調査をどの程度行うか また、下記について調査し、我国の原子力発電所と比較 することは、我国の自然現象に対する備えの世界におけ る相対的レベルを知る上で重要である。 (4) 海外の原子力発電所に適用されている自然現象に対する基準に従って海外の原子力発電所における自然 現象に対する備えが、実際にどのように設計、施工さ れているか 上記(1)の時間軸については、平成18年9月に原子力安 全委員会が、考慮すべき活断層の活動時期の範囲を、従 来の5万年前以降から後期更新世(約 12~13 万年前) 以 降へと拡大した経緯がある。しかしながら、津波につい ては、安全設計審査指針を具体化した「原子力発電所に おける津波評価技術」(2002年2月、土木学会) では、1611 年~1978年(約400 年間)の歴史津波を利用して数値シ ミュレーションを行い、想定最大津波を評価する手法が 示されており、必ずしも十分であったとは言えない。 その後、原子力安全・保安院において東北地方太平洋沖 地震の知見を踏まえて設計基準津波の検討が行われ、平 成24年3月に「津波高さ、浸水域、浸水高さ、浸水時間、 津波の破壊力を示せる適切な津波モデルを用い、数値シ ミュレーションを行って求める。この際、当該設計基準 津波は、一定の発生頻度(例えば、10/年)を包絡する ように設定する。」との方針が示されている。上記(2)の発電所からの距離については、明確な規定が ない。地震は発電所地域の活断層を考慮して地震動を設 定する考え方をとってきており、したがって活断層の位 置でその考慮範囲が決まることになる。福島事故後、東 海、東南海、南海の三連動地震のように従来、個別のも のとして扱ってきた活断層を連動させる方向、すなわち 範囲を拡大して取り扱う方向に変化してきている。これ は諸外国に見られない、福島事故の経験を踏まえた地震 国である我国の保守的な考え方ということができる。一 一方、津波については、三陸地方で巨大な津波が来襲した ことがあることを示す石碑などがあるが、これらの情報 が三陸地方に隣接する地域に適用されていない。この理 由については、今後十分に究明する必要がある。352上記(3)の過去の調査については、我国では地震に関す る文献調査や活断層調査が盛んに行われ、その都度、調 査結果が耐震基準に反映されてきたと言える。しかしな がら、津波に関する調査は十分であったとは言えない。 なぜなら、福島事故後、多くの津波痕跡調査が実施され、 その結果が新たな事実が発見されているからである。上記(4)については、太平洋の向こう側で立地条件が異 なるとは言え、同じ海に面して設置されているディアブ ロ・キャニオン発電所の海水防護対策は、福島事故以前 の我国のそれと比較して格段の差がある。この差の理由 については、今後十分に究明する必要があると思われる。4. まとめ- 先進諸外国の原子力発電所に対する技術基準とその関 連規格が自然現象、特に地震および津波(洪水)に対し てどのように規定しているか調査し、その結果を我国の それと比較、検討した。以下に、本調査検討で得られた 知見をまとめて示す。 (1) 先進諸外国の自然現象、特に地震および津波(洪水)に対する技術基準とその関連規格の要求する項目は いずれも、我国の技術基準とその関連規格の中にも含 まれていることが分かった。今後は、さらに自然現象 の一つひとつに対してその考え方や評価方法の詳細 を具体的に調査し、その違いを明確にすることが重要である。 (2) 我国の技術基準やその関連規格は、先進諸外国の技術基準やその関連規格の要求項目をすべて含んでいた としても、それらに基づき設計、施工したハードウェ アが実際にどうなっているか、大きな違いがあるのか、 あるとすればその理由は何かを明確にすることが重 要である。その中には、自然現象に対する設計条件を 設定する上で歴史的な自然現象の調査期間や考慮に 入れる距離的範囲、更には文献調査や地質調査などを、 どの程度の範囲と深さで実施するか、という視点が含まれているべきである。 (3) 設計基準津波高さを適切に想定し、それに対する発電所の耐久性を確保することも重要ではあるが、米国のIPEEE 評価や欧州のストレステストで行われている ように、設計基準を超えた事象にどこまで耐久性があるか、という観点で評価することも重要である。 (4) 自然現象に対する発電所の耐久性については、福島での事故を契機に、欧米諸国でその技術基準や評価のあ り方が見直しされてきており、その内容は今後我国に とっても参考になると考えられる。参考文献 [1] JANUS-LIS 総合ファイル [2] NUREG-1742, Final Report, Perspectives Gained fromthe Individual Plant Examination of External Events(IPEEE) Program, April 2002. [3] Standard Review Plan for the Review of Safety AnalysisReports for Nuclear Power Plants: LWR Edition(NUREG-0800, Formerly issued as NUREG-75/087) [4] NUREG-1407, Procedural and Submittal Guidance for theIndividual Plant Examination of External Events (IPEEE)for Severe Accident Vulnerabilities [5] Diablo Canyon Fact Sheet, Seismic and Tsunami Issues [6] Diablo Canyon Power Plant Facility Overview, PG&E,March 22, 2011 [7] Peer Review report on EU Stress Tests for France, 26 April2012 [8] KTA 2207 (11/2004), Flood Protection for Nuclear PowerPlants [9] Peer Review Report on EU Stress Tests for Germany, 26April 2012 [10] IAEA Safety Standards Series, Site Evaluation for NuclearInstallations Safety Requirements, No. NS-R-3, 2003 [11] The Carnegie Papers, Why Fukushima Was Preventable,March 2012 [12] 「津波に対する安全性に関する審査の手引き(設計基準津波に関する検討方法等)」について(議論のた たき台), 平成24年3月28日, 原子力安全・保安院(平成24年6月13 日)353“ “原子力発電所の自然現象に対する技術基準要求に関する調査検討“ “伊藤 邦雄,Kunio ITO,青木 孝行,Takayuki AOKI
昨年3月、東北地方太平洋沖地震が発生し、その直後 に来襲した津波により、東京電力福島第一発電所1~3 号機が全電源喪失とそれに続く原子炉冷却機能喪失を起 こし、その後、炉心損傷、水素爆発、格納容器の閉じ込 め機能喪失という一連の過程をたどって最終的に放射能 を外部へ放出するという事態となった。これまで、国の 「東京電力福島原子力発電所事故調査委員会」をはじめ、 いくつかの報告書が公表されているが、いずれも地震に 対して発電所の機器は正常に動作し、原子炉冷却を開始 したが、その後来襲した津波により非常用電源喪失等の 一連の事象が発生したものと推定している。これまで我国の原子力界は積極的に地震に対する調査、 検討に取組み、随時、最新知見を取り入れて耐震設計基 準の見直しに取り組むなどして対応してきたため、今回 の地震を含む近年発生している大地震にも十分耐えられ る高度な基準を作り出してきたと考えられる。その反面、 津波に対する調査、検討は、地震に対するほど積極的に 行われて来なかったようである。その証拠に、最近にな って内陸部の地層中における津波痕跡の調査が進められ、 ・新たな知見が公表されている。連絡先:伊藤邦雄、〒160-0023 新宿区西新宿7-5-25 西新宿木村屋ビル5F、日本エヌ・ユー・エス株式会社、 E-mail: itohk@janus.co.jp今回の地震、津波の経験から、地震、津波はもとより、 原子力発電所が考慮しなければならない他の自然現象 (洪水、風、凍結、積雪、地滑り等)への備えが我国の 原子力発電所で十分に為されているか、懸念されるとこ ろである。 -- 以上のような状況を踏まえ、本稿では先進諸外国の原 子力発電所に対する技術基準とその関連規格が自然現象 に対する備えをどのように要求しているか、またその要 求に従って実際の原子力発電所がどのように出来上がっ ているか調査する。その調査結果を我国のそれと比較す ることにより、我国の技術基準とその関連規格の要求内 容に問題がないか検討、評価する。
2. 諸外国の自然現象に対する技術基準の要求 2.1 米国津波や洪水など自然災害についての米国原子力規制委 員会(NRC)の設計基準要件は、1971 年の一般設計指針(GDC)に規定されており、その審査基準が関連の標準 審査指針(SRP)やReg. Guide に示されている。GDC-2 「自然現象に対する防護設計基準」(1971 年)で は、以下の規定がある。すなわち、「安全上重要な系統・構築物・機器 (SSC)は、その安全機 能を果たす能力を喪失することなく、地震、トルネード、 ハリケーン、外部洪水、津波及び静振といった自然現象349の影響に耐えるよう設計しなければならない。これらの SSC の設計基準は、以下を反映しなければならない。 (IDサイト及び周辺領域で記録されている最も厳しい自然現象に対する適切な考慮。データの正確さ、量及び過 去のデータが残されている期間が限定されていることについて、十分な余裕を持たせること。 (2)自然現象の影響と、通常時及び事故時の条件の影響との適切な組合せ。 (3)発揮すべき安全機能の重要性。」* これを受けて、NRC が事業者の建設許可可や運転認可申 請に添付される安全解析報告書を審査するための標準審 査指針(SRP、NUREG-0800)の第2章(初版 1975 年 11 月、最新版 2007 年3 月) 「サイト特性及びサイトパラメ ータ」の 2.4.2 節「洪水」において、津波、河川洪水、上 流ダムの決壊など種々の外部起因の洪水の審査基準が示 されている。また、2.4.6 節(Rev.3) 「想定最大津波ハザ ード」では、歴史的津波データや最大想定津波について の審査の方法や承認基準が、2.4.10節(Rev.3) 「洪水防護 要件」では、安全関連設備の位置や洪水防護機器に対す る審査の方法や承認基準が示されている。ただし、既設 プラント設計が審査された頃(1970 年~80 年)の SRP の内容は、最新版ほど記述が詳しくない場合が多い。な お、最大想定津波 PMT (Probable Maximum Tsunami)高 さの定義は下記の通りであり、当該サイトと周辺地域に おける過去のデータとそれに対して十分なマージンを組 み合わせた高さとして設定される(SRP 2.4.6 の最新版)。「想定最大津波(PMT) : サイトでの衝撃が、入手可能な 最良の科学的情報を利用して引き出され、以下の三点を 考慮して、その結果原子力発電所に影響することが合理 的に想定される一連のシナリオに行きつく津波のこと。 (1)そのサイトと周辺地域に対して歴史的に報告されてき た最も苛酷な当該自然現象を適切に考慮していて、蓄積 された歴史的データが有する正確性、品質、期間の長さ に関する制限条件に対し十分なマージンを持っており、 (2)自然現象の影響について通常状態と事故状態の影響を適切に組み合わせていて、 (3) 実施されるべき安全機能の重要性を考慮しているこ と。」発電所の許認可において、津波影響については上記の 想定最大津波の高さに対して、発電所の安全上重要な設 備が防護されることを示している。例えば、米国西部太平洋岸(カリフォルニア州)にあ るディアブロ・キャニオン発電所(WH-PWR、2 基)で は、以下のように津波の影響が解析されている。 最大洪水高さ(津波と同時に嵐と高潮などを考慮した 高さ)として32.01 (9.75im) 平均海水面高さ(MSL)/34.61 (10.55m) 平均低低潮高さ(MLLW) を想定。 ■ 取水口では海水ポンプに設置されるシュノーケルと 呼ばれる取り込み口によって高さ 45.4ft (13.84m) MSL/48A (14.63m) MLLW の水位まで海水の取り込 みが防護できる。海水ポンプは設計クラス1で、海水 ポンプモータは取水構造物内の水密性区画におかれ ている。 ■ その他の主要建屋・設備は、以下のような高さに配置されている: - ディーゼル発電機はタービン建屋内の 85A (26in)高さに設置。 - ディーゼル燃料貯蔵タンクはタービン建屋西側の85 A(26m)高さに設置。 - バッテリは補助建屋内の 119A(36m)高さに設置。 - 発電機関係は 85 (26m)高さでコンクリート内に収納 - 貯水池とドライキャスク貯蔵は3100 (94.5m) 高さ。 - 使用済燃料プールは燃料取扱い建屋の 1401 (42.7m)高さ。 この発電所の高さ関係を図 1 に示す。図の右側は福島 第一発電所のものである。85' Above Sea Lavet45' ASW Snorkels20' Above Sea LevelSea LevelFig-1 ディアブロ・キャニオン発電所の高さ)また、1991 年の外部事象個別プラント解析(IPEEE) では、当初の設計の想定を越える外部事象の可能性とそ の対策の評価が要求された。そのうち強風、洪水、輸送 及び付近の施設での事故については、各発電所の設計基 準を評価するスクリーニング・アプローチが用いられた。350そこでは、まず、1975 年の標準審査指針(SRP)基準と の適合性が評価された。SRP に適合していて、踏査で確 認できれば、このハザードによる炉心損傷頻度は 10/年 以下とみなされ、それ以上の評価は不要とされた。IPEEE 評価では結局、ほとんどの発電所(約80%)では定性的 スクリーニング手法を用い、約 15%で確率論的リスク評 価(PRA)(部分的・境界解析的な PRA を含む)などが 行われた。70 件の提出物の中で、強風、洪水、その他の 外部事象に関して脆弱性を摘出したものはなかったが、 34 の提出物で合計 64 か所の改善策案が報告された。例え ば、セーラム発電所では、外部事象の炉心損傷頻度 (CDF) を3桁低減する改善策として、外部洪水からの防護のた めのサービス・補助建屋のドア関通部シールの改善その 他が報告された。 * 福島事故の後NRC は、設計基準自然災害への防護の方 法には発電所によって差が出てきていることを認識し、 2012 年3月12日、各事業者に対して地震と洪水に対する 関連情報(ハザードの再評価を含む)の提出を要求して いる。2.2 フランス - 基本安全原則 (RFS) において、洪水に対する安全余裕 レベル(CMS)が規定されている。海岸サイトの場合、 CMS は最大計算潮位(潮位係数 120) と 1,000 年高潮の 組み合わせに対応する高さとされている。1999年12月、ルブレイエ発電所で暴風雨による外部洪 水を経験したため、洪水防護対策が見直し・強化された。 その際に取られたルブレイエ発電所の短期措置としては、 既存堤防の高さの見直し(引き上げ)、堤防頂上への防護 壁の設置がある。また他の発電所を含む長期的措置とし て、全サイトで浸水防護システムの調査、最大想定水位 の見直し、数サイトで堤防の改修、手順書の変更、溢水 対策(安全関連機器エリアへの浸水対策(2007 年完了)) が施された。なお、フランスでは、津波については、地 震活動の低さなどから他の原因が支配的であるとして詳 細な評価は要求されていない。現在は、洪水リスクの評価を含めるよう基準の改訂版 を作成中である。福島事故後のストレステストでは、設 計基準を超える洪水によって引き起こされるクリフエッ ジ影響が見出されており、これらの問題について事業者 は更なる検討の実施を提案している。 2.3 ドイツ * 洪水からの防護要件は、原子力技術基準委員会 (KTA) スタンダード 2207 に規定されており、設計基 準洪水の水位は10/年の確率から算出されている。なお、 十分な事前警告などが可能な場合は、10~/年の確率の洪 水と設計基準水位の間の洪水に対しては可搬式の洪水防 護策の利用も許容される。ドイツの原子力発電所はこの基準に従って、上流ダム の損壊を含めた事例について、全ての関連設備や構築物 に対して恒久的な(あるいは条件付で可搬設備による) 洪水防護策が提供されなければならない。なお大部分の 原子力発電所は内陸の河川立地であり、安全上重要な構 造物は水密性構造、開口部(ドアなど)の高さの確保な どが進んでいる。 - ストレステストにおいては、設計基準を超える洪水に ついての安全マージンも評価されており、潮汐影響を受 けるサイトでは、104/年より低い確率の洪水事象に対し ての方策(予備品の貯蔵、可搬式設備の利用タイミング の変更、堤防高さのかさ上げなど)を検討している。2.4 IAEA2003 年公表のIAEA Safety Standards NS-R-3 「原子力施 設のサイト評価」(2003 年)で、津波の評価について、以 下のように記述している。 ■ 当該地域の有史以前、歴史的そして計測された地震に関する情報を記録し文書化すること (3.2 節) ■ 地震データと地質学データの両者から短期間の地震の再来間隔が明らかとなるような、地盤活動が活発な 地域では、活断層の評価には数万年の期間が適切であ るかもしれない(3.6) ■ 津波の可能性がある場合は、有史以前と歴史上のデー タを収集し、サイト評価との関連について批判的に評価すること(3.25) ■ 地震に起因する津波の可能性は既知の地震の記録や起震特性に基づいて評価されなければならない。津波 のリスクは、既知の地震の記録や起震特性からだけで なく、物理的および/または解析モデルから導出され なければならない。(3.27、3.28)福島事故を受けて米国カーネギー国際平和財団が 2012 年3月に発表した報告書では、「地震や津波に関する外部 事象の評価では、歴史的にどこまでさかのぼるべきか」 という課題について、上記の IAEA スタンダードを引用 して、「IAEA の公表する良好事例では、10,000 年に1回 しか起こらない地震に対して防護するために、有史以前351と歴史的な地震と津波のデータの収集を必要としてい る」と述べ、福島での想定が不十分であったと指摘して いる。また、日本では、津波によって引き起こされる水 力学的衝撃力の評価やデブリの影響の評価が不十分であ ったが、IAEA ではそれらについても考慮すべきとしてい る、と指摘している。3. 検討前節における調査の結果をまとめて Table 1 に示す。Table 1 Technical Code Requirements国名技術基準(津波・洪水)米フランス一般設計指針(GDC) (1971年)に規定され、その審 査基準が関連のSRPやReg. Guide に示されている。 サイトとその周辺で記録される最も厳しい自然現象を 考慮し、十分な余裕を持たせること、とされている。 基本安全原則(RFS)で、洪水に対する安全余裕レベ ルが規定されていたが(最大計算潮位と1,000年高潮 の組み合わせ)、1999年12月にルブレイエ発電所で暴 風雨による外部洪水を経験したため、洪水防護対策が 見直し・強化された。 KTA スタンダード2207 に規定され、設計基準決水の 水位は 104/年の確率から算出されている。なお、十 分な事前警告などが可能な場合は、102/年の確率の洪 水と設計基準水位の間の洪水に対しては可搬式の洪水 防護策の利用も許容される。 IAEA NS-R-3 「原子力施設のサイト評価」(2003年) で、津波について有史以前と歴史上のデータを収集す ること、また、地殻活動が活発な地域では活断層の評 価には数万年の期間が適切、としている。IAEA我国の発電用軽水型原子炉施設に関する安全設計審査 指針(平成2年8月30 日)の指針2「自然現象に対する 設計上の考慮」では、 「安全機能を有する構築物、系統及び機器は、地震以外 の想定される自然現象によって原子炉施設の安全性が損 なわれない設計であること。重要度の特に高い安全機能 を有する構築物、系統及び機器は、予想される自然現象のうち最も苛酷と考えられる条件、又は自然力に事故荷 一重を適切に組み合わせた場合を考慮した設計であること。」 と規定している。この内容は、そのベースとなった米国 の一般設計指針(GDC)とほぼ同様のものと言える。このように、基準上の表現を比較すると、先進諸外国 * と我国で大きな差は認められない。しかしながら、問題 は基準に基づく実際の運用をどのように行っているかで ある。特に、福島事故以前においてどのように考えてい たか、ということである。例えば、地震、津波について言えば、下記をどのように選定しているかが問題である。 (I) 発電所の設置地域において過去何年まで遡って最大地震、最大津波を選定するか (2) 距離的には発電所からどの範囲に発生した最大地震、最大津波を考慮に入れるか (3) 過去の文献、古文書等の調査のほか、実際の地質調査をどの程度行うか また、下記について調査し、我国の原子力発電所と比較 することは、我国の自然現象に対する備えの世界におけ る相対的レベルを知る上で重要である。 (4) 海外の原子力発電所に適用されている自然現象に対する基準に従って海外の原子力発電所における自然 現象に対する備えが、実際にどのように設計、施工さ れているか 上記(1)の時間軸については、平成18年9月に原子力安 全委員会が、考慮すべき活断層の活動時期の範囲を、従 来の5万年前以降から後期更新世(約 12~13 万年前) 以 降へと拡大した経緯がある。しかしながら、津波につい ては、安全設計審査指針を具体化した「原子力発電所に おける津波評価技術」(2002年2月、土木学会) では、1611 年~1978年(約400 年間)の歴史津波を利用して数値シ ミュレーションを行い、想定最大津波を評価する手法が 示されており、必ずしも十分であったとは言えない。 その後、原子力安全・保安院において東北地方太平洋沖 地震の知見を踏まえて設計基準津波の検討が行われ、平 成24年3月に「津波高さ、浸水域、浸水高さ、浸水時間、 津波の破壊力を示せる適切な津波モデルを用い、数値シ ミュレーションを行って求める。この際、当該設計基準 津波は、一定の発生頻度(例えば、10/年)を包絡する ように設定する。」との方針が示されている。上記(2)の発電所からの距離については、明確な規定が ない。地震は発電所地域の活断層を考慮して地震動を設 定する考え方をとってきており、したがって活断層の位 置でその考慮範囲が決まることになる。福島事故後、東 海、東南海、南海の三連動地震のように従来、個別のも のとして扱ってきた活断層を連動させる方向、すなわち 範囲を拡大して取り扱う方向に変化してきている。これ は諸外国に見られない、福島事故の経験を踏まえた地震 国である我国の保守的な考え方ということができる。一 一方、津波については、三陸地方で巨大な津波が来襲した ことがあることを示す石碑などがあるが、これらの情報 が三陸地方に隣接する地域に適用されていない。この理 由については、今後十分に究明する必要がある。352上記(3)の過去の調査については、我国では地震に関す る文献調査や活断層調査が盛んに行われ、その都度、調 査結果が耐震基準に反映されてきたと言える。しかしな がら、津波に関する調査は十分であったとは言えない。 なぜなら、福島事故後、多くの津波痕跡調査が実施され、 その結果が新たな事実が発見されているからである。上記(4)については、太平洋の向こう側で立地条件が異 なるとは言え、同じ海に面して設置されているディアブ ロ・キャニオン発電所の海水防護対策は、福島事故以前 の我国のそれと比較して格段の差がある。この差の理由 については、今後十分に究明する必要があると思われる。4. まとめ- 先進諸外国の原子力発電所に対する技術基準とその関 連規格が自然現象、特に地震および津波(洪水)に対し てどのように規定しているか調査し、その結果を我国の それと比較、検討した。以下に、本調査検討で得られた 知見をまとめて示す。 (1) 先進諸外国の自然現象、特に地震および津波(洪水)に対する技術基準とその関連規格の要求する項目は いずれも、我国の技術基準とその関連規格の中にも含 まれていることが分かった。今後は、さらに自然現象 の一つひとつに対してその考え方や評価方法の詳細 を具体的に調査し、その違いを明確にすることが重要である。 (2) 我国の技術基準やその関連規格は、先進諸外国の技術基準やその関連規格の要求項目をすべて含んでいた としても、それらに基づき設計、施工したハードウェ アが実際にどうなっているか、大きな違いがあるのか、 あるとすればその理由は何かを明確にすることが重 要である。その中には、自然現象に対する設計条件を 設定する上で歴史的な自然現象の調査期間や考慮に 入れる距離的範囲、更には文献調査や地質調査などを、 どの程度の範囲と深さで実施するか、という視点が含まれているべきである。 (3) 設計基準津波高さを適切に想定し、それに対する発電所の耐久性を確保することも重要ではあるが、米国のIPEEE 評価や欧州のストレステストで行われている ように、設計基準を超えた事象にどこまで耐久性があるか、という観点で評価することも重要である。 (4) 自然現象に対する発電所の耐久性については、福島での事故を契機に、欧米諸国でその技術基準や評価のあ り方が見直しされてきており、その内容は今後我国に とっても参考になると考えられる。参考文献 [1] JANUS-LIS 総合ファイル [2] NUREG-1742, Final Report, Perspectives Gained fromthe Individual Plant Examination of External Events(IPEEE) Program, April 2002. [3] Standard Review Plan for the Review of Safety AnalysisReports for Nuclear Power Plants: LWR Edition(NUREG-0800, Formerly issued as NUREG-75/087) [4] NUREG-1407, Procedural and Submittal Guidance for theIndividual Plant Examination of External Events (IPEEE)for Severe Accident Vulnerabilities [5] Diablo Canyon Fact Sheet, Seismic and Tsunami Issues [6] Diablo Canyon Power Plant Facility Overview, PG&E,March 22, 2011 [7] Peer Review report on EU Stress Tests for France, 26 April2012 [8] KTA 2207 (11/2004), Flood Protection for Nuclear PowerPlants [9] Peer Review Report on EU Stress Tests for Germany, 26April 2012 [10] IAEA Safety Standards Series, Site Evaluation for NuclearInstallations Safety Requirements, No. NS-R-3, 2003 [11] The Carnegie Papers, Why Fukushima Was Preventable,March 2012 [12] 「津波に対する安全性に関する審査の手引き(設計基準津波に関する検討方法等)」について(議論のた たき台), 平成24年3月28日, 原子力安全・保安院(平成24年6月13 日)353“ “原子力発電所の自然現象に対する技術基準要求に関する調査検討“ “伊藤 邦雄,Kunio ITO,青木 孝行,Takayuki AOKI