福島第一原発の事故の教訓と世界最高水準の安全性確保への道 奈良

JSME動力エネルギーシステム部門
原子力の安全規制の最適化に関する研究会シンポジウム
福島第一原発の事故の教訓と
世界最高水準の安全性確保への道
平成２３年11月25日
北海道大学 大学院 工学研究科
エネルギー環境システム専攻
教授
奈良林 直
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
1
循環注水システムによる冷温停止を提案
„3月28日に原子力学会のＨＰにて循環注水システムを提案
水素対策
②タービン建屋
汚染水の海への
浸出防止
復水器
炉心残留熱５MW
→次第に減少
製塩
（晶
析）装
置
海水系
冷却塔
蒸留
濃縮
装置
ゼオライト
浄化系
給水タンク
塩
回収した放射性物質
受水タンク
5MW
コンクリー
ト
ブロック
鉄板
①炉心冷却・浄化システムの設置・遮蔽・瓦礫撤去
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
2
抜本的改善①フィルター付きベント
■チェルノブイリ事故の教訓：「例え事故が起こっても地元には迷惑をかけません」
（フランス、ドイツ、スイス、フィンランド、ノルウエイの多くの原発に設置）
■ヨウ素やセシウム
などの放射能を
１／１００～１／１０００
に低減
使用済
燃料プール
原子炉
ミストセパレータ
０
プール水
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
3
格納容器の損傷後に放射線量率急増
■2号機の圧力抑制室の爆発音以降の放射線量率が急増
■ベントが水素爆発の原因（４号機の他、１号機・３号機でも?）
3/11
3/12
3/13
3/14
3/15
3/16
3/17
3/18
日経サイエンス７月号より
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
4
水素爆発と格納容器破損
4号機
3号機
水素爆発
水素爆発
2号機
1号機
格納容器破損 水素爆発
エアフォートサービス社提供
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
5
フルター付ベントの重要な役割
フルター付ベントの重要な役割
(1)格納容器（C/V)破損の防止
(2)放射性物質の飛散防止
福島第一原子力発電所の状況
#1号機 格納容器0.7MPa + ベント操作+水素爆発 ~1日
#2号機 格納容器0.7MPa + ベント失敗 + 格納容器破損 ~3.5日
#3号機 格納容器0.6ＭＰａ +ベント操作 +水素爆発 ~3日
■格納容器の過圧破損と放射性物質・水素のリークや飛散を防ぐ
Æ フィルター付格納容器ベントシステム(FCVS)が必要
■スイスでは1992年に過酷事故対策として追加設置した
■フィルター付ベントがあれば長期にわたり注水とベントにより長期の
外部電源喪失（SBO） & と冷却源喪失 （LUHS）に対応可能
■格納容器の過温破損と水素リークを防止する
Æ 炉心と格納容器の特設除熱系 (SEHR)が必要
JSME visit Leibstadt NPP, Swiss, on Nov.11,2011, Prof. Okamoto
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
6
フランスのショー発電所
フィルター付ベント
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
7
スイスのライプシュタット発電所
フィルター付ベント
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
8
FCVS
FCVS(フィルター付格納容器ベントシステム）
(フィルター付格納容器ベントシステム）
■ベントの入念な準備がなされている
ベント弁はシャフトを回して開操作
濾過係数：DF
> 1000エアロゾル
> 100 I2
Stuck
Rapture Disk
(~3bar)
Steam
Fuel rod
MOV
MOV
Normal
Open
Normal
Close
NaOH
Backfitted on 1992 for (mitigation of Sever Accident)
Solubility pH10
Solubility pH7
~50
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
9
SEHR
(特設非常用除熱システム)
SEHR
(特設非常用除熱システム)
SEHR (Special Emergency Heat Removal System)
■米ＴＭＩ事故の直後に設置
①格納容器の追加の冷却機能
②格納容器の過酷事故の緩和
Steam
熱交換器
Fuel rod
地下水
Suppression Pool
炉心と格納容器の除熱
D/G Underground
Dwells
Two D/G for SEHR
D/G
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
10
１号機にも自然冷却系(IC）があった
■強力な冷却・減圧性能があったが、バッテリー切れで
制御盤が機能喪失。動いていたら、事故収束できた。
IC:非常用復水器
建屋外へ
蒸気放出
原子炉圧力容器
■２号機・３号機のRCIC
純水タンク
の蒸気タービンもバッテ
防火用水
リー切れと圧力抑制
プールの水温・圧力上
IC出口弁
昇で停止して冷却不能
圧力抑制プール
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
11
浜岡原子力発電所の電源対策
電源の耐津波強化対策事例
■開閉所の高台設置やガスタービン電源車の配備（北電）
標高85m
■ガスタービン発電機と電源盤の高台設置（中部電力）
TP+25m以上
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
12
抜本的改善②崩壊熱冷却系の追加
冷却塔
定格熱出力の１%：
1000MWeで約30MW
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
13
ヒートシンク（冷却源）の確保例
（中部電力）
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
14
ドイツの再生可能エネルギー：太陽光はわずか1.9%
太陽光発電設備容量：約1700 万kW
2010年のドイツの電源構成比（総発電電力量6,210億kWh、暫定値）
出典：エネルギー収支統計協会、再生可能エネルギー統計協会
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
15
欧州の干ばつと猛暑
’03年、’06年のヨーロッパの熱波（死者計約５万人）
ドレスデン地域（2006年7月）
地球温暖化の死者はチェルノブイリ事故の
比では無い！CO2は大量殺戮ガス
18
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム
2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
16
世界の化石エネルギー需給予想
人類は間もなく化石燃料を使い果たす
200
必要量
石油換算エネルギー（億ｔ）
現在
150
高速増殖炉で
133年
プルトニウムを
利用すれば
不足分
2570年
石炭
100
天然ガス
100年
60年
42年
50
石油
0
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
西暦年
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
17
サウジアラビアの原子力教育
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
18
マレーシアのクアラルンプール
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
19
マレーシアの原子力教育
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
20
まとめ
„福島第１原発１～４号機の事故は、しっかりした事前
検討や対策がなされていれば早期に収束できた。
„フランスやスイスでは米TMIやチェルノブイリ原発事故
の教訓を活かして冷却源の強化やフィルタードベントを
設置していた。
„福島第一原発事故の教訓を活かして世界一の安全性
を確保して、しっかり運転を！
„太陽光や再生可能エネルギーだけでは原子力を置き
換えるほど十分なエネルギーを賄えない。両者を将来も
使い続けるべきである。
„原子力教育は我が国および世界の原子力発電の安全性
確保と技術開発、そして世界の安全文化の強化のために
重要である。
原子力の安全規制の最適化研究会シンポジウム 2011年11月25日
北海道大学 奈良林 直
21