事前水張・・奇異な日本のデブリ冷却策・高浜原発パブコメ

メルトスルー前に水張・・日本だけの特異な奇異な対策 

平成二十五年原子力規制委員会規則第五号(以下「設置許可基準規則」という)の第51条で格納容器下部の溶融炉心を冷却するための設備について、次のように定めている。
「第五十一条 発電用原子炉施設には、炉心の著しい損傷が発生した場合において原子炉格納容器の破損を防止するため、溶融し、原子炉格納容器の下部に落下した炉心を冷却するために必要な設備を設けなければならない。」
より具体的に原規技発第 1407092 号「実用発電用原子炉及びその附属施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則の解釈」で次のように定めている。
第５１条（原子炉格納容器下部の溶融炉心を冷却するための設備）
「１ 第５１条に規定する「溶融し、原子炉格納容器の下部に落下した炉心を冷却するために必要な設備」とは、以下に掲げる措置又はこれらと同等以上の効果を有する措置を行うための設備をいう。なお、原子炉格納容器下部に落下した溶融炉心の冷却は、溶融炉心・コンクリート相互作用(MCCI)を抑制すること及び溶融炉心が拡がり原子炉格納容器バウンダリに接触することを防止するために行われるものである。
ａ）原子炉格納容器下部注水設備を設置すること。原子炉格納容器下部注水設備とは、以下に掲げる措置又はこれらと同等以上の効果を有する措置を行うための設備をいう。
ⅰ）原子炉格納容器下部注水設備（ポンプ車及び耐圧ホース等）を整備すること。（可搬型の原子炉格納容器下部注水設備の場合は、接続する建屋内の流路をあらかじめ敷設すること。）
ⅱ）原子炉格納容器下部注水設備は、多重性又は多様性及び独立性を有し、位置的分散を図ること。（ただし、建屋内の構造上の流路及び配管を除く。）
ｂ）これらの設備は、交流又は直流電源が必要な場合は代替電源設備からの給電を可能とすること。」

注水設備だけでは冷却が不十分な場合がある。
核燃料溶融物・デブリの上からの注水だけでは、デブリ・溶融物上面の水の沸騰による冷却のみであり、デブリの堆積厚さが厚いとデブリ底部まで十分に冷却できない可能性がある。したがって、床面積を広くとり、デブリの堆積厚さを冷却可能な厚さ以下にする必要があった。しかし、十分大きな床面積を確保することは格納容器構造上困難である原発がある。

　たとえば、典型的なデブリの崩壊熱は、定格熱出力の約１％程度であり、定格熱出力４０００ＭＷの炉の場合には、４０ＭＷ程度の発熱量になる。上面の沸騰熱伝達量にはデブリ上面の状態により幅があるが、すくなくとも０．４ＭＷ／ｍ²程度の熱流束が想定される。この場合には、デブリの発熱量を上面の熱伝達のみで取るとすると、１００ｍ²程度（円直径で１１．３ｍ）の床面積が必要になる。「これまでの格納容器の構造を考慮すると、この面積を確保することは困難であった。」（株式会社東芝の特許№4828963での説明、公開番号2007-232529）

　米国は、上面の沸騰熱伝達で冷却可能な厚さ以下にするために床面積を広くとること、数値としては定格出力当たり落下する格納容器床面積が0.02m²/MWt以上を要求している。（URD :米国電力要求文書 Utilities Requirements Document )これを満たさない場合は、対策設備を要求する。このURD基準を満たしているのはABWRだけだと言われている。

　日本の原子力規制委員会の実際の運用を見ると、この点について高浜原発3、4号炉の規制適合の審査書などで全く触れていない。全く問題意識が無いようである。

　また米国のURD基準はデブリの粘性が低く水の様に一様に拡がること前提としているが、三菱重工業株式会社は「溶融物が山状に堆積した場合には、溶融物を十分に冷却することができず溶融物が再臨界を引き起こす危険性」を指摘している。（特許出願の出願公開での記載　出願番号 PCT/JP2010/064233）東電核災害では東京電力福島第一原発では、機器ドレンサンプピットに推定約80㎝と厚く堆積したデブリで格納容器の床が深く浸食されている。

　この点も日本の原子力規制委員会は全く触れていない。審査していない。

コアキャッチャー、炉心溶融物冷却装置、溶融局所化装置

各国で原子炉格納容器の下部に落下した炉心を冷却するため装置が開発されている。チェルノブイリ事故を経験したロシアは、RV原子炉直下に溶けた炉心を受け止める鉄の容器、その容器の外面から水で冷却する装置MLD：Melt Localizing Device 溶融局所化装置、core melt trap 溶融炉心捕獲器を開発している。中国の田灣核電站Tianwan nuclear power plant の1号機（1999年着工、2006年営業運転）、2号機（2000年着工、2007年営業運転）に装備され、実働している。

　フランスのアレバAREVAは、原子炉直下に落下してくる溶融物を一旦直下で受け止め、溶融物の流動性と重力による移動で薄く拡がる冷却装置に導き、冷却水で冷やす装置、コアキャッチャー Core Catcher と呼ばれる装置を開発している。これはフランスのフラマンヴィル原子力発電所の実証EPR炉FA3で実証試験されて、フィンランドのオルキルオトー3号炉で設計装備されて建設中である。

　米国のGE日立ニュークリア・エナジーは、ＢｉＭＡＣ（Basemat-internal Melt Arrest Coolability　基盤内部溶融阻止冷却装置）である。水平方向に対して５度以上で且つ１０度未満の傾きを有する冷却底面とその上にある冷却底面をデブリからの浸食から護る融除シールドが主要な構造である。この装置は米国政府（米国エネルギー省)の支援を得て開発されている。「ＢｉＭＡＣの最終目的は、最も発生の確率が高い重大な原子力プラント事故後に少なくとも２４時間格納容器の完全性を維持し、炉心とコンクリートの相互作用を伴う既知の事故シナリオにおいて０．１％又はそれ未満に格納容器破損の可能性を低減することである」(特許出願の公開番号2011-128142）

　日本も次世代沸騰水型軽水炉HP-ABWRでは、デブリ接触部分に高融点の耐熱材を張るとともに、静的な注水手段による静的デブリ冷却設備を設けるとして開発を進めている。

　（株）東芝は、2006年2月22日にコアキャッチャーの特許出願して特許を取得している。特許登録番号4612558の「コアキャッチャーおよび原子炉格納容器」である。6日後、2006年2月28日にも特許出願して特許を取得している。この装置は東芝によれば「既設の格納容器に新たに炉心溶融物冷却装置を設置する場合など、大きな物をペデスタルに搬入することが困難なときであっても、別途製造した各構成部材をペデスタルの内部に持ち込んで、現場で組み立て施工が可能であり、施工性が優れている。」もので、特許登録番号4828963「炉心溶融物冷却装置、原子炉格納容器および炉心溶融物冷却装置の設置方法」である。

　三菱重工業（株）は、2010年2月25日に特許出願している。「原子炉から流出した溶融物やデブリを小分けに堆積させて、高温の溶融物やデブリを十分に冷却することができる溶融物冷却構造、これを備えた原子炉格納容器およびこれを備えた原子力プラントを提供することを目的とする。」とする特許出願番号2010⁻064233である。

　東電核災害後、資源エネルギー庁は国内すべての原発、既存炉、新設炉へのコアキャッチャー設置を目指している。2012年平成２４年度発電用原子炉等安全対策高度化技術基盤整備事業（薄型コアキャッチャーの開発に向けた基盤整備）である。報道によれば東芝が請け負って、直径約６ｍ規模で開発が進んでいる。東芝の特許（登録番号4828963）では、直径約１０ｍあれば、例えば東電柏崎刈羽6号機、7号機のABWRでは既に後付で設置が可能である。

メルトスルー前の事前水張・・「電力共同研究にて得られた最新知見」 

　このように日本や世界各国で原子炉から流出した溶融物やデブリとコンクリート相互作用(MCCI)を抑制など目的にした技術開発が行われている。これらは、原子炉から溶融物やデブリの流出の後に冷却を行う。日本の東京電力や関西電力などのように流出前に予め原子炉下部（BWRはペデスタル、PWRではキャビティと呼称される部分）に冷却水を張ることはしない。それは、溶融物やデブリが冷却水に触れて水蒸気爆発を避けるためである。この日本の電力会社独自の事前水張が水蒸気爆発を起こさずにデブリを冷却する方法なら、わざわざ世界各国、メーカーが上記のようなコアキャッチャー、炉心溶融物冷却装置、溶融局所化装置を開発したのだろうか？

　電力会社が水蒸気爆発は起きない根拠にしている一連の実験は、公知の周知の実験である。世界各国の規制当局も熟知している。そして彼らはコアキャッチャーなどの設置を要求しているのである。米国は「最も発生の確率が高い重大な原子力プラント事故後に少なくとも２４時間格納容器の完全性を維持し、炉心とコンクリートの相互作用を伴う既知の事故シナリオにおいて０．１％又はそれ未満に格納容器破損の可能性を低減する」ことを要求し、それに応えてＢｉＭＡＣが開発されている。

　日本の原子力規制委員会は、電力会社の事前水張のやり方を認めるならば、日本国民のみならず世界各国、ロシア、フランス、EU、米国、中国などの規制当局にもその理由を、根拠を明らかにするべきである。

　この事前水張は、2011年の東電核災害前に導入さている。東電核災害後に公開された東京電力福島第一原発1号機、2号機、3号機の事故時手順書をみると、2011年1月14日、18日付で「電力共同研究にて得られた最新知見」に基づいて事前水張が導入されている。保安運営委員会247回付議済みと記されている。手順書の「注水―３a：RPV破損前のペデスタル初期注水」である。東電核災害の2か月前である。
　

　当時はシビアアクシデント対策に規制当局（原子力保安院、原子力安全委員会）の直接的関与、事前の同意は必要なかった。東京電力が勝手におこなったのであろう。恐らく同時期に関西電力などでも導入されたのであろう。

　そして、東電核災害時には1号炉でも2号炉でも3号炉でも、このペデスタル初期注水は行われていない。何故かは知られていないが、吉田所長は行っていない。現場では机上の空論扱いである。

　その「事前の水張」策を「 発電用原子炉施設には、炉心の著しい損傷が発生した場合において原子炉格納容器の破損を防止するため・・下部に落下した炉心を冷却する」（設置許可基準規則51条）のに、適合した対策であると原子力規制委員会が審査で認めるならば、こうした経過を踏まえて審査、論議をして日本国民、世界の規制当局を納得させる論理を提示しなければならない。ところが、関西電力高浜原発の再稼働での審査書（案）にはない。

　原子力規制委員会の審査、論議は不十分であり、審査をやり直すべきである。

続く

多様性
受動的と能動的

タグ：高浜原発 コアキャッチャー 事前水張