②-h 地震時スクラム失敗でベントフィルターに求められる性能、2015/5/27 新潟県原子力発電所の安全管理に関する技術委員会

2015年5月27日、新潟県の技術委員会があった。資料は１４もあり多かった。
県のWEB・・平成27年度第１回新潟県原子力発電所の安全管理に関する技術委員会（平成27年５月27日開催）
http://www.pref.niigata.lg.jp/genshiryoku/1356813191206.html

五つに大別しコメントしてきた。これまでは下部の追記欄にまとめた。
先回は②-g 地震時に制御棒の挿入失敗なら放射能大量放出？？・・　http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-09
その②‐gの続き

柏崎刈羽2,3,4,５号機のBWR-5、Mark２改の格納容器

制御棒の完全挿入に失敗・・約５％の炉出力が持続
未臨界確保失敗に係る事故シーケンスでは、AC 大LOCA時の原子炉未臨界確保失敗を解析しています。地震による大LOCA発生後、制御棒の完全挿挿入に失敗し、約５％の炉出力が事故後から続くと解析しています。ECCSの高圧炉心スプレイ系（HPCS）が電力でポンプが動いて炉に注水しますが、格納容器破損する約4.5時には停止します。炉に注水が無くなるので、メルトダウンが一気に進み、8.7時間後にメルトスルーします。大LOCAの破断口から炉注水の一部が流出し、ドライウェル床に拡がり冷やすので格納容器に放出された水蒸気が凝縮し圧力が下がり、過圧破損に至る時刻が他のTC、S2Cより遅くなっています。
略号の意味、
C・・原子炉未臨界確保失敗、スクラム失敗
T・・過渡事象
A・・6インチ等価直径配管破断相当の大破断LOCA原子炉冷却材喪失、発生により原子炉が減圧状態になる
S2・・2インチ等価直径配管破断相当の小破断LOCA、
W ・・崩壊熱除去失敗、崩壊熱除去系喪失
Q・・常用の給水喪失による炉心への注水失敗、給水喪失
U・・高圧の非常用炉心冷却系による炉心への注水失敗、高圧注水系喪失
V・・低圧の非常用炉心冷却系による炉心への注水失敗、低圧注水系喪失
X・・手動減圧失敗

 

図はJENS2010年の地震時レベル2PSA研究で、判明した環境放出量です。事故発生時に炉心にある放射能量、内蔵量、インベントリに対する割合です。これは格納容器の破損口から出る量、その物の値ではありません。破損口⇒原子炉建屋⇒環境の経路をたどり、原子炉建屋での吸着、沈着を考慮した値です。また、事故の全期間での量で、早期や晩期で区別してありません。

　●のキセノンXeで代表される希ガスは全量出ています。○のヨウ化セシウムCsIは低いTCシーケンスでも約２×１０－１乗＝20％は出る。△の水酸化セシウムCsOHもヨウ化セシウムよりも少ないですが20％弱は出ています。

　東電核災害での環境への放出されたセシウム137の約100分の１の規模、100テラベクレルを超えないようにする安全目標の達成はできるのでしょうか。下の東電核災害での値(試算)と較べても難しいと思います。

東電核災害の値は、概ね１０の－３、－４乗レベルです。これを100分の一にする、－１レベルから－５や－６乗レベルに、熱い物質相手に、短くとも24時間続けるのは難しいと思います。

柏崎刈羽6,7号機のABWR、RCCV格納容器

ABWR、2～3時間後に過圧破損
ABWRでも原子炉未臨界確保失敗（スクラム失敗）すると、メルトスルー前に２から3時間後に格納容器が過圧破損しています。このJENS2010年研究では、格納容器最高使用圧力Pdの2.5倍で過圧破損と想定しています。ACで2時間ほどで格納容器破損、4時間ほどでメルトスルーしています。BWR5よりも早くなっているのは、RCCVの構造からAの大破断LOCAで流失する炉水がペデスタル床に溜まるだけで格納容器に放出された水蒸気が凝縮しないからだと思われます。

　東京電力の地震時のレベル1のPRAで、スクラム失敗とSBO（外部電源と非常用交流ディーゼル発電機の喪失）の事故シーケンスを想定してました。JENS2010年の地震時レベル2PSA研究を基に、同様に外部電源と非常用交流ディーゼル発電機の喪失を考えてみます。

　ABWRのECCSと高圧炉心スプレイ系HPCSは構成を見ると、非常用発電機無しではHPCSは稼働しません。そうなると炉に注水できるのは蒸気駆動のRCICです。柏崎刈羽6、7号機のRCICは時間当り約180㎥の注水が可能です。これで蒸発吸熱できる熱量は、原子炉停止１５分後の崩壊熱相当だそうです。（東電からの回答　http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2013-10-28）

　15分後の崩壊熱は、原子炉の定格出力の約2.3％です。（下図参照）制御棒の完全挿入に失敗して、核分裂連鎖が継続しています。それで定格の約５％の炉出力が事故後から続くと想定すると、その熱量を蒸発吸熱するには2.17倍の約390㎥/時の注水が必要です。全く足りません。放射能の放出を抑えるために炉心を水漬にして置くには、390だけでなくて残留熱の分の冷却水も要ります。RCICの注水量では”焼け石に水”です。
　水面が下がります。メルトダウンが始まります。JENS2010年研究ではECCSの高圧炉スプレイ系（HPCS）稼働中は水面は炉心の上にあり、止まってからメルトダウンが始まります。SBOが重なることでECCSのRCICの炉注水があっても、メルトダウンが深化拡大します。
　格納容器内は水蒸気だけでなく、メルトダウンでの水素ガスや希ガス類で満ち溢れ、加圧が速く進行します。過圧破損の時刻、2.5Pdの時刻は、早まります。2～3時間後よりも早くなります。過圧破損を防ぐためにベントを始める時刻も早くなります。①東京電力は２Pｄでベント開始としていますから、その時刻を割り出す必要があります。

　②そのベント開始措置でベント装置が壊れないか、その確認が必要です。スウェーデンは、大容量圧力逃し弁がついています。ベントフィルターの処置能力を超えた量をベントしようと送り込めば、フィルターが壊れます。耐圧強化ベントは、配管断面積×流速÷比容積がベント出来る流量です。流速が速い、例えば音速を超えれば破損などが考えられます。

　東京電力の資料から、配管外径400㎜で流速360m/sで315トン/時が流量と読めます。
http://www.nsr.go.jp/archive/nsc/senmon/shidai/anzen_sekkei/anzen_sekkei13/ssiryo2.pdf

参照・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-05

配管外径500㎜で流速360m/sで547トン/時、配管外径350㎜で流速360m/sで252トン/時です。

これは、崩壊熱＋核分裂の熱容量の570トン/時より小さい量です。JENS2010年研究は、制御棒の完全挿入に失敗して定格の約５％の炉出力が事故後から続くと想定しています。時間が経ち水上になった炉心部分では核分裂連鎖が止み、核分裂の総量は減りますから、発生する炉出力は下がります。崩壊熱も時間を経るにつれて事故から24時間以内は急速に減ります。崩壊熱＋核分裂の熱量、その発生蒸気などがベント設備の処理能力以内に収まる時刻が割り出せます。

　その時刻が格納容器圧力2Pdになる時刻よりも遅い、後の時刻ならば、ベントを開始できません。ベント操作を行なえば、ベント設備が損傷して人工的に格納容器に漏出口を作ることになります。逆にベント操作をしなければ、格納容器の過圧破損が待ち構えています。
　

③ベントが可能な場合、ベント後に放出される放射能の核種や量はどれ位になるのかの評価が必要。

下図はJENS2010年の地震時レベル2PSA研究で、判明した環境放出量（炉心初期内蔵量比）です。

先に見たBWR5・Mark２改よりも高い比率です。
サプレッションプールS/Cを通した格納容器ガスをベントする耐圧強化ベントでの捕獲率、さらにフィルター通すフィルターベントでの捕獲する率を評価することが必要です。

　フィルターはスクラバ水の水温によってつまり使用時間に応じて、捕獲性能が下がります。サプレッションプールS/Cの水温も同様です。注意が必要です。

　蒸気で水温が上がった放射能を捕獲して汚染したスクラバ水は、東電設計ではサプレッションプールS/Cに注水されます。サプレッションプールの水温や放射能濃度が上がります。それの捕獲率への影響を見極める必要があります。またS/Cの容積には限りがあります。
　崩壊熱＋核分裂の熱はスクラバ水の蒸発で最終的に排出されます。その量や蒸発の際に放出する放射能の量や比率を検討も必要です。

2015年5月27日、新潟県の技術委員会があった。今日の資料は１４もあり多かった。県のWEB・・平成27年度第１回新潟県原子力発電所の安全管理に関する技術委員会（平成27年５月27日開催）
http://www.pref.niigata.lg.jp/genshiryoku/1356813191206.html

大別すると
①課題別ディスカッションの「課題１地震動による重要機器の影響」
②課題別ディスカッションの課題２から６までのこれまでの要約
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-05-29

③東電シビアアクシデントシナリオに関する鈴木委員と東京電力のディスカッション
a 福島第一で起きたこと、柏崎刈羽原発6号機、7号機で東電の想定箇所は
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-05-30
b 東電の回答、その根拠としたこれまでの試験、鈴木委員のコメント
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-05-30-1
c メルトダウン防止・フェーズⅠの米国の耐圧強化ベント
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-05-31
d スウェーデン、ドイツの放射能を除くベント
ここまでは・・ http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-06
e 東電のPRAでのスクラム失敗
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-07
②‐f 地震時のスクラム失敗、1時間後にベント？
ここまでは・・http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-08
②-g 地震時に制御棒の挿入失敗なら放射能大量放出？？
これは・・　http://hatake-eco-nuclear.blog.so-net.ne.jp/2015-06-09

④フィルタベント設備について東京電力の説明資料
⑤フィルタベント検証の位置付け

タグ：東電核災害の検証 新潟県・原発技術委員会