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国内原子力発電所の外部電源の信頼性について
- 2. 外 部 電 源 喪 失 の 発 生 頻 度1.
「外部電源喪失Jの定義
)](
「外部電源喪失」とは「何らかの原因で、非常用母親への給電が喪失し、安全①
設備への給電のための手段が非常用 D G以外にはない事象」と定義する。尚、電
力系統の運用上 D G起動優先としているプラント〈美浜及び東海プラントが該当〉
について、予備電源が生きている場合、 D Gが起動して負荷をとっていても「外
部電源喪失」とはしていない。
この定義は米国に於ける外部電源の信頼性謂査に使用されている定義と同様で
ある。
「外部電源喪失」に至る原因としては図 -1の 1例に示すように、外部の故障②
所内変圧器の故障)(電力系統の故障)もしくは内部の故障〈ターピントリップ，
を起因とし、更に、起変または予備変への切替による給電にも失敗し最終的に非
「外部電源喪失Jの事象の態常用母線への給電が喪失する事象等が考えられる。
様はアラント内の電源設備の構成に応じて変るものである。
「外部電源喪失」の発生頻度
設が国の原子力莞電所の所内電源喪失事例の謂査の結果、運転開始から昭和 62
)n
J“
(
①
年度末迄に上記定義に該当する「外部電源喪失」事象は P W Rで 1件.ー BWRで
3件の発生が見られた(表 -1参照)。これらの外部電源喪失事例は各れも非常
用 D Gによる給電に成功しており、更に、 30分以内に外部電源も復旧している。
また、この他に非常用 D Gが起動して負荷を持った事例が P W Rで 3件、ガス
炉で 3件の発生が見られた。これら 6件の事例は、各れも予備電源が生きており一
〈運用上 D G起動優先としている)、上記の「外部電源喪失」の定義には該当し
ない。
PSAで「外部電源喪失」に起因するシーケンスを評価する際に使用する「外
-1-
②
~ .';
- 3. .・ .
.，、
〉さ
宅，-
"-
部電諒畏失Jの発生頻度については、過去に発生した「外部電源喪失J事象の内
容を分析する必要がある。最近の産業界で実施した BWRの評価に於いては、発
生した 3件の「外部電源喪失J事象の内、福島第一原子力発電所で発生した 1件
を除いた 2件に基づき「外部電源喪失」の発生頻度を求めている。また、 PWR
については上記 1件を対象として発生頻度を求めている。その値はそれぞれ以下
の通りである。
j) BWR
ii) PWR
153.8炉年で 2件 の 発 生 1 .4x10-2件/炉年
136.7炉年で 1件の発生 7.3x10-3件/炉年
その後、 (財)原子力工学試験センタ一安全解析所で実施じた PSA評価に於い
ては、外部電源喪失の発生頻度として BWR. PWR共通の値を用いることとし、
上記 j) ，ii) を合計して、
jiD290.5炉年で 3件の発生、1.0x-io-2件/炉年
としている。
尚、福島第一原子力発電所で発生した 1件については、当時、 1号炉と 2号炉
の起変は共通となっており、 1ユニット分の所内電力を供給する能力を有してい
たが、 1号炉が起動中であったことから 1号炉側へ遮断器をブロックしていた。
このような運用は当時としても特殊な運用であり、現在は記変の増容置を仔い一
三三壬ット分の所内電力を供給すろ能力を有しており、 PSA実施に際しては車
用外と解釈される q
③ 「外部電源喪失」の事象の態様は、サイト周辺の電源網の調密度や設置時期、
予備変の有無、単一ユニット/複数ユニットの相違等プラント内の電源構成の相
違、またはサイト周辺の気象条件の相違等に応じて変わる可能性があり、その発
生頻度は、本来は、プラント乃至サイト固有の特性を反映したものとなる。
円
ノ
臼
- 4. i")-
τー.
しかし、国内に於ける電源調の信頼性は地域によってそれ程大きな相違は無く
上記 i)，ii)のように、 PWR及び BWRの評価結果は数値的に大きく異なる
ものとはなっていない。従って、 PSA評価の観点から、特に同一機関内で P W
RとBWRの評価を同時に行う場合等 (ex.安全解析所が実施した園内プラント
の PSA. 米国 NRCが実施した NUREG-1150の評価等〉に於いては、
PWR，BWRで共通の値を使用することが適切であると言える。
尚、参考として前述の PWRに於ける 3件及びガス炉に於ける 3件の除外事例
について、これらも「外部電源喪失Jに含めて評価した場合も、この圏内平均値
の値は若干増加するがオーダーとして変わるものではない。
-3ー
- 5. 表 -1 園 内 原 子 力 発 電 所 に 於 け る 外 部 電 源 喪 失 事 例
(運転開始一昭和53年 3月末)
事故継続時間注) D G の 状 態
発生年月日 発 生 場 所 備 よ」おヨι
送 電 線 所内電源 起 動 負 荷
SH.10.19 福島第 l 0分 爵時 有 有 起変 1S (1. 2号炉共用)の自
原子力発電所 05分) 動切替ブロックスイッチを 2号接
側プロックで運用中の事象。
既に設計改善済(起変増容量)で
このような運用を行なっておらず
PSAに於ける「外部電源喪失」
事象の発生頻度の算定に際しては￨
適用除外。
560. 9.12 島 根 l分 罷時 有 有
原子力発電所 (2分 1
¥以内 j
S62. 8.12 島 根 1分 罷時 有 有
原子力発電所 (2分 1
. ¥50秒 j
伊 方 1分 瞬時 有 有
原子力発電所 (28分)
一 一 一
注 目 送電諒については、 2図録事故の事故継続時間。
2) 所内電顕喪失については、予備変或いは DGに自動で切替わった場合、所内電源喪失とは考えないが
その場合、"瞬時"と記入。
，.:
また、括弧内は外部電源喪失の継続時間〈安全設備への給電が非常用 DGにより行われていた時間)。
3) 外部電顕喪失の継続時間は、非常用 DGが起動していれば、外部電源が復旧しても切替を急がないこ
とからやや長めになっているものと考えられる。
-4ー
- 6. j-(外部電源)
外部電源、系
L/
発
電
所
内
電
諒
設
所内 l
m<1:!:三三 l
← …
一一・
「すむ
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備
常用-a:憩
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一
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一
一
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莞
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一 例の概 念 図
に
υ
電 震 設 備図 -1
i.~
- 7. I:さ
2. 外 部 電 源 の 復 旧 性 能
(1) 評価の前提
「外部電源喪失Jの実績データに基づけば、所内電源はほとんど約 3分以内に復
旧されており長くても 30分以内であることから、設が園の原子力発電所の外部電源
の復旧性能は非常に良好なものであると考える。しかし、原子力発電所に於ける
「外部電源喪失」の実績データが少ないことを考慮して、ここでは 2回線送電線路
の復旧性能について評価を行い、原子力莞電所に於ける外部電源の復旧性能の推定
を行った。尚、送電線 2回線事故データに基づき、原子力発電所の復旧性能を推定
する場合、次の点を考慮した。
① 「外部電源喪失」は原因別に、所内の原因.外部電源謂の原因及び苛酷気象の
原因に分類される。外部電源網の原因とは、具体的には、 J 送電線事故によるもの
であり、また、苛酷気象の原因とは、積雪.台風等の苛酷気象に起因した所内の
不具合或いは送電線事故によるものである。従って、外部電源絹の原因及び苛酷
気象の原因による「外部電顕喪失」の復旧性能は、送電線 2回線事故の復旧性能
に密接に関係すると言える。尚、送電線 2回線事故事例には苛酷気象による事例
も含まれる。
② 送電線 2回線事故で長期喪失となった事例については、事故の状況を謂査し、
その結果、当該地域での供給支障を生じていない事例については、評価から除外
した。供給支障を生じていない場合、復旧活動を早急に行う必要性に乏しく、ま
た、実際に行っていない事例むある。これらの事例を考慮することは単に¥2回
綜事故の復旧性能としても過度に保守的となるだけでなく、原子力発電所の場合、
2回線送電報路が他にもう l系統設けられていたり、予備電車、があること等を考
慮すれば適切な評価とはならないためである。
@ 2回線送電線路の事故確率は、その運転開始より昭和 36年頃を境として低減額
向を示しており、データ自体が質的に変化してきているものと考えられる。従っ
-6-
- 8. F壬
て、復旧性能の評価を行う上では、設が国の原子力発電所の運転開始年度も考慮
し、昭和 31年度以降のデータを使用することが妥当かっ適切と考えられる。
(2) 外部電源の復旧性能
上記の前提に基づき、原子力発電所の外部電車、の復旧性能の推定を行った結果を
以下に示す。
① -2回線送電諒路の事故件数(累積数) .事故発生確率及び復旧失敗確率の算定
結果を表 -2に示す。表 -2に示すように、 30分後での復旧失敗確率は O.1以下
であり、事故の殆どは 30分以内に復旧している。表ー 2では、原子力発電所の外
部電源の復旧性能を適切に評価するという観点・から、 30分以上継続する長期喪失
事例 24件中、供給支障の無かった事例 13件を除外している。供給支障の無い事例
(表ー 3参照)では、当該地域の給電は他ループから行ったため復旧活動を早急
に行う必要性に乏しかったこと等から前述のように復旧失敗確率の算定に当たっ
てはこれを除外している。
② 長期に亘る復旧性能を評価する場合、 2回線送電線事故データにバラツキがあ
るため、表 -4に示すデータをワイプル関数によりフィッテイングして復旧性能
を評価した(表-5.図 -2委照)。図 -2に示すように、データとして供給支
障の無かった長期喪失事例及び運転開始初期のデータを除外した昭和 31年度以降
の 2回線事故データを用いた場合、継続時間 8時間での復旧失敗確率は-O.001
以下となり、非常に良好な復旧特性を示している。また、書考にデータとして供
給支障の無かった長期喪失事例を除く全ての 2回線事故データを用いた場合を同
図に示すが、この場合でも継続時間 8時間での復旧失敗確率は、 -0.03以下と評
価される。
尚、復旧特性のフィッティングでは、現実的な評価(ベストフィット)を行っ
ているため実際に PSA等の安全評価に用いる場合は、ある程度の保守性を持た
-7-
- 10. 注目
表 -2 送電線 2回 綜 事 故 件 数 と 復 旧 失 敗 確 率
継 続 時 間 事 故 件 数 ( 件 〉
事 故 発 生 確 率
(件/100km・年)
0分立L上 150 6.19x10-2
5分立L上 45 2.04x10-2
10分以上 22 9.95X10-3
15分以上 18 8.14x10-3
20分五u 15 6.19x10-3
25分以上 14 6.33x1f
3
. 30分立は 11
注目
4.98x1f3
復 旧 失 敗 確 率
1.0
O.30
O.15
O.12
O.10
O.093
O.013
注1. 2回線送電線(公称電圧187KV以上)の運転開始 昭和63年 3月末迄の運転実績(廷べ亘長
221.01lkm ・年)に基づく。尚、復旧失敗確率は次式で定義される。
t分以上継続する事故件数
時期IJt:分での復旧失敗確率 =
注 2. 供給支障の無かった13件の事例を評価から除外した。
-9-
i::
- 11. τ・，
ーー・
表 -3(1/2) 送電諒 2回線事故の状況 (30分以上継続の事例)
(運転開始一昭和63年 3月末)
電力会社名￨件数￨発生年月日￨事故継続時間!原因￨地法￨供支 備 考
ぺ 北 海 道 電 力
株 式 会 社
3 S47.2.21 3.942分 山 岳 無 l鉄搭呂館。
S41.2.28 601分
雪
山 岳 無 ￨鉄搭笛j壊。
S56.1.2 1.236分￨ 雪 ￨ 山 岳 ￨ 無 ￨者雪による地絡。
出
力
社
一
力
社
電
会
一
電
会
北
式
一
京
式
京
株
一
東
抹
1 S52.5.1 401分 ￨ 他 ￨ 山 岳 ￨ 無
639分 ￨ 台 風 ￨ 山 岳 ￨ 無 ￨台風による塩害発生のため、送電
線を停止、碍子洗浄を実施後再送
S署長
宅。
S43.2.3 168.124分 雪 山 岳 ￨ 無 ￨雪崩による送電鉄搭の信j壇。山間
部の積雪地帯のため春の雪どけ後
復旧作業を開始。
S51.5.5 34分
車一回 山 岳 ￨ 無 ￨再開路リレーをロック中。
S51.4.10 26.100分 雪 山 岳 ￨ 無 ￨雪崩による鉄搭開故発生地点
では JRへの送電経路があったた
め、 1回線の仮送電線を作り送電。
本格的な復旧作業は雪どけ後実施。
S61.3.23 86分￨着雪￨海岸￨不明￨ギャロッピンク'が継続しており、
再開路失敗。
S62.3.5 165分￨火災￨平野￨不明￨産業廃棄物処理場の火災。火災が
おさまってから復旧開始。
中 部 電 力 2 IS40.3.30
株 式 会 社
45分￨山火事￨不明￨不明
S55.1.11 131分 雪 ￨ 平 野 本::::
f官、
北 陸 電 力
株 式 会 社
1 S51. 1.22 86分 再 帝
王ヨ 山 岳 無 ￨雪による鉄嬉上部折損。 86分は
関西電力(株)との連けい再開迄
の時間。
i.: ハU
寸
i
A
- 12. 表 -3(2/2) 送電線 2回線事故の状況 (30分以上継続の事例)
(運転開始一昭和63年 3月末)
電 力 会 社 名 件 数 発生年月日 事故継続時間 原 因 地 場 供 支 備 ;:ラι
関 西 電 力 7 S28. 8.12 128分 雷 山 岳 有 系統損作により復旧。
株 式 会 社
S33. 5.28 19分 不 明 山 岳 不 明
S33. 8.23 51分 雷 山 岳 不 明 系統操作により復旧。
S36. 7.12 31分 雷 山 岳 宵 系統提作により復旧。
S36. 9.16 16.055分 台 風 山 岳 不 明 第 2室戸台風により鉄搭倒壊i。
仮柱により仮ルートを建設し送電。
S36. 9.16 6.699分 台 風 山 岳 不 明 第 2室戸台風により鉄搭倒壊i。
仮柱により仮ルートを建設し送電。
S49. 3. 5 5.446分 雪 山 岳 無 雪崩による鉄搭倒壊i。仮住により
仮ルートを建設し送電。
九 州 電 力 ..1 546. 8. 5 183分 塩 害 海 岸 無 碍子破損したため交換。
株 式 会 社
a
，
日本原子力発電 1 S61. 3.23 186分 風 南 山 岳 i
無 低気圧通過に伴なう「大雪，強風
株 式 会 社 技浪警報J発令中。
予備線への自動切替に成功。
; 電 源 開 発 2 S36..9.16 1.632分 風 雨 山 岳 有
株 式 会 社
S59. 7.21 53分 号E室E手 平 野 有 片端開放中で幹線は充電しである
のみ。
注1.供支無しとは、送電穏 2回線事故時に、他ループよりの供給が行わオl、供給支障の無かったことを意味する。
寸
土
寸
土
F壬
- 13. 、司r
‘ν
トーム
トQ ，
表 -4送電線 2回鯨路及び外部電源の復旧性能の評価ケース一覧
項 目
評 価 ケ ー ス 0分 以 上 5分 以 上
昭 和 37年 度 昭 和 62年 度 の デ ー タ
117 31
(供給支障無しの長期データを除く)
送電線路運転開始 昭和62年度のデータ
(供給支障無しの長期データを除く)
150 45
表 -5 送電線 2回線路及び外部電源の復旧性能の評価結果一覧
項 自
評 価 ケ ー ス 0時間
昭 和 37年 度 昭 和 日 年 度 の デ ー タ
(供給支障無しの長期データを除く)
送電綿路運転開始 昭和62年度のデータ
(供給支障無しの長期データを除く〉
"
発 生
10分 以 上
22
0;，5時間
4.64x10
8，85x10
件 数 ( 累 積 数 〉
割自 考-
15分 以 上 20分 以 上 25分 以 上 30分 以 上
18 15 14 11
復 !日 失 敗 磁 串
4時間 8時間 16時間 H時間
2，85x10 6，97x10 1.21x10 3，6lrI0
4.04x10 2，95r10 2，09x10 1.68110
- 14. 表 -6 所 内 ま た は 系 統 / 所 内 単 独 運 転 実 績 . ペ4
日 時 プラント
成功/失敗 所 内 又 は 系 統 原 子 炉 ト リ ッ プ 原 因
(所内/系統) 単 独 原 因
$46.1.19 福島第 1 成 功 送 電 線
1号接 (所内) ト リ ッ プ
S50.8.30 島 担 成 功 送 電 線
1号様 (系統) 落 雷 事 故
S51.5.5 福島第 1 成 功 落 5薗-
1号様 (所内)
S53.6.13 福島第 1 成 功 硝 子 修 理
1号犠 (所内〉
S53.1.11 島 担 成 功 送 電 線
1号機 (系統) 落 雷 事 故
S60.7.1 福島第 2 成 功 送 電 線
3号接 (所内〉 事 故
IS60.9.12 島 担 失 敗 送 電 線 原子炉水位低，原子炉スクラム
1号様 (系統〉 落 雷 事 故
S62.8.12 島 根 失 敗 送 電 線 原子炉水位高ターピントリップに伴う、
1号接 (系統) 落 雷 事 故 原子炉スクラム
.目、
モ7EtZ 績 成 功 6回 失 敗 2回
*PWRの 100%バイパスプラントについ.ては、系統/所内単独運転の実績なし。
F守
'-13一
- 16. 3. 米 国 と の 比 較
米国では、未解決安全問題 USI A-44の下で外部電源の信頼性語査が実施さ
れ、 1968年~ 1985年の間の LER (LicenseeEye0t Rep0rt)• NRCの質問に
対する回答，ユーティリティー側技術者からの情報等に基づく評価が成されている。
以下にはその結果と園内実績との比較を示す。
① 米国原子力発電所に於ける外部電源喪失の発生頻度は1.14x10-1(件/サイト年)
であり(表 -7.8 ，参照)、異国男1)てちt :t三~_LB連企民国ζよる更生裏側di委ぷ、
送電系統及び苛酷気象による事例は比較的少ない。しかし、苛酷気象による事例の
場合、長期喪失に至る傾向がみられる。
尚、プラント内部の原因とは、開閉所へ至る送電系統は健全であるが、機械的故
障，設計上の欠陥， ヒューマンエラー.落雷等によりプラント内部での配電が不可
能となるものである。また、送電系統の原因とは原子炉のトリップ，落雷その他の
原因による送電線トリップを対象とし、苛酷気象の原因とは積雪/結氷.ハリケー
ン，龍巻，塩害等によるものを対象としている。
② 圏内平均の外部電源喪失の発生頻度は米国平均に比べて 1110程度と低い値となっ
ている。その理由としてはよ米国での外部電源喪失事例の大半がプラント内部の原
因によるものであるのに対して、国内では撮器の信頼性，保修員.運転員の信頼性
が高く、また、故障が発生した場合、設計改良等による再発防止を心掛けているこ
とから、このような事例の発生が無く、更に、長期喪失の原因となっている苛酷気
象の出現頻度が少ないためと考えられる。
尚、運用上 D G起動優先としているプラントの除外事例 (PWR3件、ガス炉 3
件)を「外部電源喪失」に含めて評価しても、米国平均に比べて十分低い発生頻度
となっている。
③ 外部電諒の復旧特性に関しては開閉所の構成.地理的条件等のサイト固有の特性
も考慮する必要があり、このため NUREG-l032では外部電源喪失の発生頻
民
U
寸
t
ム
~ .:
- 18. F守
表 - 7 米国原子力プラシトに於ける外部電顕喪失頻度 (NlJREG-1032)
外部電源畏失の原因
件 数 頚 度 (注) 継 続 時 間 の
(件) (件/サイト・年〉 メ デ ィ ア ン 値 Chr)
プ ラ ン ト 内 部 H O.087 O.3
送 電 系 統 12 O.018 O.6
苛 酷 気 象 O.009 3.5
~コ 計 6~ 0.114 O.6
注.頻度の計算では、送電系統及び苛酷気象の原因については、 66~ サイト年を
使用。プラント内部の原因については 527サイト年を使用。
表 -8 圏内ニび米国原子力プラントに於ける外部電源喪失頻度の比較
プ ラ ン ト
外 部 電 源 喪 失 頻 度注目 備 考
米 国 平 均 O.11~ 件〆サイト・年 1968年一 1985年の米国実績に基づく。
(NURiG-1032)
国 内 平 均 O.010・件/炉年 昭和 62年度末迄の園内実績
O.0073 件/炉年 昭和 62年度末迄の国内 PWR実績
O.014 件/炉年 昭和 62年度末迄の国内 BWR実績
ワー吋
i
A
- 22. /Jo.孝守、ーノる
竺，-
jKt
福島第一原子力発電所 2号法
福島幹器 2号トリップによる所内電源喪失
件名
発生日時
13時 18分昭和 54年 10月 19日
事象莞生時の状況""
4ろがJ長 支 〈 民 間 吟 自
ず
げ
一
定
一
一
氏
一
一
和
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一M
丈
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一
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一
口
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一
一
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一
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一
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一
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1- l ラエヂ迄動~希竺1:.9) ;1.ヲ河j7・b・7Z'室用す
文1進むネ'1再f-r¥す奇ミヂ
••
(
10/// 心f~手持用?fí河川;巧む/α ー続 (1 S)河
復旧
lo.ltJ.c3"Jj'l 滞納刑昨 f-~5 f)/，ムー是認(IS) "t;沖! .，
.
以上 ε
.
添 -1;":!-
- 24. 刃リ 剤三己
1I 件 名 訴 えTM9家バ師寺れがきμ つ¥.¥(
~発生日詩 S60.q./2 00
4QI
3.事故発生時の択況
4.fl I日
廊 崎3Fzタイツハアイ八ヌ市内容泣差
山下室幹線弘、九ti減 :>;0
↓ - ー
尿句幹庁ιお:大変
内四愛=ふ(紛糾)
決 tfT内'妻和男IEPJ千、の角f司II 2会以内
i;子
添 -3
NO.中巴-;2
- 26. 刃リ ;t.・4乏
1I 件 名 三色鷹狩ιZSrg宗教κ~う漠3沙包勇UイきコとK乃I{
2. 発生日時 562，<g，12 /5もg/'.
3.事故発生時の状況
山 園 " “ 耳 冨
III岨 ト リ ヲ プ (21.1. 1自101."制両CI!'‘ d.q，(1L)
量 電 ・ 世 間 ・t・4的 . .: '"同
エ司~ ，.，・F ー 両 手 写 別 配
It車dンプラン 7ヲト侃 .1":1'11:11-
4.f:t: I日
山下室斡線新記質成]刃
及、;};tJ幹悠諒;討を
所内管よ照時支よソ)
‘求11r晴海侵l郎、特f包I~ 2分50秒
F守
添 -5
.
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NO.中国-3
- 28. NO.田昌- L
ぢ長すそ
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4ヰ ;E
イ苧右北辛今後¥.乙号主主卜川フ?に r3停ラ5""¥~;i;:袋、町裂をイ子止 1::. """)、、で
つB寺 引 合
Z.管 生 86寺
d5百三つ巴a~ 号訂作与
3 喜故与を生 E与 句 状 記
-事故毛色と人-Wl~) 白色全工芸 I~ 雫雪 3丈民 ζ:-"~ ，た・
一ーーキf主主正巷千七l停lヒ9"'1E...k¥.守:r， -~~‘必要と裕司安是
平妥支Jt!~(. )..')..，r
を司tL~~i翠寺動阜商
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(電力系統の故障)もしくは内部の故障〈ターピントリップ，
を起因とし、更に、起変または予備変への切替による給電にも失敗し最終的に非
「外部電源喪失Jの事象の態常用母線への給電が喪失する事象等が考えられる。
様はアラント内の電源設備の構成に応じて変るものである。
「外部電源喪失」の発生頻度
設が国の原子力莞電所の所内電源喪失事例の謂査の結果、運転開始から昭和 62
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①
年度末迄に上記定義に該当する「外部電源喪失」事象は P W Rで 1件.ー BWRで
3件の発生が見られた(表 -1参照)。これらの外部電源喪失事例は各れも非常
用 D Gによる給電に成功しており、更に、 30分以内に外部電源も復旧している。
また、この他に非常用 D Gが起動して負荷を持った事例が P W Rで 3件、ガス
炉で 3件の発生が見られた。これら 6件の事例は、各れも予備電源が生きており一
〈運用上 D G起動優先としている)、上記の「外部電源喪失」の定義には該当し
ない。
PSAで「外部電源喪失」に起因するシーケンスを評価する際に使用する「外
-1-
②
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