伊方原発3号炉インシデント、四国電力報告書を読み込んでみた

伊方原発3号炉インシデント、四国電力報告書を読み込んでみた

伊方発電所187kV伊方南北幹線屋内開閉所2016/03/27撮影 牧田寛 写真中央の平たい大きな建物である。 この建物内部で2020/01/25インシデントが始まった

 前回と前々回で、伊方発電所で2020/01/25に生じた外部電源喪失インシデントについて発表情報から何が起きたかを論じてきました。今回は、四国電力が原子力規制委員会(NRA)への報告に用いた報告書などをもとにだいたい分かってきた事実を解説します。

 筆者は、いろいろと想定の甘さを突かれたインシデントの拡大と評価していますが、結果的には第二世代原子炉(2G炉)の中でもとくに受動安全性の高い加圧水型原子炉(PWR)の冗長性の範囲内で収束していると言えます。

◆四国電力報告書から読み取るインシデントの推移

 四国電力は次の二つの報告書、詳細版と概要版を公開しています。読んでいて面白い報告書ですので、ダウンロードして併読することをお勧めします。基本的には概要版で十分ですが、本稿の理解のためには詳細版をお勧めします。報告書のなかで、「事象」と言う言葉がよくあらわれますが、これは正確に「インシデント」の和訳です。悲しいことにこの「事象」が「トラブル」の更なる置換えとして一般向けに使われてきたために大きな混乱が生じるため、筆者は「事象」を推奨していません。

●伊方発電所187kV 送電線の遮断に ついて 詳細版2020/02/12 四国電力

●伊方発電所 187kV送電線の遮断について 概要版2020/02/12四国電力

 まず、インシデント発生前の通電状態が図で説明されています。インシデント直前では、1号炉、2号炉が187kV伊方南北幹線(2系統4回路)に接続されていました。

 一方で3号炉は、500kV四国中央西幹線(1系統2回路)から所内変圧器の先、3号炉母線二系統の前で遮断されていました。実際には通常と異なり3号炉は、予備変圧器を介して予備系等である1,2号炉母線から187kV伊方南北幹線(2系統4回路)に接続されていました。

 3号炉は、主回線が通電しているにもかかわらず、予備回線の187kVに接続されていたわけで、この通常と異なる運用が今回生じたインシデント拡大の原因と言えます。

 この変則的な運用は、次の2点が理由です。

1)点検中の予備変圧器3号の動作試験

2)3号炉定検と並行して点検中であった1,2号炉187kV主回線の母線連絡遮断機を動作させる保護継電装置(ブスタイリレー)交換後の方向試験のために廃止、運用終了の1,2号炉で不足する負荷として3号炉を接続した

 この変則的な運用は、原子力規制委員会(NRA)に届け出の上で行われており、違法なものではありません。あくまで定期点検(定検)中での許可の上での変則的な運用であって、原子炉操業中に行われるものではないです。

 予定されていた方向試験とは保護継電装置(ブスタイリレー)に乙母線から甲母線の向きへ187kVで電流を流すもので、繰り返す様に3号炉は1,2号炉では不足する負荷として接続されていました。この試験の間は、187kV回線は甲乙母線の多重性がなくなりますので、非常用電源を確保した上で中央給電司令室(中央給電)とStep by Stepでの確認を行いながら作業が進められていました。ここまで、筆者の目には誤りは見られません。また、当初から多重性を欠損させた試験であることを認識していますし、そうであるからこそインシデント発生時の対応時間に十分余裕がある定検1ヶ月経過時点に行われたのだと筆者は解しています。

 図から明らかな様に、前回まで「当然、甲乙に二重化されているはずの母線が二重化されている様に見えない。」と記していた疑問は、四国電力のこれまでの公表した図が略記しすぎであったことが分かります。業界内、専門内では当たり前の省略も、一般向け、専門外に示す場合には説明責任があります。

 よく技術ヲタク、科学ヲタクが略号や専門用語を濫用して、それを理解できない人を馬鹿にする場を見ますが、一般化していない専門用語、略号、アクロニム(アルファベット系の略語)、省略は、それを使う側に一義的に説明義務があります。これは高等教育(大学・専門学校以上)で指導される基本中の基本です。それができない人は、ドシロウトです。福島核災害の時に大発生して全世界に害悪をまき散らしました。

 話を戻すと、北海道電力の用いる図と比して四国電力の用いてきた所内系統図は、業界外への説明としては著しく正確性に欠ける欠陥品でした。筆者は、不適切な略図だろうと考えていましたが、今回公表された詳細版説明書で正確な意図を読み取ることができました。北海道電力を見習って改善を求めます。

◆報告書からわかる現場の緊張感

 四国電力の説明では、中央給電と現場で相互確認(事実上の模擬的な半二重通信)によってStep by Stepで作業を行っていたことが報告されています。これは適切です。実際には、方向試験を開始する操作の直前に遮断機がはたらき、187kV2系統4回路が遮断されたと報告されています。

 報告では、1/25 15:44に保護継電器が作動、同時に187kV2系統4回路の開閉所が動作し、全回路遮断され187kV主回線からの給電がすべて失われました。このとき、パンパンパンパンパンと少なくとも5つの破裂音がして、現場の人はとても驚いたと思います。中央給電でも緊張が走ったことでしょう。実際には他にも多数の遮断器が動作しており、現場はたいへんだったと思います。

 図の様に、187kV伊方南北幹線は、方向試験中の操作直前に何らかの異常で母線保護回路と開閉所が動作して全回路の給電が一挙に失われました。1,2号炉については、直ちに自動的に66kV平碆支線へ切り替えが行われ、給電は継続されています。

 一方で3号炉は、500kV四国中央西幹線こそ通電待機中でしたが、副回線から主回線への切り替えは自動で行われない設計の様で、副回線(187kV伊方南北幹線)から給電された状態で副回線が失われると、自動的に非常用DGからの給電となるようです。非常用DGはインシデント発生当時、A系統が点検中でしたが、B系統が起動し、設計通り13秒以内、四国電力の発表では約10秒に電圧確立しています

 その後、7分で500kV主回線からの受電を手動で再開、27分で非常用DGから500kV外部電源へ手動で負荷切り替えが行われています。DGの停止は41分後です。

 ここまでの四国電力による説明はたいへんにクリアでよく理解できます。

 なおインシデント発生時点で、1号炉は廃炉解体中、2号炉は廃炉手続き中ですが、法的には第23回定検中、3号炉は第15回定検中でした。1号炉使用済み核燃料ピット(SFP)の中身、使用済み核燃料(SF)237体は、3号炉SFPへ移送済み(未照射燃料は今年以降売却予定)ですので、1号炉に必要なのは放射能バウンダリ(閉じ込め機能)の維持のみとなります。電源系統図をみると、1号炉DG(DG1A,DG1B)はすでに廃止されているようですが、2号炉と母線を共有していますのでこれは妥当でしょう。

◆原因は何?

 四国電力の報告書を見ると、中央給電の確認、指示のもと2号炉起動変圧器を母線切り替えしようとしたときに、その操作前に伊方南幹線1号線乙母線断路器で突発的故障が生じ、短絡、地絡を経て187kV2系統4回路すべてで保護回路、遮断機が解放したことが分かっています。これによって187kV4回路はすべて失われました。

 伊方南幹線1号線乙母線断路器がなぜ故障したのかは現時点では不明で、メーカーで分析中とのことです。

 筆者は、発電所とは全く規模が異なるものの、電位差60kV程度の直流高圧や小型、大型加速器を使ってきた経験がありますが、どのように注意していても地絡や短絡などによるインシデントは予兆なく起こるもので、「パチン」と鳴ると1発で1週間はパァになるために何度も泣かされました。

 今回の場合、故障は確率的に生じるもので仕方ないのですが、点検のためとは言え、187kVの多重性をなくした結果、偶発故障から187kV全回路喪失、3号炉外部電源喪失とインシデントが連鎖、拡大したわけで、これは典型的な連鎖によるインシデントの重大化と言えます。

 勿論、定検中の特例操作の上でPWRのもつ高い固有安全性の範囲内で収束していますから、このインシデントそのものは外部を脅かすものではありません。しかし、WASH-1400(ラスムッセン報告)の結論の一つである、原子炉から遠く離れた、取るに足らない様に見えるインシデントが短時間で連鎖拡大し、原子炉を破壊に導く(炉心溶融に至る)可能性が有意にあるというイベントツリー解析の正当性を示す具体事例がまた一つ積み上がったと言えます。今回は、定検という場において作られた普通はあり得ない脆弱な運用状態の中でそれが生じたと言えます。

 原子力安全に関わるインシデントの実例という点ではたいへんに珍しく興味深い事例と言えます。

◆2020/01/25インシデントから得られる教訓は

 2020/01/25インシデントは、たいへんに特殊な条件下で発生したもので、通常運用中の原子炉で発生する可能性はたいへんに低いです。また、インシデントの拡大はPWRのもつ冗長性の中で抑えられています。

 しかし現状の運用体制のもとでは、3号炉の予備外部電源に1,2号炉への従属性が起因の脆弱性が見られ、安定した運転のためには脆弱性が認められます。

 また、北電泊と四電伊方で共通に独自の対策として行われた*電源多重化についてもシビア・アクシデント(SA)対策であって、通常運用中の脆弱性を解消するものとは言いがたいです。

〈*その後の資料調査で、四電伊方でも北電泊同様に完了していた〉

 次回は、比較的分かりにくい四電伊方と北電泊の外部電源、所内電源多重化と残存する脆弱性について論じます。

<文・写真/牧田寛>

【牧田寛】

Twitter ID:@BB45_Colorado

まきた ひろし●著述家・工学博士。徳島大学助手を経て高知工科大学助教、元コロラド大学コロラドスプリングス校客員教授。勤務先大学との関係が著しく悪化し心身を痛めた後解雇。1年半の沈黙の後著述家として再起。本来の専門は、分子反応論、錯体化学、鉱物化学、ワイドギャップ半導体だが、原子力及び核、軍事については、独自に調査・取材を進めてきた。原発問題についてのメルマガ「コロラド博士メルマガ(定期便)」好評配信中

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