試験研究炉の状況について

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1 第 12 回東海フォーラム 研究炉の運転再開への 取組みについて 平成 29 年 7 月 6 日 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 原子力科学研究所長湊和生

2 原子力科学研究所の沿革 日本原子力研究所発足 東海研究所設置 我が国初の原子炉 JRR-1 臨界 JRR-2 臨界 JRR-3 臨界 我が国初の原子力発電に成功 JPDR JRR-4 臨界 WASTEF NSRR( 原子炉安全性研究炉 ) 臨界 RFEF( 燃料試験施設 ) 完成 タンデム加速器完成 NUCEF WASTEF( 廃棄物安全試験施設 ) 完成 JRR-3 改造炉臨界 NUCEF( 燃料サイクル安全工学研究施設 ) 完成 JRR-1 (STACY,TRACY,BECKY( バックエンド研究施設 )) 高減容処理施設完成 日本原子力研究開発機構発足 ( 原子力科学研究所 ) JPDR J-PARC 完成 1

3 原子力科学研究所の活動概要 先端基礎科学軽水炉安全性向上東電福島第一福島事故復旧分離変換技術廃棄物処理処分一般産業応用原発事故復旧 原子力基礎工学研究 先端基礎研究 安全研究 中性子ビーム利用研究 原子力研究開発を支える重要な施設を安全に運転 維持管理 利用するとともに 使命を終えた施設の廃止措置を実施し 社会に役立つ研究成果を創出 2

4 原子力研究開発を支える重要な施設 試験研究炉 臨界実験装置 JRR-3 ( 中性子ビームを利用した研究 ) NSRR ( 原子炉の安全研究 ) STACY ( 燃料デブリの臨界特性研究 ) 核燃料物質使用施設 燃料試験施設 (RFEF) バックエンド研究施設 (BECKY) 廃棄物安全試験施設 (WASTEF) 加速器 タンデム加速器 J-PARC RFEF JRR-3 BECKY NSRR WASTEF 放射性廃棄物処理施設 タンデム加速器 J-PARC 3

5 試験研究炉 核分裂連鎖反応で発生した中性子を実験 研究等に利用 使用の目的に応じた様々な型式 その性能も様々 実用発電炉 試験研究炉と実用発電炉 核分裂連鎖反応により発生した熱エネルギーを利用 項目 研究炉 (JRR-3) 実用発電炉 (BWR) 目的 研究 開発 発電 熱出力 2 万 kw(20 MW) 330 万 kw(3,300 MW) ウランの装荷量 t 132 t 運転中の冷却水温度 約 42 約 285 運転中の圧力大気圧約 70 気圧 停止後の冷却 30 秒間の強制冷却後自然循環で除熱 長期間の冷却が必要 4

6 試験研究炉の新規制基準の考え方 熱出力 燃料型式 冷却方式が多種 多様 新規制基準では要求事項の基本的な部分を規定 要求する設計の詳細や炉型に固有の内容は個別審査で整理 確認 出力レベルに応じた要求 中高出力炉 : 熱出力 500 kw 以上 50 MW 以下の水冷却型研究炉 - JRR-3 低出力炉 : 熱出力 500 kw 未満の水冷却型研究炉及び臨界実験装置 - NSRR STACY 設計基準事故に加えて考慮すべき事故 (BDBA) 5

7 新規制基準への対応状況 (1/5) 地震対策 主な内容 対応状況 JRR-3 NSRR STACY 耐震重要度分類の見直し S クラス B クラス B クラス 最新の知見による基準地震動の見直し 基準地震動の策定必要 最大加速度 386ガル 820ガル 基準地震動の策定不要 基準地震動の策定不要 6

8 新規制基準への対応状況 (2/5) 津波対策 主な内容 対応状況 JRR-3 NSRR STACY 最大クラスの津波を想定 最大の想定津波 15 m ( 基準津波に相当 ) 最大の想定津波 6 m ( 茨城沿岸に想定される L2 津波 ) 最大の想定津波 6 m ( 茨城沿岸に想定される L2 津波 ) 想定の津波は遡上しないこと また万一水没しても被ばくリスクは小さいこと 影響しない 影響しない 影響しない 7

9 外部事象 ( 自然現象 ) 新規制基準への対応状況 (3/5) 主な内容 対応状況 JRR-3 NSRR STACY 過去の火山の影響を評価 審査中 最大の想定降灰量 16 cm ( 過去の記録を基に設定 ) 最大の想定降灰量 16 cm ( 過去の記録を基に設定 ) 設計竜巻を設定 審査中 設計竜巻 49 m/s ( 敷地 周辺の過去の記録を基に設定 ) 設計竜巻 49 m/s ( 敷地 周辺の過去の記録を基に設定 ) 8

10 新規制基準への対応状況 (4/5) 外部事象 ( 外部人的事象 ) 主な内容 航空機落下確率を評価し 判断基準 (10-7 回 / 炉 年 ) と比較 近隣工場等の火災影響を評価し 建家表面温度が許容温度 (200 ) 以下であること ガスタンクの爆発時の影響を評価し 離隔距離が危険限界距離を上回ること 対応状況 JRR-3 NSRR STACY 評価対象 原科研中央変電所 核燃料サイクル工学研究所 常陸那珂火力発電所 日立オイルターミナル及び日立油槽所 評価対象 原科研第 2 ボイラー 日立 LNG 基地 9

11 新規制基準への対応状況 (5/5) 設計基準事故に加えて考慮すべき事故 (BDBA) 主な内容 対応状況 JRR-3 NSRR STACY 設計基準事故より発生頻度は低いが 敷地周辺の公衆に対して過度の放射線被ばくを与えるおそれのある事故についての評価及び対策 基準地震動を超える地震によるスクラム失敗事象 炉心流路閉塞による炉心冷却機能の喪失事象 基準地震動を超える地震による冠水維持機能の喪失事象 低出力炉であるため 評価不要 低出力炉であるため 評価不要 10

12 運転再開までの流れ 国の安全審査 工事検査運転再開 補正 許可 合格 1 設置変更許可 4 工事 5 使用前検査 認可 合格 2 保安規定 6 施設定期検査 認可 3 設計及び工事の方法 11

13 世界トップレベルの高性能研究炉 初臨界 : 昭和 37 年 9 月 改造炉臨界 : 平成 2 年 3 月 中性子ビーム実験 中性子ラジオグラフィ 中性子散乱実験 即発ガンマ線分析 中性子照射 JRR-3 の特徴 役割 (1/2) 医療 工業用放射性同位元素の製造 シリコン半導体の製造 12

14 JRR-3 の特徴 役割 (2/2) 幅広い科学技術の発展と産業応用への貢献 中性子の物質に対する透過力 水素をはじめとする軽元素識別能力 研究活動を通じた原子力人材の育成 大学 民間 国公立機関の研究者 特に次世代の原子力を担う学生の育成 産業利用による社会貢献 医療用及び工業用アイソトープの製造 大電力向けの半導体用シリコンの製造 メタンハイドレートの結晶構造 供用施設として柔軟な利用者支援 中性子による透過撮影 13

15 JRR-3 の運転再開までの取組み 国の安全審査 工事検査運転再開 補正 補正 許可 合格 H 設置変更許可 H 耐震補強工事 5 使用前検査 認可 合格 2 保安規定 6 施設定期検査 認可 3 設計及び工事の方法 14

16 原子炉安全性研究炉 初臨界 : 昭和 50 年 6 月 NSRR の特徴 役割 (1/2) 最大出力 : 23,000 MW ( パルス運転 ) 300 kw ( 定出力運転 ) 原子炉プール水の自然循環のみで冷却可能 ( 運転に強制冷却不要 ) 反応度事故時の燃料挙動 実際に発電炉で使用されている燃料を用いて模擬実験 燃料が破損する限界や燃料破損がもたらす影響の解明 国の規制判断に必要な技術的根拠を整備拡充 反応度事故模擬実験で破損した燃料棒の外観の一例 15

17 NSRR の特徴 役割 (2/2) 過酷な事故条件下での燃料挙動の解明 東電福島第一原発事故のような冷却材喪失事故の模擬実験 燃料溶融等に伴う燃料棒形状喪失開始条件の把握 燃料溶融進展挙動の評価 解析コードの検証や評価精度向上 人材育成のための運転訓練実習 原子力に携わる人材 広範な科学技術系人材 大学院生を対象とした炉物理実験の様子 16

18 NSRR の運転再開までの取組み 国の安全審査 工事検査運転再開 補正 許可 合格 H 設置変更許可 H 工事 5 使用前検査 認可 合格 2 保安規定 6 施設定期検査 認可 3 設計及び工事の方法 4 二重化配線分離工事非常用照明追加工事 17

19 溶液燃料を用いる臨界実験装置 STACY の特徴 役割 初臨界 : 平成 7 年 2 月 最大出力 : 200 W 再処理施設などでの溶液燃料の臨界安全に係るデータベースの構築 固体燃料を用いる臨界実験装置への更新 平成 23 年 2 月に設置変更許可 ウラン棒状燃料を格子状に配列 水 ( 軽水 ) の給水で臨界 多様化する研究ニーズに応える 安全板駆動装置 ( 中性子吸収材 ) ウラン棒状燃料 - 燃料デブリの臨界特性評価 - 原子炉施設及び核燃料サイクル施設に係る臨界基礎データ取得 - 原子炉運転に関する教育訓練 軽水 更新炉心タンク ( 開放型 ) 180 cm φ 190 cm h 18

20 STACY の運転再開までの取組み 国の安全審査 工事検査運転再開 補正補正補正補正補正許可 合格 H 設置変更許可 H29.7 補正認可 4 解体撤去工事更新工事 5 使用前検査 合格 2 保安規定 6 施設定期検査 補正 認可 3 設計及び工事の方法 19

21 おわりに 安全確保を最優先に 研究炉の早期の運転再開を果たすとともに 社会に役立つ研究成果を創出 20

研究炉班 : 審査会合 (28 回実施 ) ヒアリング (111 回実施 ) 地震津波班 : 審査会合 (33 回実施 ) ヒアリング (73 回実施 ) 新規制基準対応の想定スケジュール (HTTR) 設置変更許可申請 : 平成 26 年 11 月 26 日 第 1 回 : 平成 28 年 10

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