東日本大震災における
原子力発電所の影響と現在の状況について
平成23年5月19日
目
次
1.地震及び津波の発生と事故の概要
2.福島第一・第二原子力発電所の現況
3.事故の収束に向けた道筋
所在
号機
運転開始
型式
出力(万kW)
主契約者
地震発生時の状況
大熊町
1号機
S46.3
BWR-3
46.0
GE
定格出力運転中
2号機
S49.7
BWR-4
78.4
GE/東芝
定格熱出力運転中
3号機
S51.3
BWR-4
78.4
東芝
定格熱出力運転中
4号機
S53.10
BWR-4
78.4
日立
定期
検査中
全燃料取出、プールゲート閉
(シュラウド交換作業中)
双葉町
5号機
S53.4
BWR-4
78.4
東芝
定期
検査中
原子炉圧力容器上蓋閉
6号機
S54.10
BWR-5
110
GE/東芝
定期
検査中
原子炉圧力容器上蓋閉
1号機
2号機
3号機
4号機
6号機
5号機
正門
サービスホール
福島第一原子力発電所の概要
所在地
号機
運転開始
型式
出力(万kW)
主契約者
地震発生時の状況
楢葉町
1号機
S57.4
BWR-5
110.0
東芝
定格熱出力運転中
2号機
S59.2
BWR-5
110.0
日立
定格熱出力運転中
富岡町
3号機
S60.6
BWR-5
110.0
東芝
定格熱出力運転中
4号機
S62.8
BWR-5
110.0
日立
定格熱出力運転中
4号機
3号機
2号機
1号機
福島第二原子力発電所の概要
東北地方太平洋沖地震
発震日時
;
2011年3月11日(金)午後2時46分頃
発生場所
;
三陸沖(北緯38度、東経142.9度)、震源深さ24km、マグニチュード9.0
各地の震度;
震度7:
宮城県栗原市
震度6強
福島県楢葉町、富岡町、大熊町、双葉町
震度6弱
宮城県石巻市、女川町、茨城県東海村
震度5弱
新潟県刈羽村
震度4
青森県六ヶ所村、東通村、むつ市、大間町、新潟県柏崎市
震源【震源との関係】
原子力発電所現在確認できてい
る揺れの最大値は、
福島第一2号機の
水平:550ガル
上下:302ガル
福島第一・第二の地震観測記録
地震観測記録と基準地震動Ssに対する応答値との比較
※1:記録開始から約130~150秒程度で記録が終了しています。観測点
(原子炉建屋最地下階)
観測記録
基準地震動Ssに対する
最大応答加速度値(ガル)
最大加速度値(ガル)
南北方向
東西方向
上下方向
南北方向
東西方向
上下方向
福島第一
1号機
460
※1447
※1258
※1487
489
412
2号機
348
※1550
※1302
※1441
438
420
3号機
322
※1507
※1231
※1449
441
429
4号機
281
※1319
※1200
※1447
445
422
5号機
311
※1548
※1256
※1452
452
427
6号機
298
※1444
※1244
445
448
415
福島第二
1号機
254
230
※1305
434
434
512
2号機
243
196
※1232
※1428
429
504
3号機
277
※1216
※1208
※1428
430
504
4号機
210
※1205
※1288
※1415
415
504
各地の津波の高さ
宮城県・福島県沿岸に高い津波が到達
相馬市
気象庁報道発表資料
(平成23年3月13日)
福島第一・第二の津波の大きさ
4月9日記者発表
想定津波最高水位は基準面(O.P.)に対し5.7m(福島第一)、5.2m(福島第二)
福島第一、基準水面に対し+14~15m
福島第二、基準水面に対し+6.5~7m
福島第一への津波の影響(水位及び浸水域)は、福島第二のものに比べ、大きかったことを確認
福島第一
福島第一
福島第二
福島第二
O.P.:小名浜港工事基準面福島第一の浸水、遡上の領域
GeoEye
C⑥
⑤
①
②
③
④
遡上
浸水
福島第一
福島第一
福島第二の浸水、遡上の領域
GeoEye
C④
③
②
①
集中的に遡上した場所浸水
遡上
福島第二
福島第二
福島第一・第二の安全機能への影響
【地震後(津波前)】
地震発生と同時に全制御棒が全挿入
地震により一部の送電線が損傷
福島第一においては非常用発電機(DG)が起動
【津波後】
津波により大部分の電源が喪失
《外部電源》
福島第一:3ルート、6回線全て使用不能
福島第二:2ルート、4回線中、3回線使用不能
《内部電源(非常用発電機)》
福島第一:1台(6号機)を除き使用不能
福島第二:3台(3号機2台、4号機1台)を除き使用不能
海水系機器(モータ等)が使用不能
(福島第二3号機の一部機器を除く)
福島第一1~4号機
福島第一5~6号機
生き
残
り
生き残った電源なし
福島第一の電源:津波被災直後
生き残りはDG6Bのみ
送電用 送電用 大熊線 4 L 大熊線 3 L 大熊線2 L 大熊線1 L DG 4B DG 4A DG 3B DG 3A DG 2B DG 2A DG 1B DG 1A 夜ノ 森線 1 L 夜ノ 森線 2 L DG 5A DG 5B DG H DG 6A DG 6B大熊線1L、2L
地震時に受電遮断器損傷
大熊線3L
改造工事中
大熊線4L
停止した原因を調査中
夜ノ森線1L,2L
鉄塔が一部倒壊
福島第二1~4号機
富岡 線 1 号 富岡 線 2 号 岩井戸 線 1 号 岩井戸 線 2 号 500kV母線 66kV母線 高起動変圧器 1,2号起動変圧器 3,4号起動変圧器 D/G 1号機非常系電源 2号機非常系電源 3号機非常系電源 4号機非常系電源 D/G D/G 1H 1A 1B 6.9kV母線 D/G D/G D/G 2H 2A 2B 6.9kV母線 D/G D/G D/G 3H 3A 3B 6.9kV母線 D/G D/G D/G 4H 4A 4B 6.9kV母線外部電源及び非常用電源構成
外部電源受電時(通常時)
P
冷却系P
冷却系P
冷却系P
冷却系生き残った
外部電源あり
・岩井戸線1号は地震前から点検停止中
・岩井戸線2号は停止はしなかったが故障が発生
したため、復旧のために停止
・富岡線2号は送電系統事故防止のため停止
福島第二の電源:津波被災直後
福島第一1~4号機
福島第一5,6号機
福島第二1~4号機
定期検査中
運転中
1~3号機運転中
4号機定期検査中
【電源】外部電源1系統確保
【海水系】3号機を除き全滅
【電源】
非常用DG6B起動
【海水系】
全
滅
【電源】
外部電源・DG全滅
【海水系】
全滅
3/12
3号機冷温停止
1,2,4号機
MUWCによる注水
3/14
RHR起動
3/19
RHRを起動し、使用済燃
料プールと原子炉冷却
使用済燃料プール70℃弱
まで上昇
3/20
5,6号機冷温停止
IC,RCIC,HPCI等で注水
海水注入
淡水切替
RCICによる注水
・熱除去のルートが確保で
きていない
・安定化に向け対応中
使用済燃料プールも当初海
水を入れ、現在淡水注入中
各プラントの冷温停止に向けた進展(概要)
3/14
1,2号機冷温停止
3/15
4号機冷温停止
仮設RHRSを設置
仮設電源を設置
RHRC等の電動機を交換
仮設電源を設置
IC:非常用隔離時復水器,RCIC:原子炉隔離時冷却系,HPCI:高圧注水系, RHR:残留熱除去系,RHRS:残留熱除去海水系,RHRC:残留熱除去冷却水系,MUWC:復水補給水系福島第一1~4号機の状況
1号機
2号機
3号機
4号機
17放水開始
(海水・淡水)
12日
12海水注入開始
14海水注入開始
25淡水切替
26淡水切替
25淡水切替
24中操照明復帰
22中操照明復帰
26中操照明復帰
13日
14日
17日
20日
21日
22日
24日
25日
26日
12日
15時36分頃
1号機水素爆発
29中操照明復帰
3月11日
14:46
地震発生(15時半頃
津波来襲)
29日
29淡水切替
29淡水切替
31淡水放水開始
13海水注入開始
31日
30淡水切替
30日
20海水注入開始
原子炉関係 プール関係 電源関係 11淡水による冷却 11淡水による冷却 11淡水による冷却凡例:
20放水開始
(海水・淡水)
14日
11時01分頃
3号機水素爆発
15日
6時頃
2号機爆発音
(圧力抑制室付近)
15日
6時頃
4号機爆発音
(原子炉建屋上部)
15日
水素爆発など
福島第一1号機における主要時系列
地震発生前
定格出力運転中
3月11日(金)
14:46
東北地方太平洋沖地震発生
外部電源喪失
14:47
原子炉スクラム成功
非常用発電機(DG)起動
14:52
非常用隔離時復水器(IC)
起動(その後、停止)
15:41
津波により全交流電源喪失
⇒非常用発電機(DG)停止
⇒計測用電源(直流DC)
も充電不能
3月12日(土)
5:46
消防車による淡水注水開始
(水源:防火水槽)
10:17
格納容器ベントラインナップ
完了
14:30 D/W圧力低下,格納容器ベント
成功
15:36 水素爆発
19:06 海水注水開始
水位計
1.原子炉圧力容器(RPV)
設計圧力:8.7
MPa
abs
設計温度:302
℃
運転圧力:7.0
MPa
abs
運転温度:285
℃
2.主蒸気逃がし安全弁(SRV)
安全弁:3個
吹き出し圧力:8.61~8.72
MPa
abs
逃がし安全弁:4個
吹き出し圧力
逃がし弁機能:7.38~7.52
MPa
abs
安全弁機能:7.75~7.82
MPa
abs
3.原子炉格納容器(PCV)
容積
ドライウェル(D/W)空間:3,000
m
3(ベント管とも:3,410
m
3)
サプレッションチェンバ(S/C)空間部:2,620
m
3サプレッションチェンバプール水量:1,750
m
3設計圧力:528
kPa
abs(D/W,S/C同じ)
設計温度:138
℃
(D/W,S/C同じ)
【参考】福島第一1号機
プラントデータ
地震発生時のプラントの応答(福島第一1号機)
イベント
期待されるプラント応答
1F1の状況
備考
(2F1の状況)
地震発生
外部電源喪失
スクラム
全制御棒挿入
非常用DG起動
主蒸気隔離弁(MSIV)全閉
非常用隔離時復水器(IC)起動
(水位がL2まで低下した場合は
HPCI起動)
○
○
○
○
○
-
(大きな水位
低下なし)
○
○
対象外
対象外
対象外
地震に対するプラント応答は正常であった
【参考】福島第一1号機
非常用隔離時復水器(アイソレーションコンデンサ)の仕組み
原子炉圧
力容器
大気開放
原子炉格納容器
大気開放
FP
MUWP
MO MO MO MO MO MO MO MO MOB系
A系
MO非常用隔離時復水器
2A
1A
2B
1B
10A
10B
3A
4A
4B
3B
非常用隔離時復水器の
タンク容量は約8時間
津波発生によるプラントへの影響(福島第一1号機)
イベント
プラントの被害
結
果
備考(2F1)
津波発生
海水系の喪失
全交流電源喪失
DC125V電源喪失
隣接プラントも同被害
最終除熱を失う
電動機器使用不能
中操の照明喪失
計装用圧縮空気系(IA)喪失
計測制御設備使用不能
(中操の監視・操作が困難)
電源融通ができない
×
×
×
×
×
×
喪失
外電あり
照明あり
喪失せず
使用可
対象外
×
○
○
○
○
-
炉圧上昇
⇒
逃がし安全弁(SRV)作動
⇒
S/C温度上昇/原子炉水位低下
⇒
D/W・S/C圧力上昇
中操の監視・操作機能の喪失状態で代替注水、ベント、海水系復旧が必須な状況
福島第一1号機
津波後の設備状況(原子炉への注水、PCVベントに使用する設備)
設備名
状態
被害状況
応用動作
備考(
2F1)
注水
設備
高圧注水系(
HPCI)
給復水系(
FDW)
炉心スプレイ系(
CS)
停止時冷却系(
SHC)
復水補給水系(
MUWC)
消火系(
FP)
×
×
×
×
×
×
電源喪失(油ポンプ)
隔離信号により注水不可
電源・海水系喪失
電源・海水系喪失
電源喪失、モータ被水
ディーゼル駆動消火ポンプ起動不可
-
-
-
-
-
消防車使用
○
MUWCにより
適時注水可
PCV
ベント
設備
S/Cベント弁
弁番号:
AO-1601-72
S/Cベントバイパス弁
弁番号:
AO-1601-90
D/Wベント弁
弁番号:
AO-1601-1
D/Wベントバイパス弁
弁番号:
AO-1601-83
PCVベント弁
弁番号:
MO-1601-210
×
×
×
×
×
DC電源喪失/空気圧低
DC電源喪失/空気圧低
DC電源喪失/空気圧低
DC電源喪失/空気圧低
電源喪失
仮設バッ
テリー
仮設空気
圧縮機
手動操作
○
必要時にバル
ブ操作できる
状態
津波後、上記設備は使用できる状態でなかったため応用動作が必要
【参考】PCVベント方法概要(福島第一1号機)
72
AO
ボン
ベ
210
MO
ラプチャーディスク
排気筒
1
AO
ボン
ベ
閉
閉
83
AO
閉
閉
90
AO
(25%開にする)
0.549MPabsで破壊
RPVD/W
IA
IA
(圧縮空気系)D/W最高使用圧力
0.528MPabs
ベント実施圧力
0.954MPabs
電磁弁
電磁弁
バッテリー
で駆動
バッテリー
で駆動
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 3/11 12:00 3/11 18:00 3/12 0:00 3/12 6:00 3/12 12:00 3/12 18:00 3/13 0:00
炉心最高温度(
℃)
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 3/11 12:00 3/11 18:00 3/12 0:00 3/12 6:00 3/12 12:00 3/12 18:00 3/13 0:00原子炉水位(
m
)
記載している時刻・操作などについては、今後の事故調査により変更されることがあります1号機
原子炉水位、炉心最高温度(解析結果)
3/11 14:46 地震発生+スクラム 3/11 15:30頃 津波到達 3/12 5:50頃 淡水注水開始 3/12 20:00頃 海水注水開始 3/11 14:46 地震発生+スクラム 3/11 15:30頃 津波到達 3/12 14:50頃 淡水注水停止 有効燃料頂部 有効燃料底部・スクラム後3時間(18時頃)で有効
燃料頂部に到達
・4時間半後(19時半頃)に有効燃料
底部に到達
原子炉水位が有効燃料頂部を下回った
頃から炉心の温度は上昇し、燃料の融点
に到達
主要な解析上の仮定:15:30頃の津波到達以降、非常用復水系の機能は喪失したものと仮定【参考】MAAPによる炉心損傷状況の確認(暫定:1/2)
1号機
炉心の状態の変化(解析結果)
・炉心中央部から溶融が開始
・スクラム後16時間後(3月12日6時50分頃)に大部
分の燃料が原子炉圧力容器底部に落下
・なお、この暫定解析結果によると原子炉圧力容器が
損傷することとなっているが、現在測定されている原
子炉圧力容器周りの温度等から、原子炉圧力容器の
損傷は限定的であると考えられる
炉心支持板 炉心支持板 炉心支持板:通常燃料
炉心支持板:空洞(燃料が崩落)
:燃料ペレットが溶融
:燃料が損傷
スクラム発生から4.8h後 (3月11日19時30分頃) スクラム発生から5.1h後 (3月11日19時50分頃) スクラム発生から15.1h後 (3月12日6時00分頃) スクラム発生から16.0h後 (3月12日6時50分頃)燃料の損傷度合い
【参考】
MAAPによる炉心損傷状況の確認(暫定:2/2)
0.0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 400.0 425.0 3/ 20 3/ 22 3/ 24 3/ 26 3/ 28 3/ 30 4/ 1 4/ 3 4/ 5 4/ 7 4/ 9 4/ 11 4/ 13 4/ 15 4/ 17 4/ 19 4/ 21 4/ 23 4/ 25 4/ 27 4/ 29 5/ 1 5/ 3 5/ 5 5/ 7 5/ 9 5/ 11 5/ 13 5/ 15 5/ 17 ℃ VESSEL frange Vessel frange RPVベローシール(HVH-12A) 給水ノズルN4B(終端) vessel core 安全弁排気 203-4A① 圧力容器下部 D/W HVH戻り( HVH-12C) CRDハウジング上部 CRDハウジング下部 S/Cプール水温度A S/Cプール水温度B S/Cへ 【留意事項】 各計測器については、地震やその後の事象進展の影響を受けて、通常の使用環境条件を超えているも のもあり、正しく測定されていない可能性のある計測器も存在している。プラントの状況を把握する ために、このような計器の不確かさも考慮したうえで、複数の計測器から得られる情報を使用して変 化の傾向にも着目して総合的に判断している。
【参考】1号機
原子炉圧力容器周りの温度(実測値)
現場作業を困難にした外的要因(1/3:ヤード)
• 初動対応では、余震が続き、マンホールの外れや地面の亀裂・陥没もある足場が非常
に悪い状況下での作業(特に夜間は暗闇の中での作業)
• アクセスルートも障害物等による通行支障が甚大
道路の陥没等
歩くだけでも危険な箇所
夜は特に危険
アクセスルートの障害物
アクセスは消防ホースを
等を迂回。爆発後は瓦礫、
損傷した消防車が障害物
としてさらに追加
仮設電源敷設のアクセス
建屋内へアクセスするた
めに大物搬入口を重機で
破壊
シャッター破壊 の廃材仮設電源敷設
ケーブルの引き回しは、
電気関係以外の社員も動
員して人力で実施
現場作業を困難にした外的要因(2/3:余震回数)
海域で発生した主な地震の余震回数比較
気象庁報道発表資料
(平成23年5月13日)
マグニチュード5.0以上
(本震を含む)
現場作業を困難にした外的要因(3/3:建屋内、中央制御室)
• 電源がないため、建屋内は真っ暗の状態での作業
• 電源がないため、個別に計器電源を仮設にて設置し対応
真っ暗な中での作業
サービス建屋入口を建
屋内から撮影。床にも
散乱物あり
仮設計器電源
電源がないため、仮設
バッテリーをつないで
計器用電源として使用
当直副長の監視
当直副長席の状況。
真っ暗の状態で全面マ
スクをつけて監視
当直副長の監視
真っ暗な中、ライトの
明かりを頼りに指示値
を確認
復旧の第一歩となる中央制御室の照明が順次回復
3月22日
22:45
3号機中央制御室照明点灯
3月24日
11:30
1号機中央制御室照明点灯
3月26日
16:46
2号機中央制御室照明点灯
3月29日
11:50
4号機中央制御室照明点灯
点灯した1号機中央制御室照明
(照明カバーが地震の影響で外れている)
【参考】中央制御室の照明復旧状況
【参考】6号機から5号機への電源融通
5号機
5号機
6号機
6号機
M/C M/C 6D6D M/C M/C 6E6E D/G 6B M/C M/C 66CC G G D/G 6A 外部電源 外部電源 仮設水 中 ポ ン プ ( 仮設R H R S 代 替 ) 残留熱除去系( R H R )ポ ン プ 5 C P/C P/C 6D6D P/C P/C 6C6C T/B T/B MCC MCC 6C6C--22 5号機 中操 照 明 M U W 5 A S G T S 5 A T/B T/B MCC MCC 6C6C--11 D C 1 2 5 V 充 電 器 制 御 盤 5 B 5U 5U RHR RHR MCCMCC AM AM設備タイライン設備タイライン D C 1 2 5 V 充 電 器 制 御 盤 5 A S G T S 5 A ス ペ ー ス ヒ ー タ 仮設電源 仮設電源 (電源車) (電源車) (3/21) (3/12) (3/15) (3/13) (3/13) (3/13) (3/18) (3/18)18日時点では
運転可能
モータ直結
仮設ケーブル
原子炉
格納容器
残留熱除去系 原子炉再循環 ポンプ原子炉建屋
残留熱除去系 ポンプ 残留熱除去系 熱交換器原子炉
(注)上記は残留熱の除去系統を模式的に記載したものであり、ポ ンプや熱交換器は複数系統設置されている【参考】5号機残留熱除去海水系(RHRS)代替ポンプの設置
M
6号機非常用D/Gから 仮設ケーブルで電源を共有海
M
海
津波により 破損P
海
水中ポンプ 仮設電源M/C
RHRSポンプ
津波により 浸水福島第一・第二の設備の現況
※1:仮設電動ポンプによる淡水注入
※2:コンクリートポンプ車による上部からの淡水放水(1号)
仮設電動ポンプによる燃料プール冷却材浄化系ラインからの淡水注入(2,3号)
※3:コンクリートポンプ車による上部からの淡水放水(4号)
福島第一
福島第二
1号機
2号機
3号機
4号機
5,6号機
1~4号機
地震
発生時
運転状況
運転中
定期
検査中
定期
検査中
運転中
現
況
「止める」
○
-
-
○
「冷やす」
原子炉
△
※1-
燃料なし
○
冷温停止中
○
冷温停止中
プール
△
※2△
※3○
○
「閉じ込める」
×
×
○
○
タービン建屋
(T/B)滞留水
×
高レベル
汚染水確認
×
3号機から
汚染水の回
り込み確認
△
低レベルの 滞留水あり (地下水,津波 による)△
低レベルの 滞留水あり (津波による)PCV窒素注入
○
予定
-
-
-
熱交換器による
冷却機能はなし
34
福島第一原子力発電所のプラントパラメータ
(5月16日3時)
1号機
※2号機
3号機
0.1178
0.055
0.1027
D/W圧力[MPaabs]
原子炉水位[mm]
1号機
※2号機
3号機
ダウン
スケール
-2,100
-2,300
原子炉圧力[MPag]
1号機
2号機
3号機
1. 350
-0.020
-0.087
(注)片系の値 のみ記載燃
料
圧力抑制室
原子炉格納容器(PCV)
原子炉圧力容器(RPV)
原子炉建屋
圧力換算:ゲージ圧(MPag)=絶対圧(MPa abs)-大気圧(標準大気圧0.1013MPa)原子炉圧力容器温度[℃]
1号機
2号機
3号機
95.1
(給水ノズル)113.5
(給水ノズル)141.3
(給水ノズル) 【留意事項】 各計測器については、地 震やその後の事象進展の 影響を受けて、通常の使 用環境条件を超えている ものもあり、正しく測定 されていない可能性のあ る計測器も存在している。 プラントの状況を把握す るために、このような計 器の不確かさも考慮した うえで、複数の計測器か ら得られる情報を使用し て変化の傾向にも着目し て総合的に判断している。 ※:計器校正済み福島第一原子力発電所の現状
①
②
③
④
集中環境施設
GeoEye
C飛散防止剤散布
(4月1日~)
放射性物質の飛散・拡散防止対策(例)
シルトフェンス設置
【参考】ロボットによる原子炉建屋内調査
1~3号機原子炉建屋の『二重扉の内扉』でロボットによる放射線量等のデータ測定
メーカー iRobot社ロボット QinetiQ社ロボット
名称 Packbot Warrior Talon Dragon Runner
モニタリン グ機能 画像 画像のみ 画像 画像のみ 放射線 等 ― 放射線 等 ― アーム 保持能力 ○ ◎ ○ ○