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2014年8月30日 (土)

非常用発電機が水没した新潟地震を無視する日本の原子力産業

既に過去の記事「東電事故調への疑問」にて述べたことだが、福島第一原発1号機の非常用ディーゼル発電機は最初から地下に配置されていた訳ではない。最初の設計では地上配置になっていたものが、1968年に申請された改設計で大型化し、地下1階に変更したのである。

1f1_196607_1f_heimenzu_shahei 福島原子力発電所設置許可申請書 添付書類(1966年7月)より1階平面図
赤枠が非常用発電機

1f1_196811_1f_heimenzu 福島原子力発電所設置変更許可申請書 添付書類(1968年11月)より地下1階平面図
赤枠が非常用発電機(1号A系)。1階のタービン北側から移動している。

その理由は、岩盤に近い地下1階の方が地震動が抑制されるからであった。しかし、東電を含む主要事故調は当初地上配置となっていたことは無視し、完成後の姿を議論している。

福島第一1号機が設計されていた頃に米国で建設されていたプラントを調査したところ(中略)個々のプラントの設置されている地盤を考慮した設計となっていた。(中略)非常用D/Gが設置されている建屋の多くは、岩盤に設置することを要求されたものではなかった。これに対して、日本の原子力発電所では、建屋の多くは耐震性から岩盤への設置が要求されるために地下階を有している場合が多い。このような条件の違いもあり、非常用D/Gについては、大型機器としての耐震性や振動を考慮して基礎の上(最地下階)に設置していた。

『福島原子力事故調査報告書』東京電力 P30

建屋の周りが水に覆われてしまえば、非常用D/Gが設置されている建屋の種類や設置場所に関係なく、ルーバ等の浸水ルートとなり得る開口部と浸水深さの高さ関係で非常用D/G自体の浸水につながるものと考えられる。なお、経済産業省所管の独立行政法人原子力安全基盤機構の報告書(「地震に係る確率論的安全評価手法の改良 BWRの事故シーケンスの試解析(平成20年8月)」及び「平成21年度地震に係る確率論的安全評価手法の改良 BWRの事故シーケンスの試解析(平成22年12月)」)において、プラントに津波が到達するほどの高い津波の場合、安全上重要な施設に被害を生じ炉心損傷に至ることが報告されている。

『福島原子力事故調査報告書』東京電力 P31

地震対策であることは分かったが、一つの疑問が沸いてくる。東京電力や各社の技術者は、非常用発電機が水没するリスクについて「何時から」承知していたのだろうか?

この点について各事故調の報告書は明瞭な記述をしていない。例えば、政府事故調中間報告は400ページ台辺りから過去の経緯に触れているが、津波対策を見直した際に、その可能性が認識されたかのような記述をしている。だから津波の経緯でのいい加減な報告と同様「建設時は無知だった」かのような印象すら感じられる。東電事故調は既に見た通りでこの件は何も語っていない。

だが、これもまた、相当以前から経験済みの問題で着工前から分かっていたことだった。今回はこの件について述べてみよう。

まず、次のパンフレットを見て欲しい。1983年頃に作成された川崎重工の非常用ガスタービン発電機のカタログである。

Kawasaki_pu_series_hyoshi_2

表紙からして中々強烈である。右のビルは電源喪失。というか左のビルも1階は水浸しなのだがそれは御愛嬌。続いて本文。全文はこちらのPDFで。全ての記述が福島原発事故に当て嵌まる。携帯の方は画像を読むのが辛いと思うので、後で重要な記述を抜き書きしてみよう。

Kawasaki_pu_series_honbun

防災用・非常用の発電設備を手掛ける者として、災害が起こるたびに、私たちは被災地を見舞い、いかにすれば完全にその機能を果たせるのかという問題を、あらゆる角度から調べ、検討してきました。

そして、私たちが出した結論は-「屋上または上層階への設置」です。受変電設備などの問題もありますが、これらも含めて屋上または上層階へ設置することが、水没の危険を避ける最良の方法です。

発電設備メーカーとして、設計・製作面から「地震そのものに強い設備」「絶対の起動信頼性をもつ設備」を追求してきたことはもちろんですが、せっかくの設備も、地下発電機室が浸水してしまっては使えません。

実際、長崎の大水害の際にも、西浦上合同庁舎、長崎市市民病院、長崎市市民会館、長崎市成人病センターなど、地下で浸水してしまった非常用発電機の例をいくつか見ました。長崎地区の官庁関係者の話では、今後この教訓を活かして、非常用発電設備の設置にあたっては、屋上設置を積極的にすすめてゆく方針を固めたとのことです。

長崎大水害は1982年なので当時としてはタイムリーな話題を盛り込んでいる。この後の記述を読んでいくと更に興味深い内容となっている。

地下浸水の危険は、台風による水害時だけではなく、地震によって起こることもあります。地下には水道やガスの本管、配電線などが通っており、万一これらが破損し、地下室の壁にヒビ割れでも起これば、地下に浸水、ガス漏れが起こり、機械は動かず、火を使うものはいっさい使用できないという状態になってしまいます。

昭和39年に起こった新潟地震では、このあたり特有の地盤形状が引き起こした「流砂現象」によって地下水が吹き上げられ、地下に設置されていた非常用発電設備のほとんどが浸水してしまったという悲惨な実例もありました。

新潟地震時点では福島第一どころか原電敦賀すら着工していない。当時の各産業界・学会専門誌は新潟地震と自分野との係わりをテーマに特集をしていたので、この情報が原発の技術者達に届かなかったとは思えない。原発の場合は岩盤に設置することを原則としているため、液状化シナリオは当たらないと考えたのだろうか。だとすれば、他のシナリオ-今年の夏にも古里原発で問題になった洪水や汚染水対策で問題になった地下水脈の問題-が頭から抜けているとしか思えない。歴史地震を意図的に無視した津波による浸水も同様である。

電力技術者達は、日本で商業原発が建設される前に、地下室に配置した非常用発電機の問題点を知っていたのだ。事故調は関係者から提供された情報を基本に議論を組み立てているが、事故の数年前から漸く分かったかのような書かれ方をしているのは、意図的にそういう資料の出し方をしているからだ。やはり、建設時の設計会議・デザインレビュー記録の検証が必要だろう。

「何時知ったのか」については解明出来たが、80年代初頭頃における非発としての能力はどうか。ここで少し知識のある推進派のオタクや業界人になると「出力が足りなければ役には立たない」と突っ込みが入るかも知れない。しかし、相手は大型の艦船すら軽々と走らせるジェットエンジンの近縁種でもある。陸舶も大型は当然のようにラインナップされていた。

これを見ると、一般産業用の機種でも最大で2400KWに達している。福島第一で最も多く採用されていたディーゼル発電機は新潟鉄工製の18V40Xで出力6500KWである。ガスタービンに置換した場合1台はきついが3台あれば賄うことが出来る。

なお、18V40Xは40Xシリーズの一つだが、実質的には原子力用に開発されたエンジンで、出力を最大限稼げるようにV型18気筒化している。仮定の話だが、浸水対策用にガスタービンを据え付ける話が早期に出ていたら、冷却対象の原子炉に応じてより大型のタイプが特注されただろう。

Kawasaki_pu_series_hikaku

ノリノリの比較表。非常用発電機の容量が2200KW(2750KVA)に過ぎない福島第一1号機や更に低出力の敦賀になるともっと楽で、PU3000ではオーバースペック、PU2500でほぼ賄える。特性もディーゼルより良い。ちなみにこのPUシリーズ、川崎重工のHPで確認すると今でもラインナップされている。

ちなみに、「GE社とターンキー契約」が福島の特徴として喧伝され続けたため、さも全て外国製品が使われているかのような錯覚を抱くが、非常用ディーゼル発電機は国産である (ディーゼル機関にもパテントの問題があるので海外大手の技術がそこらかしこに入ってはいる)。そして、1号機A系は川崎重工が納入している。 当然、社内で徹底した検討を行ったと謳う位なのだから、川重で陸舶をやっている技術者なら新潟地震の被害を知らない筈が無かったろう。陸舶に手を出したメーカーは何社もあるが、ガスタービンを手掛けていないところもある。川崎重工の場合、新しい商材を手にしたことで、過去の経験談を交えてディーゼルの欠点を表に出すことが出来た。発電のための設備が被災した訳だから、知っていたのは電力会社も同様である(【追記2】も参照)。

なお、この冊子が作られた時点で、電力設備や一部原子力施設用に、川崎重工のガスタービンは納入済であった。

Kawasaki_pu_series_nonyu19830630
この納入実績表を読んでいくと電力各社の設備(火力・水力発電所、変電所、制御所)などに並んで、次の施設に納入されている。

・日本原子力研究所トリチウムプロセス研究棟 1984.3 600KW
・日本原子力研究所 1980.12 1000KW
・日本原子力研究所東海村FCA 1980.11 150KW 

川重のガスタービンは原研のお気に入りだったようだ。

上記パンフレットには建設時の知見問題以外に、もう一つ歴史を掘り起こすためのヒントがある。それはガスタービン発電機が商用化された時期で、昭和52年(1977年)である。福島第一原発6号機が運転を開始し、完成式典を祝ったのが1979年12月だが、1979年4月にはスリーマイル島原子力発電所事故が起きていた。東電は他社と同様炉型の違いを材料に安全宣伝に努めたが、彼らなりに教訓を得ようと再点検や調査研究を行っていた。あまり知られていないが、その中には非常用電源設備も含まれる。次に東電技術者として原子力担当副社長を務めた堀一郎の発言を見てみよう。

-東電の原発の安全性についてはどうか-

(中略)今回の事故を契機に原発の安全性に社会的な不安が広まっているので、通産省などとも協議して安全確保に万全を期すことにした。社内に原子力管理体制の再検討委員会(委員長豊田正敏取締役原子力開発副本部長)を設け、福島第一原発について緊急炉心冷却系(ECCS)安全逃し弁、非常電源など安全設備の点検を行い、保守・運転管理基準などについても再確認している。

-原発の定期点検中に故障個所がよく発見されるが-

(中略)この問題については、これまで原子力の専門家が安全点検をやっていたが、今回の事故の経験を生かし、今後は原子力以外の工務・火力の専門家にも原発を見てもらい、より安全な操作、管理方法を追求していくつもりだ。社内におけるこうした原発の見直し作業は可及的速やかに結論を出し、改善すべきところは改善していく。

堀一郎『電力技術者五十年』1988年11月 P176(「安全確保に万全を期す」『日刊工業新聞』1979年4月16日より転載)

福島原発事故後もこの時の再検討が知られていないのは、各事故調がスリーマイルを過酷事故対策の契機と認識しつつも、東電が当時何をしていたのか関心が薄く、事故後相次いでインタビューに答えた豊田正敏氏が、この件は何も語っていないからに他ならない。

事故関連で訴訟を起こしている原告団や検察は、事故調が見逃したこの調査報告を東電に開示するように要求した方が良いだろう。その報告書は発電所内で放射化して眠っているかもしれないが、探し出す価値はあると思う。現代でいう所のバックフィットを検討した可能性はあり得るし、それを行っていれば冷却水の不要なガスタービンの高所設置が選択肢に入るのは自然ではなかろうか。

パンフレットの最後には次のような一文がわざわざ枠線で囲って強調されている。

防災用・非常用発電設備こそ、「転ばぬ先の杖」でなくてはなりません。ご計画にあたっては、その設置場所と、設備の特性を十分にご検討ください。

ただし、実際には、「原子力発電所では浸水は起きない」(詭弁を弄して「非常に確率の低い~」とやってるのも同義)こととなり、事故が起きてからあわてて導入、ピカピカの筐体を撮ってウェブサイトで宣伝するようになった。ああいう写真はどれも見栄えが良いからつい騙されがちになるが、本質を見誤ってはならない。建設する前から知っていたことがばれると責任問題になるから口をつぐんで報告書や証言でも誤魔化しているだけ。

ベテランのエンジニアはしばしば「一般産業以下」と軽蔑しているようだが、その理由はこういう体質にある。

【追記】2014/8/30/21:30

朝日新聞は2011年6月11日「地下に非常電源」米設計裏目に ハリケーン対策だった」と報じているが上記のように米国では地上に配置していた例もあるのでこの説はそれ程の絶対性は持っていない。第一、原発の建屋は(安全に停止できるかどうかは別として)その辺のビルに比べれば遥かに頑丈に造られている。川重のパンフレットでは剥き出しで設置されているが、竜巻が心配なら建屋で覆ってしまえばよい。高所と言っても福島の場合は元からある30mの崖の上にコンクリートの小屋を建てるだけのことだ。

それに、海外で厳重に防備している原発では、1基の原子炉のため非常用発電機を数台配備している例が昔からある。ディーゼルにガスタービンには無い優位性があるのならば、各々2台ずつ配置する等の手もあった。

今日NHKスペシャルでやっていた巨大竜巻やらスーパー台風に脆弱なのは震災後に増備された電源車の類だろう。『科学』2013年5月号でも既に指摘はされている。

【追記2】2014/8/30/23:00

今回紹介したカタログは複数のパンフレットが一つにバインドされているが、総ページは納入実績を除いても50ページに近い。専門誌でも一つの記事が10ページあれば詳しい方だと考えると、このカタログの価値が分かる。

しかし、原発をやっている電力会社が川重のガスタービンについて、このカタログ以上の知見を有していたことは間違いない。こういった産業製品のカタログは、かつてBtoBの場以外での入手機会は無かった。パンフレットに市役所の例が出てくるのも、他の公官庁への売り込みのためである。そんなカタログが平常どのように使われるかを考えると、次のようになるだろう。

通常、メーカーの技術営業は取引関係のある公官庁・インフラ系企業を定期的に回り、挨拶代わりに新製品紹介の時間を取り、帰り際にカタログ一式を渡す。入札が実施される案件では受注のため詳細な見積書を提出し、オーダーメイドの相談に乗り、プレゼンも行なう。たとえ失注したとしても、挽回の活路を求め、追加資料としてあれもこれもと使用可能な場面を想定し何度も日参しただろう。電力側の技術者も、採否を決めなければならない段階では、真剣に資料を読み多様な問い合わせを行なっている筈だ。実際にどこかの施設に採用した場合は言うまでも無い。そのような情報の流れがあり、電力会社や一次メーカーが異常なまでの書類好きでもある以上、電力会社の技術系社員達が非常用発電機の水没リスクを近年まで知らず、何の文書も作った実績が無いということは、特に東電のような最大手のマンモス企業では、絶対にあり得ないのである。

【追記3】2014/9/1/23:00
本文を書いた時点で新潟鉄工がガスタービン発電機に進出していたのかは不明だった。しかし、下記によると、川重が商品化した時期に新潟鉄工も小型のタイプは市場投入していることが確認出来る。70年代末時点で、川重は例外的な存在では無かった。

「陸舶用内燃機関の動向」『燃料協会誌』Vol. 56 (1977) No. 8(PDF

更に興味深いことは、同記事によれば、2000KW程度までのディーゼル機関をトレーラーに積んで移動式の発電ユニットとしてパッケージ化する動きがあったことだ。これは、現在の大容量電源車に繋がる発想と言える。

【追記4】2014/10/3

実は、上記で触れるのを忘れた問題が一つある。それはガスタービンがディーゼルに劣る数少ないデメリット、起動時間の長さである。ディーゼルの場合は10秒以内に収めることが出来るがガスタービンでは40秒前後かかることが一般的だ。品質保証に五月蠅い原子力屋からケチが付くかも知れないので下記にコメントする。

  1. 電源車の到着を待っている間により炉心溶融に近づく位なら、余分に30秒待つことを許容した方が良い。ディーゼルとの組み合わせ(既設サイトならガスタービン増設)で互いのデメリットを補い、共通要因のトラブルを回避する手もある。
  2. 工場向けのUPSではガスタービンと組み合せに応じるとする例もある(「UPSシステムと併せてのご提案も承ります。」と記載)。メーカーカタログを確認すると10000KVA前後の容量を持つ物もある(富士電機の場合、各タイプの仕様書を落とすと分かる)。シーケンスを組む際、UPSが故障しても一定時間後にガスタービンが自動起動するように注意してあれば良い。なお、産業用UPSも70年代より実績のある技術であり、主な重電メーカーが手掛けてきたという意味では、検討機会はガスタービンと同様長期間あったことを付記しておく。
  3. 高所設置可能ならガスタービンに拘らず防振装置付ディーゼルとコスト比較しても良い。

なお、米国向けの輸出を前提とした例だが、2009年、三菱重工は技報で下記のように述べた。

従来プラントでは,外部電源喪失下における事故への対処として,非常用電源設備に対し,十数秒以内の起動時間要求があることから,非常用電源設備には,急速起動タイプのディーゼル発電機が適用されていた.しかしながらUS-APWRでは,高性能蓄圧タンクの採用により,非常用電源設備に対する起動時間要求を100秒以内まで緩和することが可能となったため,ガスタービン発電機を非常用電源設備として採用することとした.

US-APWRにおける電気計装設備の新技術」『三菱重工技報』Vol.46 No.4 (2009)

舞台裏では蓄圧タンク案とUPS案その他との比較検討も実施したと推測する。海外では非常用にガスタービンの設置例は幾つかあり、このような準備があってこそ、福島事故後、各電力会社は急速な設置を行なえたものと思われる。

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コメント

前略、3.11の4周忌が近づきました。最近被災された方と知り合い、今さらながら事故原因の核心に触れると途方にくれます。こんな阿呆なことがまかり通る人達が運用していることは恐ろしいことです。誠に勝手ながら記事をシェアさせて頂きました。事後承諾はお許しいただけない場合は削除いたしますが、周囲への啓蒙に活用させて頂きたいのです。よろしくご検討ください。お願い致します。
神奈川県 秦野市 東田原1038-4  須釜昭次

コメントありがとうございます。
小生も思いを致すところは同じであり、東電の姿勢には憤りを感じています。
シェアについては構いません。出来ましたら小生ブログ記事のURLを貼っていただければと思います。

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