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東電事故調・最終報告書の要旨〈その4〉

2012.07.05

第9章 使用済燃料プール冷却の対応

 《福島第一》

  • 津波の影響を受け、1-5号機と共用プールは全交流電源が喪失したため、使用済燃料プールの冷却機能及び補給水機能が喪失した。また、6号機 については、非常用ディーゼル発電機(D/G)が機能維持したものの、海水ポンプの機能が喪失したため、使用済燃料プールの冷却機能が喪失した。
  • 1号機から6号機の使用済燃料プール及び共用プールの注水・冷却回復は共に必須の事項であるが、時間的な余裕には大きな違いがあった。
  • 特に定期検査中ですべての燃料が使用済燃料プールに貯蔵されていた4号機の発熱量は大きく、3月下旬には燃料上端まで水位が失われることが予想され、冷却が急がれる設備であった。
  • 1、3号機に続いて、3月15日には4号機の原子炉建屋も水素爆発に至った。4号機の使用済燃料プールへの注水も困難になるばかりでなく、爆発原因として4号機使用済燃料プール内に貯蔵されている燃料の状態が懸念された。
  • 使用済燃料プールは格納容器の中にないことや、貯蔵されている燃料集合体数が多いことから、冷却不能に陥り燃料の露出・溶融に至った場合、周辺に及ぼす影響は甚大で、災害規模が更に拡大する可能性も考えられた。
  • 16日に発電所状況の確認のために飛行した自衛隊のヘリコプターに同乗した当社社員が確認したところ、4号機使用済燃料プールの水位が維持されていることが判明した。
  • 原子力安全・保安院が段取りした米国の原子力規制委員会(NRC)の専門家との打合せが行われ、原子力安全・保安院、NRCは4号機の使用済 燃料プールの水位が下がり、燃料が露出していることを主張していたが、当社からは4号機の使用済燃料プールは、4号機原子炉建屋で爆発が生じた15日時点 までに燃料の露出に至るほどの発熱量ではないこと、燃料が露出しているにしては周辺線量などが低いことなどから、露出していないことを主張し、見解が平行 線のまま使用済燃料プールの注水・冷却方法について意見交換した。
  • 自衛隊ヘリコプターによる散水、自衛隊、東京消防庁、警視庁の消防隊による放水などが行われたが、注水の確度、量の確保といった点から長期間にわたり安定して注水できる対応策が求められていた。
  • このような状況の中、使用済燃料プールへの注水が注目された18日頃、ほぼ同時期に3社(プツマイスタージャパン、中央建設、三一重工〈中 国〉)から大型コンクリートポンプ車の利用提案の申し出があり、官邸・国土交通省・警察関係者の協力を得て迅速に福島第一原子力発電所へ搬入し、使用する こととなった。
  • 本店メンバーを中心に運用チーム(キリンチーム)が編成されるとともに、オペレーターが養成された。4号機には、22日からコンクリートポンプ車による注水が開始され、以後、3号機(27日)、1号機(31日)に展開された。
  • 2号機については、消防車による建屋内の配管(燃料プール冷却浄化系)を利用した注水手段が検討され、20日から注水が開始された。
  • 5、6号機においては、共用プールに数千体の使用済燃料が保管されており、冷却手段の復旧が必須であった。工務・配電部門の活動で構内に外部電源が供給され、これを用いて共用プールの冷却復旧(24日)を行うことができた。
  • 以上、使用済燃料プールの対応は、これに失敗した場合に破局的な影響が懸念されるものであったが、冷却を回復することに成功した。特に福島第 一4号機の使用済燃料プールへの注水を行い燃料の冠水を維持したことは、災害規模の更なる拡大を防止したという点で極めて重要な分岐点であった。

 《福島第二》

  • 1-4号機ともに、使用済燃料プールの冷却機能が一時的に失われたものの、原子炉施設保安規定で定める運転上の制限(使用済燃料プール水位:オーバーフロー水位付近、水温:65℃以下)を満足することができた。

第10章 発電所支援

 福島第一原子力発電所においては、電源などの本設設備の復旧活動を行うとともに、本来発電所設備として期待していなかった消防車などを活用するなど、臨機 の対応を行った。このような活動を支援するため、当社のみならず他の電気事業者や協力企業、さらには海外からも物的、人的支援が行われた。

 《問題点》

  • 地震災害による路面陥没などの道路事情の悪化や通信環境の悪化といった影響もあるが、特に放射性物質による屋外汚染などにより、発電所への輸送力確保の難航という原子力災害特有の影響が加わり、これが円滑な緊急輸送に対する妨げとなった主要因であった。

 《評価できる点》

  • 福島第一原子力発電所の炉心損傷事象を未然に防止することはできなかったが、外部電源の復旧はより安定的な電源の確保に貢献した。その復旧工 事は余震の発生や津波の恐れが継続し、水素爆発が発生するという厳しい環境下で工務部や配電部が1つのチーム(固まり)として対応したことにより復旧が可 能になったものと考えられる。
  • 最重要課題の一つであった福島第一4号機の使用済燃料プールの注水・冷却について単なる大型コンクリートポンプ車の調達ではなく、当社本店メ ンバーを中心に東電工業、東京エネシス、日立GEニュークリア・エナジーなどの協力を得て、対応チームを編成し、輸送からポンプ車改造、訓練後の注入作業 まで一貫して行い、早期に注入・冷却に成功している。
  • 福島第二原子力発電所では、津波で使用できなくなったポンプの交換用モータを、三重県から自衛隊の飛行機で輸送した。三重県の工場から小牧基 地までは、モータを2時間程度で企業側が陸送したが、小牧基地から福島空港、福島空港から広野町役場までは自衛隊による一貫した輸送が行われたことでス ムーズな輸送が行われた。広野町役場で福島第二側に引き渡され、自衛隊の尽力で短時間での輸送に成功した。混乱した事態においては、今回のようにできるだ け一組織による一貫した輸送が望ましいと考えられる。

第11章 プラント爆発評価

 爆発の原因は原子炉内の冷却水が失われ、燃料が露出したことによって発生した水素によるものが主体であると考えられる。

  • 福島第一1号機及び3号機の原子炉建屋での爆発は、メディア映像に残されており、爆発発生時刻が特定されている(1号機:3月12日15:36、3号機:14日11:01)。
  • 2号機と4号機に関しては、ほぼ同時刻(15日6時14分頃)に大きな衝撃音と振動が確認されており、2号機では圧力抑制室の圧力指示値がダ ウンスケールしていること、4号機では原子炉建屋最上階が損傷していることが確認された。このため、2号機は圧力抑制室で、4号機では原子炉建屋上部で爆 発が発生した可能性があるとの見方も出ていた。
  • 2号機及び4号機の爆発発生の状況を把握するため、福島第一原子力発電所敷地内に設置されている仮設の地震観測記録計のデータを分析した。
  • 爆発による振動は15日6時12分に記録されているものだった。
  • 2号機からの距離で整理した場合はデータに関連性を見いだせないが、4号機からの距離で整理した場合はP波、S波ともに精度良く線形になることを確認した。したがって、当該の振動は4号機の爆発によるものと推定される。
  • 2号機については、4号機の爆発音と震動を確認後、圧力抑制室の圧力指示値がダウンスケールし、発電所対策本部へ「0MPa[abs]」と伝えられたため、「2号機の圧力抑制室付近で爆発的な事象が発生した可能性がある」と誤って認識したものと考えられる。
  • 2号機については、後日に行ったロボットを用いたトーラス室(圧力抑制室)の目視確認では、損傷は見られず、爆発的な現象の形跡は認められない。
  • また、圧力抑制室の圧力計が0MPa[abs](真空)に低下することは考え難い。後日の調査で、原因は圧力計の故障と考えられる。
  • 2号機で水素爆発が発生しなかった要因の1つに、原子炉建屋最上階のブローアウトパネルの開放が挙げられる。ブローアウトパネルの開放は1号 機の水素爆発の衝撃で偶然発生したものと推定しているが、この開放により水素が建屋外に放出され、建屋内に滞留する水素が抑制された可能性は高いと考えら れる。
  • 3号機原子炉建屋爆発の原因は、格納容器から直接的に原子炉建屋へ漏えいした水素が主体的であると想定される。1号機の場合も3号機と同様と考えられる。
  • 4号機の爆発は、3号機の格納容器からの水素を含むベント流が排気筒合流部を通じて4号機原子炉建屋に蓄積し、発生したものと考えられる。

 《水素爆発防止への取り組み》

 原子力発電所における水素爆発については、原子炉で発生した水素が格納容器に蓄積し爆発する危険性については認識しており、設計上も考慮していた。このた め、格納容器内を不活性ガスである窒素雰囲気とすること、可燃性ガス濃度制御系を設置し水素と酸素を再結合させることで水素量を低減できる対策を講じてい た。加えて、圧力抑制室ベントの実施により、水素を放出することでも対応できると考えていた。このため、格納容器から水素が原子炉建屋に漏えいし、原子炉 建屋で水素爆発が発生するとの認識は持っていなかった。従って、3月12日に発生した1号機原子炉建屋での水素爆発は想定できていなかった。

第12章 放射性物質の放出評価

  • 今回の事故では、事象の進展に伴い、格納容器ベント、原子炉建屋の爆発などがあり、空気中への放射性物質の放出に至っており、大気中に放出された放射性物質の大半は、これら3月中に発生した事象に伴い放出されている。
  • また、4月に発生した福島第一2号機の取水口付近からの放射性物質を含む汚染水の海洋への流出をはじめとし、海洋への排出基準を超える高濃度の放射性汚染水の海洋放出が4件発生している。

 《放射性物質の大気放出》

  • 1-3号機ではベント操作を行っているが、飯舘村など、福島第一原子力発電所からみて北西方向の地域の汚染に関与するような大量の放射性物質放出はなかったものと推定される。
  • ベント時に放出された放射性物質は、フィルタと同等程度の効果を有する圧力抑制室のスクラビング効果によって相当程度除去され、放出段階では低減されていたと考えられる。

 《福島第一原子力発電所から北西方向の地域の汚染要因》

  • 2号機において朝方確認された白い煙が15日9時40分頃に増加していることが確認され、同時間帯には正門付近での線量が 10,000μSv/h 程度まで増加していること、同日7時から11時の間に2号機の格納容器圧力が大幅に低下していることから、放出箇所は2号機の可能性が高いと考えられる。
  • 2号機から放出された蒸気(「蒸気雲」)は初め、正門を含む南南西の方向へ向かっており、この移動によって正門付近の線量率が急激に上昇した。その後、15日12時辺りから風向が変化し、福島第一原子力発電所からみて北西方向の高汚染地域の方向に蒸気雲が流れていった。
  • 北北西方向に流す風向は同日23時頃まで続いており、蒸気雲は長時間にわたり上空を浮遊していたと考えられる。これらの蒸気雲は、同時間帯に 観測された降雨の影響で、浮遊していた放射性物質が地表へ沈着し、福島第一原子力発電所からみて北西方向の地域に高い汚染をもたらしたものと推定する。

 《放射性物質の海洋への放出》

  • 3月11日の大津波により、タービン建屋については全号機が海水により浸水している。当初、どの程度の海水が各号機のタービン建屋に流れ込んだかは不明であるが、4号機タービン建屋地下階が一番多く、その他は場所にもよるが比較的少ない量と想定される。
  • 事故発生直後は、原子炉及び使用済燃料貯蔵プールの冷却を最優先に復旧活動を展開していた。原子炉へ注水した水は、まずは格納容器内に溜ま り、格納容器から漏れたとしても気密性の高い原子炉建屋に留まるものと考えていたが、注水を長期間継続すれば、いずれは原子炉建屋から他の建屋へあふれる 可能性もあることは認識していた。しかし、3月中に原子炉へ注水した水がタービン建屋に流入してくることまでは想定していなかった。

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  1. タービン建屋への汚染水流入
    • 3月24日、3号機タービン建屋地下階で高線量の水が確認された。1、2号機のタービン建屋に滞留している水についても、3号機と同様に高濃度の汚染水であることが判明した。
  2. 高濃度汚染水流出の危険と保管場所確保の緊急性
    • 各号機のタービン建屋は、海水配管を収納したトレンチや電源ケーブルを収納したトレンチなどとつながっており、タービン建屋の高濃度の汚染水がトレンチ内に流入している可能性が高かった。
    • タービン建屋地下階の水位が上昇した場合、高濃度の汚水が海洋へ流出するリスクが懸念された。
    • 移送先を検討したところ、約3万2,000立方メートルの貯蔵容量を持つ集中廃棄物処理建屋が最有力となった。しかし津波によって、 すでに約1万6,000立方メートルの海水が滞留していた。1-3号機のタービン建屋に存在する約6万立方メートルの高濃度汚染水をできる限り多く移送す るためには、低濃度汚染水をさらに別の場所に移送するか、もしくは海洋放出し、高濃度汚染水を移送するスペースを確保することが不可避であった。
  3. 特別プロジェクト全体会議での対応検討
    • 3月25日、当社は、高濃度の汚染水処理の問題を一元的に検討するためのチームを編成した。27日から、様々な課題に対して官邸、原 子力安全・保安院やメーカーなども参加して特別プロジェクト全体会議が毎日開催されることになり、その中で高濃度汚染水の状況説明や対応方針も相談するこ とになった。
    • 29日、タービン建屋排水の回収・除染チームは、特別プロジェクト全体会議において、集中廃棄物処理建屋に滞留した低濃度汚染水を海洋へ放出し、空いたエリアに1-3号機タービン建屋の高濃度汚染水を受け入れることを提案した。
    • 4月1日、特別プロジェクト全体会議において、細野補佐官から、海水(滞留水)の緊急放出は絶対にあり得ない選択であり、必ず処理を 行うことが最重要課題と認識すること、長期的に排水をどのように処理するのかをしっかり検討することが重要であり、国民に対しまき散らしイメージを植え付 けないよう取り組むよう指示があり、海洋放出の実施に関する了解を得られないまま時間が経過した。
    • そのため、4月2日より集中廃棄物処理建屋の低濃度汚染水を、原子炉への注水を実施していない4号機タービン建屋地下に移送を開始し、集中廃棄物処理建屋に高濃度汚染水受け入れのためになるべく大きい貯蔵容量を確保することとした。
  4. 2号機取水口スクリーン(除塵装置)付近からの高濃度汚染水の流出
    • 4月1日、当社社員が2号機タービン建屋の海水配管トレンチの立坑開口部で、線量の高い場所があることに気がついた。
    • 翌2日9時30分、あらためて付近をサーベイした保安班が、2号機電源ケーブルを納めているピット内に1,000mSv/hを超える水が溜まっていること、スクリーンエリアのコンクリート(厚さ約1.5m)を貫通して海洋に流出していることを確認した。
    • 海洋汚染を最小限に食い止めるため、コンクリートや高分子ポリマーなど、あらゆる手段で直ちに止水処理を試みたが、なかなか有効な手段が見つからなかった。
    • 止水により当該箇所からの漏えいを止めることができても、ピットからの溢水や別の場所からの漏えいの危険性もあり、安定して保管できるタンクや建屋に高濃度汚染水を一刻も早く移送し、タービン建屋の汚染水水位を低下させることが必要となった。
  5. 6号機建屋内への地下水流入による電源喪失の危険性
    • 6号機については、タービン建屋に津波由来の海水が流入していることに加え、地下水が建屋を貫通している配管などのシール部を通じて 廃棄物処理建屋などに流入して滞留水が増加しており、建屋内の水を排出できなければ、電気設備や建屋に影響が出るのは時間の問題であると認識していた。
  6. 低濃度汚染水の海洋放出による高濃度汚染水の保管場所確保など
    • 4月4日9時、統合本部全体会議(海江田大臣、細野補佐官出席)において、福島第一の発電所長より以下の報告とともに、問題提議がなされた。 * 集中廃棄物処理建屋から4号機タービン建屋へ低濃度汚染水を4月2日から移送していたが、4号機と3号機のタービン建屋がどこかでつながっている可能性が あり、3号機タービン建屋に汚染水が流入し、3号機の立坑水位が上昇した。 * 2号機の高濃度汚染水の流出が続いており、これを止めることに加えて、高濃度汚染水の移送先と考えていた集中廃棄物処理建屋の低濃度汚染水の処理が一番重 要な課題であり、対応方針を至急検討してほしい。 * 5、6号機は地下水が建屋貫通配管のシール部を通じて流入している可能性があり、5、6号機は原子炉に注水していないにもかかわらず、いろいろな場所の水 位があがってきており、地下水の建屋内への流入の可能性は極めて高い。 * 6号機建屋周辺の地下水が建屋内のHPCSディーゼル発電機室や重要な電気品室に流れ込んで来ており、5、6号機そのものの健全性に大きな影響を与える状 況となっている。(屋外にタンクを作っている時間もない) * (汚染水を移送する場所もなく、低濃度汚染水を放出することもするなと)手足を縛られた中で頑張れと言われても、到底頑張れる状況にない。何らかの判断を してもらわないと5、6号機も含めて設備の健全性の問題になることから、6号機建屋周辺の地下水(雨水なども含まれる)の運用についても至急検討してほし い。
    • 9時40分、統合本部のTV会議終了後、海江田大臣のところに関係者が集まって協議し、大臣から発電所のためにやれることを検討し、実施するよう要請があった。
    • 9時55分、本店6階TV会議室において、影響評価書のドラフトの修正作業を開始した。検討内容としては、▽5、6号機サブドレン ピットの地下水の海洋放出を追加(地下水排水量1,500立方メートル)▽集中廃棄物処理建屋からの海洋放出期間について、10日→5日に変更、などを実 施し、適宜、原子力安全・保安院に説明を行った。
    • 13時10分、原子力安全・保安院が当社に対して報告徴収を行い、「報告書の提出を受けて海洋放出がやむを得ないものと判断する」との方針について、海江田大臣から基本的な了解を得た。その際、同席していた細野補佐官から官邸の了解をとるとの話があった。
    • 15時直前、報告書がまとまり、最終的に海江田大臣に以下の内容を説明した。 * 低濃度汚染水等の海洋放出に伴う影響として、近隣の魚類や海藻を毎日食べ続けるとして評価した場合、成人の実効線量は、年間約0.6mSvと評価(一般公衆の線量限度:1mSv/年) * 評価結果において人の健康への有意な影響はなく、放出される低濃度の汚染水などの放射能量は高濃度の放射性廃液の放出よりも十分に小さいものであることから、リスク管理上、合理的な措置である。
    • 大臣より、海洋への影響をなるべく少なくなるようにとの指示があり、直接、放水口の南側に放水するルートとした。
    • 15時、当社から原子力安全・保安院へ、原子炉等規制法第67条第1項に基づく、海洋への放出に係る経緯、影響評価、放出の考え方についての報告を行った。
    • 原子力安全・保安院は原子力安全委員会に助言を要請し、15時20分、以下の助言を受け、当社に判断を伝達した。 * 放出水の放射性物質の濃度、放出量を確認すること * 放出時点の海洋の状態を確認しておくこと * 放出前後の海水モニタリングを実施すること * 上記の情報も踏まえて適切に影響評価を行うこと
    • 当社の報告書に対して原子力安全・保安院より了解を得たことにより、当社(武藤副社長が本店対策本部の本部長を代行して)は海洋放出の実施について最終的に判断した。
    • 4月4日16時の官房長官定例記者会見において、枝野官房長官が海洋放出を実施することを発表した。
    • 集中廃棄物処理建屋内に溜まっていた低濃度の汚染水については、4日19時3分から放水口の南側の海洋への放出を開始し、10日17時40分までに放出を完了した。
    • 5号機及び6号機のサブドレンピットに留まっていた低濃度の地下水については、4日午後9時から5、6号機放水口より海洋への放出を開始し、9日18時52分までに放出を完了した。
    • 海洋放出にあたっては、当社も記者会見を行うとともに、協定に基づく通報連絡について福島県及び発電所周辺5町に実施した。また、協定はないものの、全国漁業協同組合連合会及び福島県漁連に対しては、海洋放出する旨、事前に情報を提供した。
    • 今回の海洋放出については、緊急避難的に行ったものであるが、広く周辺県の方々にもご不安やご迷惑をおかけしていることを思えば、広報や関係者への情報の提供が十分ではなかったと考える。

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(続く)( 第1回 | 第2回 | 第3回 | 第4回 | 第5回 )

 

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