４ ＥＰＺについての技術的側面からの検討 - 15年戦争資料 @wiki

「原子力施設等の防災対策について」原子力安全委員会
付属資料

４ ＥＰＺについての技術的側面からの検討

（付属資料４）
第３８回原子力発電所等周辺防災対策専門部会
（平成１２年３月２８日）
資料３８－２に基づく
ＥＰＺについての技術的側面からの検討

（小見出しは引用者）

「第３章 防災対策を重点的に充実すべき地域の範囲」において、防災対策を重点的に充実すべき地域の範囲（ＥＰＺ）として、各原子力施設の種類毎に、施設を中心とした距離のめやすを示し、具体的な防災計画を作成する地域については、これを基準に人口分布、行政区域、地勢等を考慮して定めることを提案した。

このめやすの距離を提案するために、技術的側面においては原子力施設からの距離と周辺住民等の被ばくの低減のために必要な措置をとるための判断に用いる指標線量との関連を検討した。

Ⅰ 原子力発電所等のＥＰＺについて

（昭和５５年６月に検討されたものであるが、今回の事故等を踏まえても変更の必要はないものと考える。）

１．（基本拡散式から求められた線量）

第１図及び第２図に、昭和52年６月14日原子力委員会が決定した「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」（本指針については、昭和55年10月の原子力安全委員会発足に伴い原子力安全委員会が引き継ぐ）における基本拡散式から求められた線量の相対値対風下軸上距離の関係を、それぞれ外部全身被ばくと小児甲状腺被ばくについてまとめたものを示す。

両図は、最も高い線量を与えることとなる地表面放出、Ｆ型の大気安定度において放出源から500ｍの距離における線量を１とした場合の放出源から風下方向への距離による線量の低減割合を示すものである。ケーススタディとして両図には、最も拡散しにくい型の大気安定度Ｆ型と最も拡散しやすい型の大気安定度Ａ型の両方の拡散傾向について地表面放出と地上高100ｍ放出を選び示した。

なお、風速は１m/sとした。

図１

図２

２．（ＢＷＲとＰＷＲの線量と風下距離の関係）

第３図から第６図までに沸騰水型原子力発電所（ＢＷＲ）及び加圧水型原子力発電所（ＰＷＲ）についての線量と風下距離の関係を示す。

これらの図を求めるに当たって放出条件としての放出高さはＢＷＲは100ｍ、ＰＷＲは60ｍとし、放出継続時間は24時間とした。気象条件については、厳しい条件を用いるとの観点から原子力発電所サイトの気象観測資料をもとに各サイトの各方位毎の24時間毎の年間の相対濃度を算出し、各相対濃度を小さい順番に累積し、その累積出現頻度が97％に当たる相対濃度を与える24時間以内の気象条件を選定した。

この放出条件及び気象条件を用い、ＢＷＲ及びＰＷＲ別に単位放出率当りの最大線量と距離との関連を求め、放出源から８km及び10kmの距離において防護対策指標の下限値（外部全身線量10mSv及び小児甲状腺の等価線量100mSv）となる希ガス及びヨウ素の放出量を求めた。

したがって、これらの図に示される線量と距離の関係を示す拡散条件のパターンは、現実にはめったに遭遇しない厳しいもの（線量を高めに与えるもの）であることに留意すべきである。

• (1) 第３図は、ＢＷＲ発電所の拡散条件において放出源から10kmの距離で防護対策指標の下限値（外部全身線量10mSv及び小児甲状腺の等価線量100mSv）となる希ガス及びヨウ素の放出量を示したものである。
• (2) 第４図は、第３図と同様なものを放出源から８kmの距離について示したものである。
• (3) 第５図は、ＰＷＲ発電所の拡散条件において放出源から10kmの距離で防護対策指標の下限値（外部全身線量10mSv及び小児甲状腺の等価線量100mSv）となる希ガス及びヨウ素の放出量を示したものである。
• (4) 第６図は、第５図と同様なものを放出源から８kmの距離について示したものである。これらの結果は、放出源から８km及び10kmの区域の外側において屋内退避を必要とするような放出量は、炉内内蔵量に対して希ガス100％及びヨウ素50％が格納容器内に放出された際、格納容器から環境中に放出される量を相当に上廻る大きさでなければならないこと、また、その際８kmと10kmとで対応する放出量に顕著な差はないことを示している。

図3

図4

図5

図6

３．（スリーマイルアイランド原子力発電所の事故）

昭和54年３月28日に発生した米国のスリーマイルアイランド原子力発電所の事故は、現在までの軽水型原子力発電所の事故としては、最悪のものとされ、緊急時対策が講じられた例である。実際には、周辺公衆の個人の最大線量は、ＴＭＩ敷地に最も近い居住区域において事故期間中屋外に連続的に居続けたと仮定して、外部全身最大線量100mrem（１mSv）以下と推定されている。

この事故の全期間中に放出されたとされている希ガスの全量は、1.8×10６Ｃi(6.7×10１６Ｂq)(ガンマ線0.5MeV換算値)(ロゴビン報告（NUREG／CR－1250）)とされているが、この放出量の大部分は事故発生後７日間にわたり放出された。ここでは、この放出量と同じ量の希ガスが、１日間で連続的に放出され、かつ、前述のＰＷＲ型発電所で用いた現実にはめったに遭遇しない線量を高めに与える気象条件を使用して解析を行うと、外部全身線量は、10 km地点で７mSv程度、８km地点で ９mSv程度となり、当該区域の外側では、退避措置が必要となるような事態に至ることはないものと考えられる。

なお、ＴＭＩ事故で、環境へ放出された放射性物質は、大部分が放射性希ガスであり、放射性ヨウ素は、殆んど施設内に止まっていた。

４．（チェルノブイル原子力発電所の事故）

昭和61年４月26日に発生した旧ソ連のチェルノブイル原子力発電所の事故においては大量の放射性物質が環境中に放出され、このため周囲30kmにわたって住民の避難が行われた。

この放射性物質の大量放出は、事故発生直後に原子炉の上部構造、建屋等が重大な損傷を受け、この結果、放射能の「閉じ込め機能」が事実上完全に失われたことに加え、炉心の黒鉛が燃焼し、火災となって放射性物質の高空への吹上が生じて発生したものである。

この事故は日本の原子炉とは安全設計の思想が異なり、固有の安全性が十分ではなかった原子炉施設で発生した事故であるため、我が国でこれと同様の事態になることは極めて考えがたいことであり、我が国のＥＰＺの考え方については基本的に変更する必要はないと考える。

（参考資料）
ソ連原子力発電所事故調査報告書
（昭和62年５月28日 原子力安全委員会ソ連原子力発電所事故調査特別委員会）

Ⅱ 試験研究炉のＥＰＺについて

１．(試験研究炉についての放出量と風下距離)

第７図から第10図までに、試験研究炉についての、外部全身線量（γ線）10mSv又は小児甲状腺の等価線量（ヨウ素）100mSvを与える放射性物質の放出量と風下距離の関係を示す。

これらの図を求めるに際し、放出高さは設置許可申請書を基にし、放出継続時間は、閉じ込め機能との関連から、低出力炉（熱出力500kW未満）用としては１時間、中・高出力炉（熱出力500kW以上）用としては24時間とした。気象条件は、代表的に日本原子力研究所東海研究所又は大洗研究所の気象観測資料をもとに、「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」（昭和57年原子力安全委員会決定）を適用し、各方位毎の各距離毎の相対濃度を算出し小さい順番に累積して、その累積出現頻度が97％に当たる相対濃度を与える気象条件を選定した。したがって、この気象条件は現実にはめったに遭遇しない厳しいものである。

この放出条件及び気象条件を用い、低出力炉及び中・高出力炉別に外部全身線量 10mSv又は小児甲状腺の等価線量100mSvを与える放射性物質の放出量と距離との関連を求めた。

(1) (放出高さ（20～80ｍ）をパラメータとして)

第７～８図は、中・高出力炉用の放出継続時間（24時間）において、防護対策指標の下限値（外部全身線量10mSv及び小児甲状腺の等価線量100mSv）となる希ガス及びヨウ素の放出量を、放出高さ（20～80ｍ）をパラメータとして示したものである。

(2) (放出高さ（0～10ｍ）をパラメータとして)

第９～10図は、低出力炉用の放出継続時間（１時間）において、防護対策指標の下限値（外部全身線量10mSv及び小児甲状腺の等価線量100mSv）となる希ガス及びヨウ素の放出量を放出高さ（0～10ｍ）をパラメータとして示したものである。

これらの結果は、ＥＰＺの外側において実効線量が10mSvとなるような放出量は、安全審査における立地評価のための最大想定事故等の際に環境中に放出される量を相当程度に上回る大きさでなければならないことを示しており、熱出力毎に設定したＥＰＺについて、それぞれ十分な余裕を持って設定されていることを確認した。

また、特殊な試験条件等を有する施設である日本原子力研究所（東海）のＪＲＲ－４（濃縮ウラン軽水減速冷却スイミングプール型試験研究炉）、日本原子力研究所（大洗）のＨＴＴＲ（低濃縮二酸化ウラン被覆粒子燃料黒鉛減速ヘリウムガス冷却型高温工学試験炉）、日本原子力研究所（東海）のＦＣＡ（濃縮ウラン・プルトニウム燃料水平二分割型高速炉臨界実験装置）、㈱東芝のＮＣＡ（低濃縮ウラン軽水減速非均質型臨界実験装置）については、個別に検討を行いＥＰＺを設定した。

図７

図８

図９

図１０

Ⅲ 処理施設のＥＰＺについて

（平成６年８月に検討したものであるが、今回の事故等を踏まえても変更の必要はないものと考える。なお詳細については「再処理施設周辺の防災対策を重点的に充実すべき地域の範囲について」（平成６年原子力安全委員会了承）による。）

再処理施設の万一の事故を想定すると、放射性エアロゾルの放出を念頭にいれておく必要があるが、ＥＰＺの検討に当たっては、エアロゾルについても「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」（昭和57年原子力安全委員会決定）の拡散式を適用できると考えられる。

第11図に、六ヶ所再処理施設について試算した線量と風下距離の関係を示す。

これらの図を求めるに当たって放出条件としての放出高さは150ｍとし、放出継続時間は24時間とした。気象条件については、厳しい条件を用いるとの観点から、サイトの気象観測資料をもとに、各方位の24時間ごとの相対濃度を１年間に亘って算出し、各方位において相対濃度を小さい順番に累積し、その累積出現頻度が97％に当たる相対濃度のうち最大相対濃度を与える24時間の気象条件を選定した。

この放出条件及び気象条件を用い、主要な核種を全て包絡するとの観点から、溶解槽における臨界の場合に放出されると評価される核種を対象に、放出源から５kmの地点において、実効線量が10mＳvとなる放射性物質の放出量を、それぞれの核種の単独放出を仮定して求めた。得られた放出量を第11図に併せて示す。

図１１

Ⅳ　核燃料施設等のＥＰＺについて

核燃料施設等(加工施設、臨界量以上の核燃料物質を使用する使用施設、廃棄施設)については、放射性エアロゾルの放出を念頭にいれておく必要があるが、これについては再処理施設に係るＥＰＺの考え方が参考となる。また、ＥＰＺの妥当性を検証するために念のため臨界事故についても考慮することとするが、これらの施設で臨界事故の発生の可能性を直ちに示すものではない。

これらの考え方を踏まえ、核燃料施設等のＥＰＺについて施設の特質等に着目して検討を行った。

１．（核燃料施設等の場合）

第12～13図に、核燃料施設等についての、実効線量と風下距離の関係を示す。

これらの図を求めるに当たっての放出条件としての放出高さは地上放出（０ｍ）とし、放出継続時間は１時間とした。気象条件は、代表的に日本原子力研究所東海研究所の気象観測資料をもとに、各距離毎に、方位毎の毎時刻の相対濃度を１年間にわたって算出し小さい順番に累積して、その累積出現頻度が97％に当たる相対濃度のうち最大の濃度を与える気象条件を選定した。

この放出条件及び気象条件を用い、代表的な核種として、濃縮度５％のウラン及びプルトニウムについて、放出源から500ｍ及び50ｍの距離において実効線量が10mSvとなる放出量を求めた。

これらの拡散条件のパターンは試験研究炉の場合と同様、現実にはめったに遭遇しない厳しいものである。

• (1) 第12図は、濃縮度５％ウラン及びプルトニウムについて、500ｍの地点で実効線量10mSvとなる放出量を示したものであり、濃縮度５％ウランの場合は15kgＵ、プルトニウムの場合は260mgPuとなる。
• (2) 第13図は、濃縮度５％ウラン及びプルトニウムについて、50ｍの地点で実効線量10mSvとなる放出量を示したものであり、濃縮度５％ウランの場合は280gＵ、プルトニウムの場合は4.7mgPuとなる。

これらの結果は、ＥＰＺの外側において実効線量が10mSvとなるような放射性物質の放出量は、安全審査における立地評価のための最大想定事故等の際に環境中に放出される量を相当程度に上回る量でなければならないことを示している。

計算に当たっては、特に臨界事故の場合にその放出放射性物質の大部分を占める極短半減期核種の、風下方向への時間減退による効果を無視している。

したがって、実際には、遠方になるに従い実効線量がより小さくなる。

万一の事故時においては、これらの核種が事故の形態に応じた割合で放出されることになるが、この計算の結果は、極めて大量の放出量を想定しなければ５kmの地点において実効線量が10mSvになることはないことを示しており、例えば臨界事故の場合においては、硝酸ガドリニウム溶液の注入等の事故拡大防止対策がなんらないまま、10２０fissionsを相当に上回るような事故規模にならなければこのような事態に至ることがないことを示している。

図１２

図13

２．（仮想的な臨界事故）

第14～15図に、仮想的な臨界事故の影響の評価を示す。
これらの図を求めるに当たって使用した条件は以下のとおりである。

○臨界事故の規模・態様

• 総核分裂数：10１９個：ＪＣＯ東海事業所臨界事故の規模（2.5×10１８Fission）を上回るものであり、また米国においても臨界事故の影響を検証する際に用いられているものである（NRC Regulatory Guide 3.34及び3.35）。濃縮度５％ウランの溶液系で発生したと仮定して、線源は臨界質量の体積である75リットル（60kgU）の球形とし、時間分布は初期バーストが0.5秒間に1.0×10１８個、その後10分間隔で 1.9×10１７個の核分裂反応が４７回発生して、８時間継続するものとする（NRC Regulatory Guide3.34の条件を使用）。

○施設からの放射線による被ばく

• 考慮する被ばく：核分裂反応による中性子線、γ線、これらにより発生する二次γ線について１cm線量を一次元Ｓｎ計算コードＡＮＩＳＮで計算し求めた。
• 遮へい・減衰条件：ウラン溶液、臨界事故が発生した設備等（ステンレス鋼厚さ３mmと設定）、施設内外の構造物等（施設遮へいだけでなく、周辺構造物等の効果も含め、コンクリート厚さ30cm相当と設定）、空気中に含まれる平均的な水蒸気（１ｍ３当たり15g）による遮へい・減衰を考慮した。

○施設から放出される放射性プルームによる被ばく

• 考慮する被ばく：核分裂生成物のうち、希ガス100％、ヨウ素25％が８時間のうちに放出されると仮定する（同NRC Regulatory Guide 3.34）。
• 放出条件：放出高さは地上放出（０ｍ）とした。建屋内の換気率等を考慮して、施設から放出されるまでの時間を10分間と設定し、その間の減衰を考慮した。
• 気象条件：代表事例として、放射性物質の放出計算と同様、日本原子力研究所東海研究所（茨城県東海村）の累積出現頻度97％を用いた。また、地上放出であるため、建屋等の風下方向の投影面積（代表例として1,000㎡の矩形と設定）による補正を行った。

(1) 第14図は、施設からの放射線による外部全身線量と距離の関係を示したものである。
(2) 第15図は、施設からの放出された希ガス及びヨウ素による外部全身線量及び小児甲状腺の等価線量を示したものである。

図14

図15

これらの結果は、施設から風下距離500mにおいて、外部全身線量についての防護対策指標の下限値である10mSvを下回るが、小児甲状腺の等価線量についての防護対策指標の下限値である100mSvを計算上は超え、120mSv程度となることを示している。

しかしながら、これらの結果を求めるに当たっては、臨界事故の規模を総核分裂数1.0×10１９個とし、施設から放出される放射性プルームによる被ばく量の計算では、核分裂生成物のうちヨウ素25%が放出されると仮定するなど十分な余裕を持った仮想的な臨界事故を仮定している。

よって、ICRP1990年勧告の取り入れを踏まえても、従来の加工施設等のＥＰＺのめやすの距離である500mは、十分な余裕を持って定められた距離であり、変更の必要はないものと考える。

なお、ＪＣＯ東海事業所臨界事故では、核分裂総数2.5×10１８個、核分裂生成物のうちヨウ素5%以下が施設内に放出された。

廃棄施設においては、臨界事故の発生の可能性は考えられない。

３．平成11年９月30日に発生したＪＣＯ東海事業所臨界事故は、我が国で初めて周辺住民の避難や屋内退避等の対策が講じられた事故である。

この臨界事故は、濃縮度18.8％の硝酸ウラニル溶液16.6kgＵを形状管理されていない沈殿槽に注入した結果発生したものであり、この臨界による総核分裂数は2.5×10１８個と評価されている。

この事故による周辺環境の影響について、大気中に放出された放射性物質（希ガス及びヨウ素）による影響は、周辺環境の中で最も大きな線量となる地点の実効線量が0.1mSv程度と評価されており、また、臨界反応により生じた中性子線、ガンマ線による放射線量が、臨界反応収束までの約20時間の積算で、80ｍの地点で92mSv、200ｍの地点で7.9mSv、500ｍの地点で0.29mSvと評価されている。このことから、実際の臨界事故の際には、周辺環境の建屋等が大きな遮へい効果を有し、上記の計算結果以上に距離による低減が期待できると考えられる。

なお、この事故では、核分裂によって生成した希ガス及びヨウ素は、環境にはほとんど放出されず（希ガス約8×10１２Bq/h、ヨウ素約1×10１１Bq/h）、沈殿槽のほか施設内に止まっていたと推定されている。

（参考資料）
ウラン加工工場臨界事故調査委員会報告
（平成11年12月24日 原子力安全委員会ウラン加工工場臨界事故調査委員会）

Ⅴ ＥＰＺに係るその他の検討事項

(1) 最低限のＥＰＺの考え方

ＥＰＺ検討の対象とした施設には、災害に至るような異常事象がほとんど考えられず、屋内退避等の住民の防護措置を必要とするような範囲をあえて想定することが困難な施設もあるが、このような施設においても、防災対策の実施面の観点からは、念のため、ある程度の裕度を持ってあらかじめ対策を準備しておくことが重要と考えられることから、その範囲としては50ｍ程度が適当とした。

(2) 施設敷地内にＥＰＺが包含される場合等の防災対策の考え方

施設のＥＰＺが事業所敷地内に包含される場合、当該施設の事故により、事業所外で屋内退避を必要とするような被ばくが生じることは基本的には考えられない。

したがって、その場合、当該施設に係る事業所外での対応については、発生した事故の通報連絡、住民広報等の措置を準備しておけば十分と考えられ、住民に対する防護措置や緊急時医療等の準備を講じておく必要はないと考えられる。また、緊急時モニタリングについては、住民の防護措置の検討という観点以外に、周辺環境への影響の確認の要素もあるため、ある程度の体制を準備しておくことも必要であると考えられる。

また、ＥＰＺ内に住民等が居住しないことが明らかな場合には、同様の考え方が適用できる。

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