1. 第１回原因究明等委員会以後2. 内水槽および外水槽関連増倍管等の被害

① 内水槽② タンクライニングおよび岩盤に関する被害

3. 原因究明：最初の増倍管の爆縮① 最初の増倍管の同定② ９本の履歴等③ 交換球の目視検査及び強度等試験④ ストック球の目視検査及び強度等試験⑤ 増倍管保持金具の締め付け不良に関する考察⑥ 作業手順等に関するアンケート結果⑦ 底面ステンレス板浮き上がりに関する考察⑧ 底面作業について⑨ 結論

4. 原因究明：衝撃波の発生と伝播① 再現実験② シミュレーション結果③ シミュレーションと再現実験との比較④ 結論

5. 今後の対策について① 作業手順の改良② 衝撃波防止ケース③ 高耐水圧増倍管の開発

6. 結論

スーパーカミオカンデ事故等報告、その二

内水槽関係

破壊増倍管数： ６７７７　（１１１４６本中、５０ｃｍ径）使用可能増倍管数： ４３６９電子回路： 被害なし高電圧回路： 被害なしケーブル： 不明（ほとんど使用可能と思われる）増倍管取り付け金具： 多数黒プラスチックシート： 要全数取り替え（注１）

外水槽関係破壊増倍管数： １１００　（１８８５本中、２０ｃｍ径）使用可能増倍管数： ７８５電子回路： 被害なし高電圧回路： 軽微な被害波長変換板： ７００　（１８８５中）（注２）タイベックシート： 要全数取り替え（注３）ケーブル： 不明（ほとんど使用可能と思われる）増倍管取り付け金具 多数

被害のまとめ

タンクライニングおよび岩盤に関する被害亀裂　　漏水：４．２トン / 時

ソナー検査による場所の特定：　３カ所に絞るが目視では特定できず衝撃波及び水流によるライニング、岩盤への大規模な被害はないと考えられる

　壁面での衝撃波の強さ

衝撃波　Ｐ７００＝　 130 kg/cm2 （爆縮中心から 700mm の位置）衝撃波は距離の 1.1 乗に反比例すると言われている事から各部の衝撃波の到達時の瞬時圧力を予測すると以下の様になる。

側部ライニング部　　　　： 29 kg/cm2 × 2 = 58 kg/cm2 （ 2,750mm ）側部・底部隅各部　　　　： 20 kg/cm2 × 2 = 40 kg/cm2 （ 3,785mm ）下部マンホール蓋板部　　： 11 kg/cm2 × 2 = 22 kg/cm2 （ 6,500mm ）

上記数値は、衝撃波の反射を考慮して、反射面での圧力が２倍になることを想定しての数値を示している。

　（ただし、この数値は理想条件におかれた場合の数値であり、過大評価の可能性もある。）

　水流の影響

爆縮中心近傍　　： 20 m ／ｓ爆縮中心から１ｍ： 1 m ／ｓ爆縮中心から２ｍ： 1 mm ／ｓ

浮力の損失

爆縮が生じる前にＰＭＴ架構に作用していた浮力の総和 420 ton が、爆縮によりその浮力を失った為に、短時間にその荷重がＰＭＴ架構を通して底板の架構支持部に衝撃的に伝達された可能性がある。

そのときの荷重の変化量は、浮力喪失分の４２０トンで架構全体が垂直上方に引っ張られていたものが、短時間に自重分の圧縮に変化したと考えられる。

最も簡単にかつ安全側に考えると、架構重量が総重量が約２００ ton であるため、４２０ ton の変化量を起振力としてとらえると、約 2.1 G の加速度を与えられたと仮定する事ができる。

壁面に対する影響

衝撃波により破損する可能性のある箇所底部マンホール胴部の隅肉溶接箇所　　　理由：瞬間的にマンホール蓋部分に衝撃圧力が作用し、マンホールの胴板が引っ張られ、そのため隅肉溶接　　　　　　　がせん断局部亀裂を起こす可能性。側部・底部の隅肉溶接箇所（裏側のコンクリートが欠損している場合）　　　理由：可能性は低いが、底部と側部の隅角部の裏側にコンクリートの充填不足箇所が存在した場合は、上記と　　　　　　　同様の理由でせん断亀裂が発生する可能性がある。

流体力により破損する可能性のある箇所側部および底部ＰＭＴ架構のアンカー部

　　　　　　　理由：破損ＰＭＴの容積を埋める為に移動した水が、流体力として架構に作用し、架構に曲げモーメントとして　　　　　　　　　　　作用してアンカー部に過大な応力が作用することによる亀裂の発生の可能性がある。ただし、爆縮によ　　　　　　　　　　　る流れの発生は局所的であり、水槽全体の 30,000 ton の水量に水流を生じさせる可能性は低い為、　　　　　　　　　　　大きな影響を与えたとは考えにくい。浮力の喪失による衝撃力により破損する可能性がある箇所

側部ＰＭＴ架構底板支持部　　　理由：破損ＰＭＴの浮力損失により、衝撃的に支持架構端部に荷重が作用し、支持部の一部に亀裂が入る可　　　　　　　能性がある。衝撃荷重の最大値は約４２０ｔｏｎと推定される。

約７０００本の破壊した増倍管のうち、最も岩盤に近い位置にあったものは、底部のもので、純水タンク底盤まで、 2.0 ｍの距離であった。純水タンク底盤コンクリートの厚みが約 0.5m あるので、実際の岩盤までの距離は、少なくとも 2.5m はあったことになる。ここで、安全サイドの推論をするために、底盤コンクリート構造物内を水中衝撃波が伝播するときの減衰がゼロであると仮定し、水－コンクリート構造物―岩盤の各接触面での衝撃波の反射、回折も無視した場合には、およそピーク圧 3.78 MPa の１次水中圧力波が岩盤に入射したことになる。　この値は、スーパーカミオカンデ空洞周辺の岩盤の引張強度である 9.71 MPa の３９％程度の値であり、少なくとも安全率 2.57 は確保されていたことになる。

岩盤への影響

増倍管が約７０００本破壊したことによるエネルギーの放出は、約８０ＭＪであると見積もられている。このエネルギーは、真空の増倍管が破壊することにより、その中に水が入り、純水タンク内の水面が低下することにより生ずる位置エネルギーの変化を計算したものである。この位置エネルギーの変化量は、連鎖的に破壊した増倍管の爆縮で発生した負のバブル波による純水タンク内の水の落下運動、すなわち、２次水中圧力波の運動エネルギーと等価であると考えることができる。このタンク内の水の落下によって純水タンク底盤部にかかる圧力Ｐは、０．０１２３ Mpa と見積もられる。これは、岩盤の引張強度９．７１ MPa より十分に小さい値である。

増倍管６７７７本の事故

１本目の破損

外的要因

坑内発破作業：　 × 　１１月１２日発破はなかった

岩盤の変化 　 ：　 × 　岩盤変位なし、湧水量変化なし、　　　　　　　　　　　　　地震波前兆なし（注１）

タンク構造体　：　 × 　タンク壁面目視検査の突発的変形　　　　 異常なし（注２）

アンカー部の　：　 × 　架構部アンカー強度＞底部突発的変位　　　　　　水圧（５０ｃｍ水柱）（注３）

工具等の　　　：　 × 　事故当時水槽内無人自然落下　　　　　　　坑内は許可なく立入禁止

非交換球起因（注１１）

底面作業起因　　：　○　底面作業シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　 目視検査、圧力試験

温度変化ストレス：　 × 　交換球温度サイクル試験、　　　　　　　　　　　　　　　 ガラス分析（注５、６）

水中経年変化　　：　 × 　交換球圧力試験、　　　　　　　　　　　　　　　 ガラス分析（注５，６）　

加圧経年変化　　：　 × 　交換球圧力試験、　　　　　　　　　　　　　　　 ガラス分析（注５，６）

運搬・作業中の　：　△　ストック球、交換球目視検査（注８）ストレス　　　　　　　　　　作業者アンケート調査（注７）

加圧減圧ストレス：　 × 　交換球圧力サイクル試験　　　　　　　　　　　　　　　 交換球ガラス分析（注５，６）

交換球起因（注１１）

底面作業起因　　：　○　底面作業シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　 目視検査、圧力試験

取り付け不良に　：　 × 　トルクレンチの設定は１１Ｎｍ、よる浮上衝突　　　　　　　摩擦力≫浮力（注１０）

取り付け不良に　：　 × 　１１Ｎｍによる締め付け応力はよるストレス　　　　　　　　破断応力より十分小さい（注１０）　

ストック時の経年 ：　 × 　ストック球圧力サイクル試験、変化　　　　　　　　　　　　　ガラス分析（注５，６）

運搬・作業中の　：　○　ストック球、交換球目視検査（注８、９）ストレス　　　　　　　　　　作業者アンケート調査（注７）

成形不良品　　　 ：　 × 　ストック球目視検査（注９）

連鎖反応

衝撃波　　　　　：　○　シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　再現実験　（注１２）

衝撃波および　：　 × 　再現実験、機械的振動　　　　　　（注１２）

機械的振動　 ：　 × 　再現実験（注１２）

（注）

1. 地震岩盤タイベック

2. タイベックライニング岩盤強度

3. 底部浮上4. 底面シミュレーション

割れ球底面作業理由

5. 圧力等6. ガラス試験（まとめのみ）7. アンケートー建設

アンケートー改修アンケートー９本球

8. 目視ー交換球クラック履歴

9. 目視ーストック球10. トルク11. １０８５０

１０８１０12. 衝撃波実験セットアップ

誘爆実験データシミュレーション２シミュレーション３

資料は、http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/~totsuka/nov-12/report-2/に置いてある。

独法防災科学技術研究所神岡観測点データ震源地をＳＫと仮定すると発震時刻は１１時０１分２９．４秒となる。

茂住観測点（ＳＫから２．３ｋｍ）での地震波

１０秒

京大防災研４観測点から求めた発震時は１１時０１分２９．５秒でイベント時刻とよく一致する。事故直前に何らかの前兆現象はなかった。

事故を示す最初のデータ（ラン・イベント番号１１２１－９２１３４２）の時刻は１１時０１分２９．２５秒である。

事故前に前兆となる地震波形は観測されなかった。

底面浮き上がりによるアンカー部突発的変位

底面浮き上がりによるアンカー部突発的変位

増倍管も２ｃｍ浮き上がったとしたとき増倍管にかかる力の推計

底面アンカーが引き抜かれたとしても増倍管１本にかかる荷重は０．５ｋｇ

増倍管起因

ƒÓ5

08

}

5

ƒÓ1

16

}

27

0 M

ete

rs-l

on

g

ƒÓ2

54

}

5

ƒÓ9

2}

5

610}10

HEAT SHRINKABLE TUBE

’PˆÊFmm

CA

BLE

LE

NG

TH

ƒÓ460 M

IN.

695+12-10

188 195 87 88

R315R

150 R

65

R90

R15

HAMAMATSU

R3600-05¡–@} 01/12/05

Ｂ部

Ｃ部

ネック部

ボトム部

ＡＳＳＹ部Ａ部

ダイノード部とＡＳＳＹ部

GJ 1 GJ 2 GJ 3 GJ 4Element Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%)SiO2 92.379 92.384 92.006 92.255 92.807 92.094 92.430 92.905 92.074 92.601 92.670 92.931Al2O3 2.620 2.620 2.631 2.601 2.652 2.598 2.659 2.595 2.628 2.723 2.690 2.725K2O 0.069 0.063 0.072 0.057 0.052 0.047 0.066 0.062 0.061 0.160 0.171 0.164Na2O 3.235 3.272 3.256 3.338 3.354 3.256 3.243 3.209 3.285 3.055 3.029 2.955B2O3 1.697 1.661 2.035 1.749 1.135 2.005 1.602 1.228 1.951 1.461 1.440 1.225Total 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000

B1 B2 B3 B4Element Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%) Wt. (%)SiO2 92.605 92.504 92.539 92.778 92.654 92.962 92.776 92.452 92.686 92.776 92.452 92.686Al2O3 2.642 2.643 2.667 2.608 2.658 2.652 2.654 2.699 2.633 2.654 2.699 2.633K2O 0.037 0.039 0.036 0.041 0.031 0.037 0.035 0.030 0.033 0.035 0.030 0.033Na2O 2.929 3.123 3.221 3.239 3.168 3.270 3.204 3.232 3.173 3.204 3.232 3.173B2O3 1.787 1.691 1.538 1.333 1.490 1.079 1.331 1.586 1.475 1.331 1.586 1.475Total 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000

測定試料： B : Blank, tube# J K7874空気中保管品 GJ : tube# GJ 4465交換球（底面部に設置）

測定部位： 4 箇所 右下図参照

測定結果： 上表にしめす

HPKのコメント： 各試料について、組成におおきな差異はみとめられないと判断する。

1測定部位

2測定部位

3測定部位

4測定部位

２０インチバルブの化学組成

試料名 #測定値/ M Pa

平均値/ M Pa

標準偏差/ M Pa

変動係数 試料名 #

測定値/ M Pa

平均値/ M Pa

標準偏差/ M Pa

変動係数 試料名 #

測定値/ M Pa

平均値/ M Pa

標準偏差/ M Pa

変動係数

B-1 1 92.8 108 12.0 0.1 GJ -1 1 134 112 27.7 0.2 CD-1 1 90.6 106 31.6 0.32 125 2 112 2 79.43 107 3 74 3 1214 102 4 143 4 1545 112 5 98.3 5 83.3

B-2 1 118 114 11.4 0.1 GJ -2 1 105 121 11.6 0.1 CD-2 1 114 126 15.4 0.12 100 2 118 2 1493 131 3 117 3 1104 110 4 135 4 1265 112 5 129 5 130

B-3 1 108 110 12.4 0.1 GJ -3 1 122 120 19.7 0.2 CD-3 1 116 108 25.9 0.22 115 2 86.3 2 1243 128 3 124 3 78.24 96.5 4 133 4 84.15 101 5 135 5 138

B-4 1 118 112 22.9 0.2 GJ -4 1 124 115 10.4 0.1 CD-4 1 96.5 119 17.4 0.12 119 2 114 2 1093 114 3 100 3 142 変動係数4 136 4 110 4 119 = /標準偏差 平均値5 74.1 5 125 5 128

測定試料 ： B : Blank tube# J K7874、 空気中保管品GJ : tube# GJ 4465交換球（底面部に設置）CD : tube# CD7830ストック球

測定部位 ： 右図 参照

測定結果 ： 上表にしめす。

東レリサーチセンターのコメント ：試料間、測定部位による曲げ強度を比較した場合、測定値のばらつきを考慮すれば、全ての試料、および測定部位の違いによる曲げ強度値に差は見られなかった。

* 通常の板ガラスの強度： 50 100MPa 500 1000kgf/ cm2から （ ～ ）程度の平均強度 342ｶ ﾗ゙ｽの事典 朝倉書店 ｐ

1測定部位

2測定部位

3測定部位

測定部位4

２０インチバルブの力学的特性

試料名 #測定値/ M Pa

平均値/ M Pa

標準偏差/ M Pa

変動係数

8-A 1 122 123 12.8 0.1 変動係数2 130 = /標準偏差 平均値3 1064 1185 140

8-B 1 119 108 16.4 0.22 94.43 914 1075 130

測定試料： 8-A 8 PMT tube #： ｲﾝﾁ ＹＡ４１６ 8-B 8 PMT tube 75.12 ： ｲﾝﾁ ＃ 光電面抜け（ｶ ﾗ゙ｽﾊ ﾙ゙ ﾌ 破゙損）

測定部位： 右図 参照

測定結果： 上表にしめす。

東レリサーチセンターのコメント： 試料間による曲げ強度を比較した場合、測定値のばらつきを考慮すれば 試料間の違いによる曲げ強度値に差は見られなかった。

* 通常の板ガラスの強度 ：50 100MPa 500 1000kgf/ cm2から （ ～ ）程度の平均強度 342ｶ ﾗ゙ｽの事典 朝倉書店 ｐ

測定部位

８インチバルブの力学的特性

測定試料： B : Blank tube# J K7874、 空気中保管品 GJ : tube# GJ 4465交換球（底面部に設置）

測定部位： 4 箇所 右下図参照

測定結果： X 広角 線回折プロファイル マルチプロット参照

東レリサーチセンターのコメント： いずれの試料にも、結晶に起因する回折ピークは観測されなかった。 Xしたがって、線回折法で検出されるような結晶構造は形成されていないと考える。

1測定部位

2測定部位

3測定部位

4測定部位

２０インチバルブのＸ線解析

（平成１３年１１月２８日現在）増倍管 シリアル バルブ先端 バルブ側面肉厚 バルブ後部肉厚 ステム形状 バルブ 出荷日 排気日 取付位置 ３個球シリアル番号 番号 (mm)肉厚 (mm) (mm) 参照２ 後部外径 番号

参照１ / / / イ ロ ハ ニ 参照１ / / / イ ロ ハ ニ (mm)10767 CD7089 3.4 2.8/ 2.6/ 2.6/ 2.6 3.4/ 3.7/ 4.0/ 3.9 アールタイプ 253.4 94. 5.10 94.4.11 1BP6P3C-W 300010768 AB7389 4.8 3.1/ 3.2/ 3.1/ 3.2 4.1/ 4.1/ 4.2/ 4.1 アールタイプ 253.2 95 .3.29 95. 2. 7 1BP7P3C-U 300610769 CD7048 5.4 3.2/ 2.7/ 3.3/ 2.8 3.2/ 3.8/ 3.8/ 3.7 アールタイプ 253 95. 3.29 95. 3. 9 1BP7P3C-V 300610809 AB5293 4.8 3.5/ 3.5/ 3.4/ 3.3 3.8/ 3.9/ 3.5/ 3.3 アールタイプ 253 93. 2.15 93. 2. 5 1BP6P3D-W 302010810 GJ 4324 3.9 2.6/ 2.4/ 2.2/ 2.1 3.2/ 3.2/ 3.0/ 2.8 アールタイプ 253 92.11.11 92. 8.26 1BP7P3D-U 302010811 GJ 4067 5.3 3.2/ 2.7/ 2.7/ 2.7 4.4/ 4.1/ 4.0/ 4.3 フラット混在 253.9 92.11.11 92. 7.13 1BP7P3D-V 302010850 AB7979 5.1 2.0/ 2.1/ 2.9/ 2.4 3.2/ 3.1/ 2.8/ 3.5 アールタイプ 253.5 96.11.18 96. 6. 4 1BP7P4A-W 309710851 GJ 4198 5 2.6/ 2.6/ 2.5/ 2.6 4.1/ 4.0/ 4.5/ 4.6 フラット混在 253.5 92.12.10 92. 7.31 1BP7P4A-U 309710852 KM4188 6 2.8/ 3.2/ 4.8/ 2.6 4.0/ 4.4/ 4.6/ 3.8 アールタイプ 253 92.11.26 92.10.27 1BP7P4A-V 3097

【コメント】○ 出荷時製品に関し異常箇所はなかった○ ３個球制 作者、並びに取付者に聞き取り調査を実施予定○ ３個球とは、取り付け枠に３個の増倍管を取り付けたもの○ 底面作業による増倍管への加重の影響は１２月にシミュレーションを行い調査する

９本爆縮候補球の履歴ー１

ガラス厚許容範囲：先端（Ａ部）　２．５－７ｍｍ側面（Ｂ部）　２．０－５ｍｍ後部（Ｃ部）　２．０－５ｍｍ

①肉厚測定位置、および測定96.9.27 中畑、奥村 96.10.24 参照３ 01.8.30, 8.31 01.8.30 01.9.1 10725交換時に加重 B箇所は 、Ｃでそれぞれ４カ所。（下図）96.9.28 中畑、奥村 96.10.24 参照３ 01.8.30 01.9.1 10725交換時に加重96.9.28 中畑、奥村 96.10.24 参照３ 01.8.30 01.9.1 10725交換時に加重 ②アールタイプ、フラットタイプは96.9.29 伊藤、太田 96.10.24 参照３ 01.8.30 01.9.1 10850交換時に加重 増倍管のボトム部の形状の違い96.9.29 伊藤、太田 96.10.24 参照３ 01.8.30 01.9.1 10850交換時に加重 による。フラットな形状だと応力96.9.29 伊藤、太田 96.10.24 参照３ 01.9.1 集中しやすくなる。96.10.5 伊藤、太田 96.10.23 参照３ 01.9.1 2001.8.30交換球、 ASSY尚、その後の 付き品による96.10.5 伊藤、太田 96.10.23 参照３ 01.8.30 01.9.1 10850交換時に加重 ASSY圧力試験により 付き品で96.10.5 伊藤、太田 96.10.23 参照３ 01.9.1 あればフラットでも規格（６気圧）

を満足することが確認されている。（浜松ホトニクス平成４年６月２日の報告書より）

③井上、作田、春日、宮野、山口

９本爆縮候補球の履歴ー２

　仕様：６．５気圧２４時間の後目視検査　　　同一条件で９本（上、側、底からそれぞれ３本） 　最初の５本、ステム部を上にして試験。（ステム部が上部圧力フランジに接触して浮力を保持。

　　ステム部に力がかかる。）

　　　　　　　ｐｍｔ番号 　　場所 目視 備考　 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

LM7606 2TM1P6D-W OK ZW1249 1W1606A-U OKLA0508 1W1702D-V OK EF6670 4TP6M1C-V OK AF4164 2TM3P2C-U Crack ステム部。上記浮力のため破損。 KM4376 1BP7P3B-U OK

 　これ以降、ｐｍｔ光電面を上にし、浮力を慎重に散らす（これが昔の出荷時の方法）。　　さらに９本、同一条件で。

　　　　　　　ｐｍｔ番号 　　場所 目視 備考　 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

KM4361 1BP6P4A-W OK KM4781 2W1518A-U OK AB5004 1BP5P4D-V OK LM7338 3TM6M4D-W OK JK5676 1W0808B-V OK KM4050 1BP1P6B-U OK AB7308 2TM2P5D-V OK AF4077 2TM3P2C-V OK AB5375 3W1421D-W OK

 　以上で圧力テスト終了。上面、側面、底面に設置され５年間水中にあった９本を出荷時と　　同等な圧力試験を行った結果、すべて圧力試験をパスした。

交換球圧力テス

ト

３時間 ３時間

５度Ｃ

２５度Ｃ

常温

（１サイクル）

温度範囲： 5 deg -- 30 deg 温度変化： 1 deg / min 放置時間： 各３時間サイクル数：　２サイクル　 (JIS C 0025-1988)

 　　　　ｐｍｔ番号 　　場所 目視 圧力テスト　　備考

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------AB6306 2TM5P1D-U OK OKCD6402 4TP1M2C-U OK OKAF4124 1TP4P4A-U OK OK OKCD7014 1W1105C-U OK OK OKJK5192 1W1307B-V OK OK OKJK5736 2BM3P3A-V OK OKGJ4013 1BP1P2A-UOK OKKM4679 1BP1P3B-W OK OKLM6199 1W1001B-U OK OK OK

 以上で温度サイクル完了。すべての増倍管が温度サイクル後の圧力試験をパスした。

温度サイクル

目視検査１時間

大気圧

６．５気圧

大気圧

（１サイクル）

使用ＰＭＴ： 側面 1 本 底面２本 条件 ： ６．５気圧加圧放置１時間後 に圧力開放し外観検査 サイクル数： ４回

　　　　　　　ｐｍｔ番号 　　場所 圧力サイクルテスト 　　備考　　　　 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------

LM6199 1W1001B-U OK JK5481 4BP1M4B-W OK JK7150 4BP3M3C-V OK

 　以上で圧力サイクル完了。上の増倍管３本に関して、　　圧力の増減ストレスによる増倍管の機械的強度の劣化は認められず、６気圧の保証耐圧を保持した。

圧力サイクル試験

ストックされていた増倍管のうち大口径部（Ｂ部）ガラス厚の薄いものを選んで圧力サイクル試験を行う。圧力サイクルの仕様は上記と同じ。 ｐｍｔ番号　　 圧力サイクル ガラス厚

Ｂ部 min Ｃ部 min---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AB7987 OK 2.0 2.6CD7888 OK 2.0 2.8LM7266 OK 2.0 2.2

JK7919 OK 2.0 2.8GH7936 OK 2.4 2.0GH7866 OK 2.0 2.5GH7813 OK 2.0 2.5JK7883 OK 2.0 2.5GH7868 OK 2.0 2.4

ストック球のうち特にガラス厚の薄い増倍管９本はすべて圧力サイクル試験をパスした。

ストック球の圧力サイクル試験

図３．イベント９２１４８３ 図４．イベント９２１４８３底部拡大図

爆縮候補球１０８５０（交換球）

増倍管１０７６７　　　　　　　　増倍管１０８０９　　　　　　　　増倍管１０８５０　

増倍管１０７６８　　　　　　　　増倍管１０８１０　　　　　　　　増倍管１０８５１

図５．イベント９２１４８３の底部拡大図と各増倍管を中心とした小円（点線）、大円（実線）

図６．小円内の増倍管数とリング内の増倍管数の値。９本の増倍管それぞれに対して示す。

図１１．図９と同様の信号頻度マップで、増倍管１０８５０の周りについて実際の頻度数を示した。増倍管１０８５０は、 [ 横軸 :12.5, 縦軸 :7.5] の位置。

図１２． 事故の最初のイベントからの時刻と各増倍管が信号を与えた場合のＴの値。

図 11 　増倍管１０８１０（非交換球）のヒットの履歴。　（前兆現象か？）上からラン番号１１１０４、１１１０５となり一番下が１１１０８となっている。１１１０６の終盤（１０月１０日２０時３５分頃）からノイズが発生していることがわかる。

イベ

ント

数・

２０

０秒

図 20 　ラン番号１１２１１の爆縮関連増倍管のヒット履歴。爆縮前でも増倍管１０８１０にバーストノイズが見られる。

１０７６７

１０７６８

１０７６９

１０８０９

１０８１０

１０８１１

１０８５０

１０８５１

１０８５２

最初の爆縮球は、１０８５０（交換球）か１０８１０（非交換球）

のどちらか

作業・運搬中のストレス

クラックの入った増倍管

ＣＤ６５１２ 当時のログブックのコピー

クラックの入った増倍管ＣＤ６５１２

ＣＤ６５１２はスーパーカミオカンデ建設時に損傷を受けた

水深１２．９ｍに設置されていた 水深が浅いため破壊を免れたと思われる 改修時に増倍管１０８５０が損傷を受けた可能性は否定

できない

底面作業

底面シミュレーション 

｜ コンテナ ハウス | -----------------------------------------------------------------

  JK7690 GJ4215 GH7620 LM7126

  GH7646 LM7043 KM4151 JK7451

  AF4395 JK7344 GH5313 CD5194

底面シミュレーション球ＧＪ４２１５が圧力検査で割れ

ｐｍｔ番号　　場 所 11/28 目視 12/11 目視 圧力テスト---------------------------------------------------------------------------------------------------------　 AF4395 1BP4P5A-W キズなし キズなし

OK　 CD5194 2BM6P4B-U キズなし キズなし

OK　 GH5313 2BM4P4A-V キズなし キズなし

OK　 GH7620 2BM7P3C-V キズなし キズなし

OK　 KM4151 1BP6P3A-V キズなし キズなし

OK　 JK7451 2BM7P2D-U キズなし キズなし

OK　 JK7344 1BP4P1B-U キズなし キズなし

OK　 GH7646 3BM4M3A-W キズなし キズなし

OK　 LM7043 3BM1M6C-W キズなし キズなし

OK　 JK7690 3BM6M5C-W キズなし キズなし

OK　 LM7216 3BM3M2C-U キズなし キズなし

OK　 GJ4215 1BP2P4D-W キズ１ヶ所 発送時と同じ 割れ！

アルミ蒸着部境 キズ確認

ＧＪ４２１５がネック部円周上に沿って破断。増倍管軸方向のストレスに　よるものと思われる。底面作業が目視では見つけられないストレスを与えた　ことが明らかになった。

底面作業の影響

底面作業により増倍管に縦向きのストレスがかかった ストレスは目視では発見されないほどの微少 ストレスが残り加圧された時点でネック部で破断した 同様なことが回収作業時及びその後の純水注入時に起こ

った可能性が大きい

衝撃波発生についてー１

10

100

norm

aliz

ed p

ress

ure

, p

a /

pair

302520151050 time [ms]

p∞ = 100[kPa] p∞ = 200[kPa] p∞ = 500[kPa]

Bubble radius, Rb0 250[mm]

Temperature 293[K]

Vapor pressure inside a bubble 2.3[kPa]

Air pressure inside a bubble 10[Pa]

Ambient pressure 100, 200, 500[kPa]

No.22815接点

0123456789

10

0 5 10 15(mS)時間

MPa

20水深 ｍ30水深 ｍ

No.19185接点

0123456789

10

0 5 10 15(mS)時間

MPa

20水深 ｍ30水深 ｍ

No.11269接点

0123456789

10

0 5 10 15(mS)時間

MPa

20水深 ｍ30水深 ｍ

衝撃波発生についてー２

圧力時刻歴（

PM

T底部水平位置４８ｃｍ）

セットアップ

ビデオカメラ

圧力計

ひずみ計

プッシャー

実験セットアップ

第２回目セットアップ 第３回目セットアップ

第２回テスト 第３回テスト実験データ

PMT-5

PMT-6

PMT-7

PMT-912ms

14ms

13ms

PMT-8

PMT-2

PMT-4

PMT-3

PMT-1

8ms

17ms

18ms10ms

11ms

13ms

PMT1 PMT2 PMT3

PMT4 PMT5 PMT6

PMT7 PMT8 PMT9

第２回テスト

PMT-8PMT-5

PMT-2 PMT-3

PMT-6

PMT-7

PMT-9

PMT-4

14ms

18ms PMT-1

18ms

11ms

15ms

15ms

11ms

9ms

PMT1 PMT2 PMT3

PMT4 PMT5 PMT6

PMT7 PMT8 PMT9

第３回テスト

最大圧力(MPa)

ピーク半値幅(ms)

ピーク数

ピーク間時間 (ms)

コメント

Test9-2

PMT8 0.5 0.02 不明 パルス波高が小さい

PMT6 1.4 0.03 2 0.15 1 つ目のパルスは小さい (0.5MPa 程度 )

PMT2 1.2 0.05 2 0.1 2 つ目のパルスは複数パルスが重なっている可能性あり

PMT9 2.4 0.05 2 0.25

PMT4 2.2 0.03 2 0.5 2 パルスがきれいに分離している

PMT1 1.2 (0.2) (1) 複数パルスが連続している可能性あり

PMT3,7

1.5 0.02 不明 シグナルが密集している

Test9-3

PMT8 1.2 0.03 1

PMT1,4

1.9 0.05 不明 シグナルが密集している

PMT7 1.0 0.07 4 0.5

PMT9 1.8 0.07 3 0.7 3 パルスがきれいに分離している

PMT2 1.8 0.03 2 0.05

PMT6 1.4 (0.6) (1) 複数パルスが連続している可能性あり

PMT3 3.0 0.1 2 0.2

平均 1.6 0.05 2.2 0.3

水深 30m の環境下では 0.7m間隔で配置された 20inch PMT の破壊は連鎖的に広がる。最初の爆縮で必ずしも周囲の全ての PMT が誘爆するわけではない。観測された衝撃波発生の時間間隔は 10～ 20ms程度で、誘爆連鎖の後半では短くなる。　即ち、最初の爆縮で破壊に至らなかった場合でも PMT にはダメージが蓄積される。衝撃波による PMT 爆縮には何種類かあることがわかった。今回確認できたものは以下で　　ある。

衝撃波を受けた側の光電面最大径近傍からひびが入り始め、光電面全体にひびが入った後で大口径部分が潰れるように爆縮に転じる。衝撃波を受けた側の光電面最大径近傍からネック部分にかけてひびが入り始め、ネック部分が最初に破壊し、ネック部分がきのこ雲のように入り込むように爆縮をはじめる。引き続きダイノード部分が強く引き上げられる。大口径以外の場所（ネック部分かステム部分か不明）が破壊され、光電面の下降かダイノード部の上昇を伴い爆縮が始まる。

観測された圧力パルスの平均の強さは 0.45m の距離で約 5.6MPa であった。パルスの平均の幅は約 0.05ms であった。観測された１つの PMT 破壊で生じる圧力パルスの平均の数は 2.2個で、時間差の平均は　 0.3ms であった。

実験結果

今回の事故は、まず底面にあった増倍管（改修時交換球１０８５０または非交換球　１０８１０がもっとも疑わしい）が爆縮し衝撃波が発生、その衝撃波が隣接する増倍管　を破壊しさらに衝撃波を発生する、という一連の連鎖反応によって起きたものである。最初の爆縮は、改修時の底面作業の際受けたストレスによりネック部の強度が　弱まり、３０ｍの水深で破断したか、あるいはスーパーカミオカンデ改修時にＡＳＳＹ　部等に損傷を受けた増倍管が３０ｍの水深で破断した可能性がある。シミュレーションによると、衝撃波は約５０ｃｍ離れた隣の増倍管のガラス部位置で、　０．０５ミリ秒、１３０気圧程度のパルスとなって到着する。ただしこれらの値はシミュ　レーションの詳細に依存する。スーパーカミオカンデ底部において事故当時と同じ条件で衝撃波発生・伝播の再現　実験を行ったところ、増倍管爆縮による衝撃波が隣接増倍管を破壊することが確か　められた。

現地対策班による調査の結論