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1 資料 5 JNES 安全研究の原子力規制委員会新規制基準への反映状況 新潟工科大学原子力耐震 構造研究センター第 6 回原子力耐震安全研究委員会 平成 25 年 10 月 25 日独立行政法人原子力安全基盤機構 0

2 1 目次 Ⅰ. 耐震設計及び津波設計に関する新規制基準に係る概括説明 Ⅱ. 地震に対する安全性評価 Ⅲ. 津波に対する安全性評価 Ⅳ. 外的事象に対する重大事故対策 ( 地震 津波 PRA)

3 設計事象 設計を超えた事象 Ⅰ-1 新規制基準に対する課題と取組み 損傷レベル 地震 津波等外的事象に係る原子力リスクコミュニケーションモデルの整備 新規制基準に係わる審査ニーズと研究テーマ ハ ックフィット制度施行 (H25.7) 評価実施 (H25.12) ( 防災対策 ) 地震津波等外的事象に係る周辺地域を含めた原子力防災 地震 津波等外的事象に対する原子力防災システム (TiPEEZ) の高度化 ( 重大事故等対策 ) 設計基準を超えた事象に対するプラントの安全性に関する審査 地震 津波に係るリスク評価手法の高度化 - 地震 津波ハザード - 設備フラジリティ - 事故時シーケンス ( 耐震 耐津波設計 ) 地震及び津波を対象に 新規制基準に基づく設備の審査 耐震設計手法の高度化 耐津波設計手法の整備と高度化 - 設計基準対象施設の地盤支持性能 - 地震による損傷の防止 Ⅱ 地震に対する安全性評価 にて詳細説明 - 津波による損傷の防止 Ⅳ 外的事象に対する重大事故対策 ( 地震 津波 PRA) にて詳細説明 Ⅲ 津波に対する安全性評価 にて詳細説明 新規制基準 審査ガイド 審査 / 評価手引き 設計値 ( 地震動 / 津波波力等 ) 外力の大きさ 2

4 Ⅰ-2 耐震安全研究ロードマップの策定 ~H23 年度 H24 年度 H25 年度 H26 年度 H27 年度 H18.9 H19.7 H23.3 H24.9 H25.3 H25.6 末 H25.7( バックフィット開始 ) H25.12 H28 年度 耐震審査指針改訂 中越沖地震 東北地方太平洋沖地震 原子力規制委員会発足 安全規制 (NRA/JNES) 耐震安全研究 (JNES) Ⅰ-1 新規制基準 ( 設計 : 地震 津波等 ) 安全研究成果を反映した審査手引き ガイド (1) 敷地内及び敷地周辺の地質 地質構造調査に係る審査ガイド (2) 基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド (3) 基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド (4) 基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド (7) 竜巻影響評価ガイド Ⅰ ー 2 新規制基準 ( 重大事故対策 ) ガイド Ⅱ. 防災 Ⅲ. その他 1 断層の活動性評価手引き 2 基準地震動評価手引き 3 三次元地下構造モデル作成手引き 4 基準津波評価手引き 5 津波堆積物調査 評価手引き 6 津波設計 評価手引き 7 基礎地盤および斜面の安定性に係る設計 リスク評価手引き (5) 耐震設計工認審査ガイド (6) 耐津波設計工認審査ガイド 8 免震構造の審査手引き (1)PRA 審査ガイド (2) 安全裕度審査ガイド 9 竜巻影響評価手引き 地震 津波 PRA 審査手引き 地震津波以外の外的事象 PRA 審査手引き PLM 審査マニュアル 1RE レポート 2RE レポート 3RC レポート 4RE レポート 5RE レポート 6RE レポート 7RE レポート 8RC レポート 9RE レポート REレポート内の課題及びロードマップイ. ハザード 1) 変動地形学 地質学 地球物理学に基づいた活断層 ( 震源断層 ) 評価手法の高度化 2) 地震動伝播経路特性 サイト特性の評価手法の高度化 3) 断層変位ハザード 津波ハザード評価手法の整備 4) 震源極近傍の地震動評価手法の整備 5) マルチハザード評価手法の整備 6) 津波堆積物調査 評価手法の整備ロ. フラジリティ 1) 耐津波設計 フラシ リティ評価手法の整備 2) 地震 PRA 評価に関するフラジリティ評価手法 (AM 設備含む ) の高度化 3) 地震 津波等を考慮した経年化評価手法の高度化 4) 経年事象を考慮したフラジリティ評価解析コードの整備 5) 浸水対策設備の耐力データ整備 6) 斜面安定性評価手法の整備ハ. リスク 1) シビアアクシデント対策等を考慮したレベル 1~3PRA 手法の高度化 2) マルチハサ ート マルチユニット / サイトに係るPRA 評価手法の整備 3) 地震 津波以外の外的事象 PRA 手法の整備 ( 竜巻等に対するPRA 解析 ) 4) 地震 津波に対する防災情報システムTiPEEZの高度化 5) 地震 津波等外的事象に係る原子力リスクのコミュニケーション手法の高度化 耐震 耐津波バックフィット審査 IAEA EBP における外的事象関連基準への反映 (Safety Guide Safety Report TECDOC 計 15 編の作成 ) 3

5 Ⅰ-3 安全研究成果の IAEA 国際基準への展開 JNES による審査手引きの作成と IAEA 技術基準への反映 項目 IAEA 技術基準 (Safety Report, TECDOC) の名称 ( 仮 ) 完成予定 WA1 断層モデルを用いた地震動評価 ( 断層モデル入倉レシピ ) 震源を特定しにくい地震による地震動の評価距離減衰式による地震動評価と地盤応答 ( サイトレスポンス ) 古地震学 ( 古地震記録 先史データ ) による地震動評価深部ボーリングによる地震動観測と敷地の揺れデータベース H25 H25 H25 H25 H27 WA2 免震構造の適用 (JNES 免震審査マニュアルを織り込む ) H25 WA3 地震 PSA 実施ガイド ( 原子力学会地震 PSA 標準 NRCと英訳中 H25 等 ) WA5 津波ハザード評価 ( 土木学会津波評価ガイド2009 ) 津波 PSAガイド ( 原子力学会津波 PSA 標準 2011 ) 津波ハザード評価事例 ( 河川遡上等 ) TiPEEZシステムの適用津波シミュレーションベンチマーク ( 東北津波 チリ津波 ) H25 H25 H27 H25 H27 WA8 マルチハザードでの多数基立地評価について H25 WA9 JNES 津波データベース H23, 済 WA10 外的事象の災害直後の公衆コミュニケーション H27 JNES RE レポート IAEA 技術基準 ISSC-EBP( 特別拠出金事業 ) を介し JNES の研究成果を IAEA に提供し IAEA 技術基準へ反映 地震 津波等の外的事象に係わる技術分野において 日本の国際貢献の維持と継続 既設プラントの耐震, 津波バックフィット等の審査が進められている 将来 IAEA のレビューを受ける場合において 国際的技術 基準に対応しうるための戦略 4

6 Ⅱ. 地震に対する安全性評価 5 5

7 Ⅱ ー 1 新規制基準の概要 背景 目的 国内外の地震からの知見を踏まえる 対象地震 : 新潟県中越沖地震や東北地方太平洋沖地震 対象地震からの知見 : 震源特性 伝播特性 ( 三次元地下構造の影響 ) サイト特性震源が原子力サイトに極めて近い場合の強震動評価 外的事象による随伴事象 : 地震起因の斜面崩壊 損傷レベル 設超計えをた事象 設計事象 防災対策 重大事故対策 耐震 津波設計 地震動評価 設計基準 建屋 構造物の揺れの評価 サイト斜面関連研究 地震の評価 地震動の強さの評価 建屋 機器 配管 システムの揺れの評価 機器 (4 年 ) 土木構造物 2kmより至近地表断層地盤震源極近傍の津波活断層伏在断層 外力 達成に要する時間 地震動評価 (2 年 ) ~30-50km 程度三次元地下構造 (3 年 ) 耐震安全部 震源断層 津波評価と施設への影響評価 解放基盤 地震基盤 上部地殻 放射性放出率 環境への 6 拡 解析

8 Ⅱ ー 2 新規制基準と JNES の手引きの関係 規制の体系 安全目標性能目標 ( 目標 ) レベル1 新規制基準規則 ( 機能要求 ) レベル2 審査ガイド ( 性能要求 ) レベル3 学協会 民間規格 ( 仕様規定 ) レベル4 技術的サポート 原子力規制委員会 審査ガイド 敷地内及び敷地周辺の地質 地質構造調査に係る審査ガイド 基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド 基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド 基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド 耐震設計に係る工認審査ガイド 耐津波設計に係る工認審査ガイド 竜巻影響評価ガイド JNES JNES 手引き ( 具体的な評価手法等 ) 活断層活動性評価手引き 基準地震動評価手引き 地下構造評価手引き 震源極近傍の地震動評価手引き 基準津波評価手引き 津波に対する構造設計 リスク評価手引き 津波堆積物 評価手引き 地盤 斜面安定評価手引き 安全研究ロードマップ 7

9 加速度 (Gal) 加速度 (Gal) Ⅱ-3 安全研究等の内容 (1) 三次元深部地下構造モデル作成の手引き 背景 柏崎刈羽原子力発電所 1 号機での観測地震動 ( 新潟県中越沖地震 ) は設計応答地震動を約 2.5 倍上回るとともに 5 号機の約 2 倍であった 目的 三次元地下構造を反映した地震動評価に必須の 三次元地下構造モデル作成手引き を作成 2007 年新潟県中越沖地震の地震動 5 号機 7/16, 号機 6 号機 Mj : 号機 5 号機 号機 深さ: 10 km 観測波 3 号機 震央距離:14 km 号機 北 日本海 約 2.5km 柏崎刈羽原子力発電所各号機の位置関係 震央 柏崎サイト 原因究明結果及び研究開発 発電所周辺での深部地下構造の不整形性や地盤の 南 680 Gal 273 Gal 号機 設計波 周期 ( 秒 ) 設計波 周期 ( 秒 ) 地震動伝播速度の急激な変化等が地震動増幅の主要因であることを究明 三次元深部地下構造把握のための 深部地震動観測システムプロジェクト(KAVAS) を 2009 年度から開始 観測波

10 三次元深部地下構造モデル作成手引きの概要 第 1 段階 地下構造の把握 1 広域における概査による地下構造の概略把握 ( 各種物理探査 地震動観測 既往データ ) 地下構造調査例 柱状図 層序 物理検層 4 必要に応じた調査 探査の追加 有 2 サイト近傍における精査による地下構造の詳細把握 ( 各種物理探査 検層 地震動観測 ) ( 既往データ ) 3 概査 精査データによる地下構造モデルの作成 自然地震観測データ 5 地下構造モデルの高度化 ( チューニング等 ) 無 地下構造モデル 第 2 段階 地下構造モデルの作成 3000m 深部地震動観測井 三次元地下構造モデル例 9

11 三次元深部地下構造モデル作成手引きの柏崎サイトへの適用 サイト近傍及び広域における地下構造の把握 サイト近傍における地下構造探査 東西約 4km 南北約 4km の範囲 サイト近傍 鉛直アレー地震観測点 ( 深度 m) 記号凡例 短点微動測定 稠密重力探査範囲 (4 4km) 鉛直アレー地震観測点 ( 深度 m) 水平アレー地震観測点 (28 地点 ) 短点微動測定 稠密重力探査範囲 (4km 4km) 反射法 / 屈折法地震探査 ( 約 50km) 水平アレー地震観測点 (28 地点 ) 反射法 / 屈折法地震探査 ( 約 50km) MT 法 /AMT 法電磁気探査測線 ( 約 36km) MT 法 /AMT 法電磁気探査測線 ( 約 36km) 広域における地下構造探査 楕円 ( 長軸 : 約 50km 短軸 : 約 20km) の範囲 新潟工科大学 広域 1km 4km 1 辺 5.7km N サイト近傍 1 辺 1.9km 4km 3000m 深部地震動観測井 1 辺 1.1km 1 辺 0.4km 1 辺 2.3km 1 辺 3.9km GPS 連続観測点 6km アレー 微動 強震連続観測点長時間微動アレイ 敷地内 1km 地下構造探査測線 新潟工科大学 地下構造探査測線 地下構造探査測線 ( 地震探査 電磁気探査 ) ( 地震探査 電磁気探査 ) 水平 鉛直アレー地震動観測 世界初 高温 高圧下 多連の観測システム 微動アレー探査 重力探査 敷地内の 3000m 大深度ボーリング地点を中心に設定 物理探査 北北東 - 南南西方向の褶曲群を横切る東西断面 地震動観測等 地下構造探査 ( 地震探査 電磁気探査 ) 沿いの観測地点 10

12 三次元深部地下構造モデル作成手引きの検証 手引きの検証 標高 (m) 手引きを適用する前 後において 地下構造の比較を行った 適用前 適用前 速度 (m/s) 標高 (m) 適用後 距離 (km) 適用後 速度 (m/s) 距離 (km) 詳細速度構造モデルの比較例 手引きの有効性を確認するとともに より精緻な速度構造が求められた 詳細速度構造モデルの鳥瞰図の比較 11

13 第 2 回大深度地震動観測とその活用に関する国際 WS の開催 実施内容 日時 :2012 年 11 月 7~9 日 場所 : 柏崎耐震安全センター 内容 : 基調講演 一般講演 パネルディスカッション 記者会見 国際 WS での決議内容 参加者 合計 79 名 ( 内訳 ) 海外参加者 : 14 名国内参加者 : 65 名大学研究機関等 : 16 名企業 : 24 名政府機関 : 25 名 深部地震動観測 (KAVAS プロジェクト ) の取り組みについて IAEA 及び世界各国の専門家から高評価を得た 三次元深部地下構造が地震動評価に与える影響の重要性について共通認識した KAVAS の鉛直アレーシステムによるリアルタイム自動スクラム技術の推進を議決した KAVAS における継続的な深部地震動観測の実施は 国際社会において重要であると共通認識 得られた成果は 原子力規制委員会の新規制基準 審査ガイドに反映された IAEA の技術基準への活用が採択された 会議風景 参加者集合写真 12

14 (2) 震源極近傍の地震動評価手法の整備 背景 震源極近傍の地震動評価の重要性が認識された 目的 審査の動向を踏まえた震源極近傍の地震動評価手法を整備 手法の適用性の確認 強震動予測手法の現状 手法 用断い層たモ手デ法ルを 評価点分類 表工学的層基盤以浅地工学的盤基盤以深地震基盤まで 距離減衰式 極近傍 (2km より至近 ) 震源近傍 検証が必要 手法の分析 ( 中間 近地項の影響 ) 再現解析及び観測地震動との比較 近傍 (2km~30km 程度 ) 手法有り 手法の適用性アルゴリズムの検証 震源極近傍の地震動評価手法の整備及び検証内容 震源極近傍の地震動評価に大きな影響を与える要因分析 中間項 近地項の影響 アルゴリズムの検証 対象地震 2000 年鳥取県西部地震 2008 年岩手 宮城内陸地震等 - 中距離 (30km~) 耐専スペクトル ( 日本 ) 地震基盤上の距離減衰式 (JNES 開発 ) NGA( 米国 ); 3 次元速度構造の影響 13

15 psv (cm/s) psv (cm/s) 2000 年鳥取県西部地震の検討例 (cm/s 2 ) 加速度 賀祥ダム ( 震源極近傍 ) 南北成分 (cm/s 2 ) 加速度 東西成分 : 観測記録 : 解析結果 ( 代表波 ) 中海 松江市 米子市 賀祥ダム (cm/s) 速度 南北成分 時間 (s) (cm/s) 速度 東西成分 時間 (s) 時間 (s) 時間 (s) 10 3 南北 10 3 解析 東西 : 観測記録 : 解析結果 ( 代表波 ) 周期 (s) 周期 (s) 解析 観測 : 観測記録 : 解析結果 ( 代表波 ) 解析結果は 短周期 長周期共に観測記録と整合しており 活用の目処を得た 14

16 研究成果のまとめ及び今後の検討 鳥取県西部地震震源極近傍の地震動を短周期及び長周期ともほぼ再現 今後の検討 国内外地震での検証 (2008 年岩手 宮城内陸地震 1999 年台湾 Chi-Chi 地震など ) 震源の物理過程や動力学知見等を参照し 震源断層の破壊性状を検討 断層面 動力学シミュレーションによる評価例 AIST 2008 年 HP より 岩手 宮城内陸地震 表層まで含めたモデル化 断層変位評価 浅部地盤深部地盤断層面 工学基盤 太田 (1999) Chi-Chi 地震 15

17 (3) 斜面の安定性評価に関する手引き 背景 斜面崩壊のメカニズムの解明が求められている 目的 斜面の安定性評価手法の高度化 同手法を用いた審査手引きを整備 手引きの概要 土質試験 ( 物理特性 変形特性 強度特性等 ) 現行 すべり安全率による評価 ( Fs = 地盤の抵抗力 / 地震作用力 ) 従来法 応力体系 YES 安全率 > A 基準値 変形体系による評価 NO 残留強度を用いた常時安全率の算定 滑落 進行的変形 NO 安全率 >B 基準値 ( 滑落 ) ( 進行的変形 ) YES 動的応答解析に基づく変形量評価 正規化変形量 <C 基準値 おわり YES NO 詳細検討 粒子法など 提案法 応力体系 + 変形体系 16

18 模型試験から実斜面の安全性評価への展開 斜面安定性評価は解析的に行う 解析の手法を試験により検証 ( 小型 中型 大型試験 ) 解析的検討 解析的検討 Ⅱ. 中型模型 ( 中核的検討 ) Ⅰ. 小型模型 1m 40.0 小型振動台 ( 水平動 ) 解析的検討 m 中型振動台 ( 水平動 ) 解析結果と試験結の 一致を確認 Ⅲ. 世界最大級の斜面模型 ( 外挿検討 ) 3.8m ( 水平動 ) + ( 上下動 ) 振動台 E-Defense Ⅳ. 大規模斜面 (50m) を模擬した試験 遠心載荷試験 試験との比較により検証された解析コート を用い 実斜面の耐震安全性を評価する 17

19 粒子法による振動台試験のシミュレーション解析例 試験結果 今後の展開 粒子法による評価例 解析結果 断層が表層地盤内を進展する場合 拘束力の設定が必要 入力データ多い 研究成果のまとめ及び今後の検討 解析による崩壊時の形状が概ね試験結果と一致 斜面崩壊時の挙動を粒子法で再現可能 斜面崩壊以外の変形構造への適用が可能 実の地表断層 ( 特に副断層 ) の再現性を検証する必要 粒子法の断層変位評価への活用 竿本 (2006) 18

20 Ⅱ-4 まとめと今後の展開 ~H23 年度 H24 年度 H25 年度 H26 年度 H27 年度 H18.9 H19.7 H23.3 H24.9 H25.1 H25.3 H25.6 末 H25.7( 耐震バックフィット開始 ) H25.12 H28 年度 耐震審査指針改訂 中越沖東北地方地震太平洋沖地震 安全規制 (NRA/JNES) 関連審査ガイド 新規制基準 ( 地震 津波等 ) (1) 敷地内及び敷地周辺の地質 地質構造調査に係る審査ガイド (2) 基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド (4) 基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド 原子力規制委員会発足 耐震安全研究 (JNES) 外部評価項目 基準地震動評価手引き 三次元地下構造モデル作成の手引き 基礎地盤および斜面の安定性に係る設計 リスク評価手引き 新規制基準審査ガイド RE レポート RE レポート RE レポート REレポート内の課題及びロードマップイ. ハザード 2) 地震動伝播経路特性 サイト特性の評価手法の高度化 4) 震源極近傍の地震動評価手法の整備 6) 津波堆積物調査 評価手法の整備ロ. フラジリティ 6) 斜面安定性評価手法の整備 耐震バックフィット マニュアル改訂 IAEA EBP における外的事象関連基準 (TECDOC( 技術レポート )) 三次元深部地下構造モデル作成の手引きを整備 バックフィットへ反映中 震源極近傍の地震動評価手法 : アルゴリズムを整備 手法を高度化 斜面安定性評価手法 : 試験結果と粒子法の解析結果が一致 粒子法を断層変位評価へ活用する予定 19

21 Ⅲ. 津波に対する安全性評価 20

22 Ⅲ-1 新規制基準の概要 背景 目的 東北地方太平洋沖地震では 福島第一原子力発電所が炉心損傷に至り 放射性物質を放出した 当時の耐津波設計では 基準津波を設定し 敷地高さの確認 海水給水系ポンプの津波引き波時の機能確認 のみであった これに対し JNES は 津波に対する構造設計 リスク評価が必須との観点から 手引き策定に着手した JNES 安全研究に対しては 旧原子力安全 保安院及び原子力規制委員会からのニーズが高かった さらに IAEA からのニーズも高まった 損傷レベル 設超計えをた事象 設計事象 防災対策 重大事故対策 耐震 津波設計 津波設計関連 設計基準 外力 達成に要する時間 JNES 津波設計 リスク評価に係る安全研究項目の全体像 空冷式非常用 D/G 津波 PRA 排気筒 変圧器 建屋内浸水解析 原子炉建屋扉 水密扉試験 水密扉設計手法 タービン建屋 扉 機械 電気設備フラジリティ 津波遡上解析 海水ポンプ 地震 津波等に対する原子力防災 防潮壁 防潮堤試験 防潮堤設計手法 防潮堤 防波堤 取水路浸入解析 津波ハザード設計基準津波 取水塔 50~ 100m 21

23 22 Ⅲ-2 新規制基準と JNES の手引きの関係 規制の体系 安全目標性能目標 ( 目標 ) レベル1 新規制基準規則 ( 機能要求 ) レベル2 審査ガイド ( 性能要求 ) レベル 3 学協会 民間規格 ( 仕様規定 ) レベル4 技術的サポート 原子力規制委員会 審査ガイド 敷地内及び敷地周辺の地質 地質構造調査に係る審査ガイド 基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド 基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド 基礎地盤及び周辺斜面の安定性評価に係る審査ガイド 委耐震設計に係る工認審査ガイド 耐津波設計に係る工認審査ガイド 竜巻影響評価ガイド JNES JNES 手引き ( 具体的な評価手法等 ) 活断層活動性評価手引き 基準地震動評価手引き 地下構造評価手引き 震源極近傍の地震動評価手引き 基準津波評価手引き 津波に対する構造設計 リスク評価手引き 津波堆積物 評価手引き 地盤 斜面安定評価手引き 安全研究ロードマップ

24 Ⅲ ー 3 安全研究等の内容 (1) 津波に対する構造設計 リスク評価手引き の策定 手引きの基本方針 手引きは 現地調査等の現場主義に基づき策定 事業者申請に対する JNES 審査は プラント生涯 ( 設計 リスク評価 建設 運転 廃炉 ) に対して実施 本発表の範囲 Ⅱ-2 震災直後の現地調査による課題抽出 Ⅱ-3 基準津波策定手法の整備 Ⅱ-4 浸水解析手法の整備 Ⅱ-5 6 耐津波関連試験 事業者に対する要求事項 設計段階では 基準津波に対する施設安全性を決定論的に評価 リスク評価段階では 基準津波を越える残余のリスクを確率論的 (PRA) に評価 津波設計の経験不足を 設計とリスク評価の両段階を満足するまでフィードバックして補完 23

25 300 km (2) 震災直後の現地調査による課題抽出 現地調査とプラント被害文献調査 1H ( 宮城県女川町 ~ 岩手県久慈地区までの被害調査 ) 2H23.12.( 女川 NPP の被害調査 (IAEAISSC) 3 文献調査 調査に基づく重要課題の同定 1 巨大地震 津波の発生 地震及び津波ハザードの組み合せ巨大余震 誘発地震の発生 2 マルチサイト ユニットにおけるリスク評価 3 自然災害と原子力災害の複合 4 サポート系 ( 海水給水系 電源系 信号系 ) の機能喪失による短時間での炉心損傷 5 複数の構造物 機器の同時損傷 6 隣接ユニットの従属性 (U3 の水素ガスの U4 への影響 ) 7 アクシデントマネジメント対策の重要性 Outline 現地調査 of Walkdown Morioka City in Iwate Pref. Miyagi Pref. 岩手県宮古市姉吉地区での最大遡上 38.9m と石碑 : May 3 : May 4 : May 5 : May 7 Onagawa NPP 波力 洗掘 24

26 津波水位 (m) Wave Height(m) 年超過頻度 ν (3) 基準津波策定手法の整備 津波ハザード評価の概要 対象波源域 近地津波 (1) プレート間地震 a) 津波地震 b) 深部地震 (2) 海洋プレート内地震 (3) 海域活断層による地殻内地震 (4) その他 ( 地滑り 火山等 ) 遠地津波 ( 例 チリ津波 ) 波源域の区分 1 千島海溝 ~ 日本海溝 2 伊豆 小笠原海溝 3 南海トラフ ~ 南西諸島海溝 4 日本海東縁部 津波発生頻度の評価 ( 津波発生モデル ) 特性化波源モデルの設定 (1) 巨視的波源特性 (2) 微視的波源特性 (3) 破壊伝播に係る特性 津波を伴う地震活動のモデル化 (1) 既往の活動履歴 ( 歴史地震 津波堆積物 ) (2) 周期性 ( ポアソン過程 更新過程 ) 地震調査推進本部の長期評価を参照 津波水位 波形の評価 ( 津波伝播モデル ) 津波水位 波形の算定 陸上地形モデル 津波水位変動 サイト近傍海底地形モデル 津波伝播解析 遠地海底地形モデル 津波初期水位 (= 海底地殻変動 ) 波源モデル 津波の水位 発生頻度の不確実さ評価 (1) 偶然的不確実さ (2) 認識論的不確実さ ( ロジックツリー手法 ) 地殻変動解析 津波ハザード評価 H D : 基準津波の水位 ν(h D ) : H D の超過頻度 ν(h D ) H D 津波強度指標 ( 津波水位 波力 流速等 ) 福島第一の津波再現結果 TP 換算 _ 潮位除去 _ 福島第一波高計記録 /col:2 計測不能によるデータ欠損 J18 : Fukushima 1 Max 6.9m( 計測時間中 ) Max 9.6m 観測解析 FT02_FK1/col:31 Simulation Observed Time(min) 地震発生後の継続時間地震発生後の経過時間 ( 分 ) 観測と解析との整合性を確認 25

27 水位 水位 [m] (4) 浸水解析手法の整備 建屋内浸水解析による福島第一原子力発電所 3 号機浸水状況の検証 流入口における浸水深時刻歴 16 Ave(1_1) ルーバー 15 Ave(2_1) 換気ファン 14 Ave(5_1) 搬入口 13 Ave(6_1) 出入り口 時間 [sec] 動画再生範囲 地表面 タービン建屋外観 浸入口 1 階中地下 1 階地下 1 階 サービス建屋入口 大物搬入口 バッテリ室 ( 中地下 1 階 ) 有意な浸水被害無し 浸水解析結果 地下 1 階の非常用 DG は冠水したが 中地下 1 階のバッテリ室は浸水なし 海側 解析と現地調査結果との整合性を確認 排気ファン ( 地上面の開口部 ) ルーバ D/G 室津波流入により D/G の機能喪失 福島第一原子力発電所 3 号機タービン建屋内部モデル 26

28 27 (5) 浸水解析手法の整備 建屋内浸水解析による福島第一原子力発電所 3 号機浸水状況の検証

29 1983 年日本海中部地震津波のシミュレーション ( 近地津波解析手法 ) 津波が日本海を伝播する様子の解析結果 海水面の変位上昇下降 大陸に到達した津波の反射を考慮 北海道 日本海の海底地形のモデル 朝鮮半島 断層のずれ 波源断層のずれで生じた海底変位に基づく海水面の変位として設定 日本海 北海道 東北 大和堆 波源 第一波到達時間に対する解析結果と観測記録の比較 比較地点 第一波到達時間 ( 分 ) 解析結果 観測記録 ハフムン ポーハン 海底地形の隆起による津波の増幅を考慮 ハフムン 日本海朝鮮半島ウォルソン原子発電所 ポーハン 比較地点 境港 Ⅳ-28 柏崎 第一波到達時間に対する解析結果と観測記録の比較 第一波到達時間 ( 分 ) 解析結果 観測記録 柏崎 境港

30 29 (6)1 耐津波関連試験 ( 防潮堤 ) 防潮堤試験 津波の波力特性等に係る基礎データ取得 防潮堤の構造健全性 機能限界データ取得 評価 大型水路試験 長さ 184m 幅 3.5m 深さ 12m の大型水路 (( 独 ) 港湾空港技術研究所 ) 試験条件 波高 :1.1m 斜面勾配 :1/10( 防潮堤前面 ) 試験対象 : 防潮堤 模型縮尺 1/10 実験模型 ( 防潮堤模擬 ) 幅 1.1m 奥行 1.2m 高さ 1.2m 厚み 0.2m 大型水路寸法

31 30 (6)2 耐津波関連試験 ( 防潮堤 ) 防潮堤試験

32 せん断変形 (μ) (6)3 耐津波関連試験 ( 水密扉 ) 水密扉試験 水密扉の耐性及び浸水防止機能限界評価 水密扉の例 ( 出典 : 静岡県ホームページ ) 試験に用いる水密扉仕様 片開き扉: サイズ (1m 2m) 扉枠許容せん断変形:2000μ 許容漏水量:0.02m 3 /h/m 2 試験内容 水密扉の地震荷重下での水密性確認 アクチュエーター 試験体 水圧タンク 試験結果 ( イメージ ) 漏水量 0.02m 3 /h/m 2 せん断変形 =0μ ( 出典 : 原子力規制委員会ホームページ ) 加圧ポンプ 試験装置計画図 ( 静的加力 + 水圧試験 ) 漏水量 0.02m 3 /h/m 2 漏水量 設計 1.0 設計 2.0 設計 3.0 せん断変形 =+2000μ 設計 1.0 設計 2.0 設計 3.0 せん断変形 =+4000μ 水頭圧 水頭圧 ( 出典 : 中部電力ホームページ ) 試験ケース No. せん断変形 ( 縦軸 ) と水圧試験 ( ) の組合せ 0.02m 3 /h/m 2 設計 1.0 設計 2.0 設計 3.0 水頭圧 31

33 32 Ⅲ-4 まとめと今後の展開 まとめ 津波に対する構造設計 リスク評価手引き を策定し 構造設計 残余のリスク評価手法や具体例を整備 手引き内容は 新規制基準 / 審査ガイドの策定に活用されると共に IAEA の技術基準への反映が採択され 現在作成中 今後の展開 解析コードの整備 耐津波関連試験の推進及び取得データによる解析コードの検証等を継続し リスク評価技術 ( 津波 PRA) をはじめとした評価技術の強化 高度化を図る

34 補足 : リスク評価技術 ( 津波 PRA) 手順の概要 建屋 機器フラジリティ評価建屋 / 機器の損傷モードの抽出被水没水波力洗掘漂流物衝突 確率密度 現実的応答曲線 ある津波高に対する応答 確率密度 現実的耐力曲線 確率密度 各津波高に対し 現実的応答 > 現実的耐力 となる損傷確率を算定重ね合わせ ある建屋 / 機器のある損傷モード 評価指標 (σ, ε 等 ) 評価指標 評価指標 遡上解析 原子炉建屋 タービン建屋 フラジリティ解析対象迄の遡上状態の解析 50m 入力条件 事故シーケンス評価 フォルトツリー解析 B 系機能喪失 低圧炉心冷却系機能喪失 A 系機能喪失 C 系機能喪失 配管 弁故障ポンプ (A) 故障人的過誤サポート系故障 ポンプ地震損傷 OR OR AND 電気系地震損傷 システム機能喪失確率 津波高 損傷確率 フラジリティ曲線 津波高 対象とする全ての建屋 機器の全ての損傷モードに対し作成 津波ハザード評価 イベントツリー解析 フラジリティ #1 フラジリティ #2 機能喪失過程の組込み フラジリティ曲線の組込み 炉心損傷頻度の算出 各シーケンスの CDP を合計 発生頻度 津波ハザード 津波高 原子炉非常用炉心冷却格納容器炉心起因事象未臨界電源高圧系低圧系熱除去状態炉心損傷確率 =Σ( 事故シーケンス確率 ) ( 例 ) 外部電源喪失 成功 失敗 各機能喪失を系統立てて整理 CDP i+2 CDP 1 CDP i+1 CDP i+n 各シーケンスに対し 関連するフラジリティを積算 (CDP の作成 ) 炉心 m 当損り傷 ) 頻度 ( 炉心損傷頻度 (CDF) 津波高 [CDP 津波ハザード ] の積分値 33

35 Ⅳ. 外的事象に対する重大事故対策 ( 地震 津波 PRA) 34 34

36 Ⅳ 1 新規制基準の概要 2006年9月に改訂された 発電用原子炉施設に関する耐震設計 審査指針 において 残余のリスク 1 の存在が明記されたが 実行的な対応は行われなかった 2011年3月の福島第一原子力発電所事故の知見等を踏まえ 2013年6月に新規制基準 2が制定され 重大事故対策の有効 性評価に確率論的リスク評価 PRA 等を実施することが明記さ れた 損傷レベル 設超 計え をた 事 象 設 計 事 象 防災対策 達 成 に 要 す る 時 間 重大事故対策 耐震 津波設計 設計基準 外力 1 策定された地震動を上回る地震動の影響が 施設に及ぶことにより 施設に重大な損傷事 象が発生すること 施設から大量の放射性物 質が放散される事象が発生すること あるい はそれらの結果として周辺公衆に対して放射 線被ばくによる災害を及ぼすことのリスク 2 実用発電用原子炉及びその附属施設の位置 構造及び設備の基準に関する規則の解釈 35

37 Ⅳ-2 安全研究等の内容 (1) 地震 津波等外的事象 PRA の活用 地震 津波 PRA の手順 プラント情報の収集 分析と事故シナリオの概括的分析の流れ プラント関連情報の収集 分析 プラントウォークダウンの実施 事故シナリオの概括的な分析 設定 事故シナリオの明確化と起因事象の分析 建屋 機器リストの作成 ハザード評価 建屋 機器フラシ リティ評価 事故シーケンス評価 ハザード曲線フラジリティ曲線炉心損傷頻度曲線 発生頻度 地震動 津波強さ 損傷確率 機器 A 機器 B 地震動 津波強さ 炉心損傷頻度 炉心損傷頻度曲線 炉心損傷頻度 地震動 津波強さ 36

38 (2) 地震 津波 PRA からの有用なリスク情報 外的事象 PRA から得られる有用情報 (1) 炉心損傷頻度 (CDF) へ寄与する事故シーケンス システム 機器の同定 ( 各種安全系がどのように破られるか ) 多重防護の有効性 (2) 外的事象に対し 複数機器の同時損傷による CDF への影響 共通原因損傷 (3) CDF へ寄与する外的事象の大きさ及び超過頻度の範囲 信頼性の妥当性判断 (4) 上記 (1)~(3) を踏まえた重大事故対策 対象機器等の同定 (5) CDF の把握 安全目標 / 性能目標との対比からリスクの程度の国際標準との比較 評価条件 評価モデル 使用データ 評価結果の明示 透明性 説明性 37

39 (3) 地震 PRA 1) 地震 PRA 技術の現状認識 地震 PRA 手法は 米国で 1980 年 日本で 1985 年から開発 整備され 30 年近い実績を有する 米国では U.S.NRC の指示により 1990 年代に地震 PRA 手法 ( 簡易法によるフラジリティ評価 ) を用いた個別プラント評価が実施された 日本の原子力地震 PRA 実施基準は OECD/NEA 主催の地震 PRA 国際会議 (2006 年 ) において U.S.NRC や他の多くの参加機関から極めて高い評価を受けた 上記国際会議において 地震 PRA 技術は成熟している との決議がなされた U.S.NRC は 上記原子力学会地震 PRA 実施基準の英訳化を実施し NUREG 化を進めている 38

40 2) 地震 PRA の実行的取り扱い 地震 P R A 評価手順 地震ハザード評価 ( 活用 ) フラジリティ評価 ( 原研法の場合 ) 現実的応答 ( 活用 ) - 設計応答 - 応答係数 ( 設計応答の保守係数 ) ( 中央値 / 標準偏差 ) ( 活用 ) 耐力 - 中央値 / 標準偏差 事故シーケンス評価 フォールトツリー (FT) イベントツリー (ET) ( 活用 ) 基準地震動 Ss 評価での超過確率 地震ハザード評価済み 構造健全性評価 設計応答評価済み 振動台試験等 耐力の標準データ整備済み 内的事象定期安全レビュー FT ET 評価済み 新規制基準適合性評価での取扱い : 地震 PRA 実施基準内の手法 現実的耐力と現実的応答 : 詳細法 現実的耐力と応答係数 : 原研法 耐力係数と応答係数 :Zion 法 新規制基準適合性評価等のデータを用いて 効率的 実効的な評価が可能 39

41 免震時の CDF/ 非免震時の CDF 約 1/50 約 1/5 損傷確率 3) 地震 PRA に基づく重大事故対策の評価例 JNES では地震 PRA 手法を整備し重大事故対策を含めた有効性を定量評価 炉心損傷頻度 (CDF) に寄与する機器を抽出 非常用ディーゼル発電機 (DG) 電気盤等 免震化により地震応答が非免震の 1/3~ 1/5 に低減する条件下で地震 PRA を実施 非常用 DG 及び補機ユニットを免震化 CDF は約 1/5 に低減 非常用 DG を含む CDF への寄与が大きい全ての機器を免震化 CDF は約 1/50 に低減 模擬機器 (20 t) CDF に寄与する個々の機器 非常用 DG 及び補機ユニット 500 非常用 DG 設備冷却系ポンプ及びポンプモーター モーターコントロールセンター及びスイッチキ ア 残留熱除去系ポンプモーター 2000 解放基盤での最大加速度 (Gal) 非常用 DG の損傷確率評価例 ( 応答低減 1/3) 左記の全機器 コイルばね ( 上下免震装置 ) 多段積層ゴム ( 水平免震 ) 機器免震試験 10-2 免震化による低減率 免震化による CDF 低減効果の評価例 ( 応答低減 1/3) 40

42 (4) 津波 PRA 1) 津波 PRA 技術の現状認識 経緯 JNES は 2004 年から津波 PRA 手法の整備を進め 津波ハザード評価も実施 JNES は スマトラ沖津波 ( ) を踏まえ IAEA 津波特別拠出金事業 (EBP) ( ~2010.3) を提案し 津波 PRA 手法を活用 津波 PRA の研究成果は 原子力学会 (2007.9) 世界地震工学会議 ( ) IAEA 国際津波 EBP 会議 (2010.3) 等で発表 東北地方太平洋沖地震 (2011.3) を踏まえ 津波設計 評価手引き策定分科会を設置 ( 2012 年 ~) 上記分科会において 津波に対する構造設計 リスク評価手引き を策定し 津波 PRA を用いたリスク評価審査の考え方や手順等を整備 津波 PRA 手順を福島第一原子力発電所に適用し その有効性を確認 津波に対する構造設計 リスク評価手引き (JNES で策定中 ) 41

43 対策後の CDF/ 対策前の CDF 約 1/5 約 1/10 m 当りの発生頻度 ( 回 /m 年 ) 条件付損傷確率 2) 津波 PRA に基づく重大事故対策評価例 津波ハザード 全炉心損傷確率 ( 対策前 ) 全炉心損傷確率 ( 対策後 ) 防潮堤の設置例 1 全炉心損傷頻度 ( 対策前 ) 建屋扉水密性 屋外設備高台設置 海水系対策の効果 1 防潮堤及び海水系対策の効果 防潮堤高さ相当 全炉心損傷頻度 ( 対策後 ) 深さ 50m での津波高さ (m) 炉心損傷頻度の評価例 2 1: 中部電力 ( 株 ) の HP より 2: 北陸電力 ( 株 ) の HP より 防潮堤設置 海水系防水 電源車 消防車 水密扉設置 防潮堤設置 + 海水系防水対策 CDF は約 1/5 に低減 10-1 上記 + 電源車 消防車 + 水密扉 CDF は約 1/10 に低減 10-2 対策による低減率 対策による CDF 低減効果の評価例 42

44 地震喪失外部電源未臨界原子炉電源非常用過圧防止原子炉炉心冷却津波防潮堤ダクト海水管ピット取水建屋扉原子炉建屋扉タービン電源非常用過圧防止原子炉炉心冷却除去残留熱炉心状態地震津波炉心損傷 4 位炉心損傷 1 位炉心損傷 5 位炉心損傷 2 位炉心損傷 3 位 3) 津波 PRA の活用例 43 t=0min. t=46min. 重大事故対策の有効性を確認

45 Ⅳ ー 3 まとめと今後の課題 まとめ 地震 津波等外的事象 PRA 技術の現状認識及びその有用性等を紹介 外的事象に対し 着目すべき事故シーケンス システム及び機器の同定や 重大事故対策等による安全性向上を図る際の評価 判断に活用可能 今後の課題 地震と津波の重畳 ( マルチハザード ) 複数プラントの同時損傷 ( マルチユニット / サイト ) に関する地震 津波等外的事象 PRA に関する評価の実用化 44

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Microsoft PowerPoint  東海第2原発訴訟(SPGA)    (1).pptx 東海第 2 原発運転差止請求訴訟基準地震動は過小評価である 2018 年 11 月 29 日 原告ら代理人弁護士只野靖 1 本書面の結論 1 原発は極めて危険な施設であり 危険な原発の安全性は最大限に確保しなくてはならない 敷地で発生する可能性のある全ての地震動に対して安全であることが求められる 2 基準地震動は 敷地で発生する可能性のある地震動全体を考慮したものとなっていること 基準地震動を超える地震動が敷地で発生することは無いこと

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