地震動想定手法の問題点	
２０１４年８月	  弁護士 内山成樹	

震源断層面とアスペリティー
模式図

現実の震源断層面とアスぺリティ	  アスぺリティ（強く固着し、大きな地震動を発生させる領域）	  原発の断層モデル（左図）は極めて簡略化したモデル	  現実には断層面もアスペリティも不定形（右図）	  現実の断層では地表の断層の前後の地下で長く断層面が伸びている	  マグニチュード	  気象庁マグにチュード（Ｍｊ）	  モーメントマグニチュード（Ｍｗ）	  応力降下量	  応答スペクトル	  原発の耐震設計の流れ	
(1) 断層位置や長さ等の各種調査	  
特に断層の幅の推定には大きな問題 （地震発生層問題）	  断層が、どの深さまで動くかははっきりしない （推定誤差 大）	  データが少ないこと	  いつも同じ深さまで動くとは限らないこと	  長さについても、地表の断層の前後の地下でどれだけ続いているか分からない 	  (2) 基準地震動Ｓｓの策定	  （将来起こる可能性のある地震（ないし地震動・強震動）の予測）	  (3) 基準地震動Ｓｓに対して、構造物が破壊されないように設計	  ＝地盤が接している部分に基準地震動を入力	  構造物を数値的なモデルで表して、基準地震動を受けた構造物が、どのような挙動を示すかをシミュレーション	  基準地震動Ｓｓが耐震設計の全ての要め	  本来、想定できる最大地震動でなければならない	4	  原発の耐震設計の流れ	

5	  （地表の断層の選定）	

地震規模M（またはMo)の推定	

地表の断層から地震の規模を導く過程	  ひいてはそこからさらに地震動を導く過程は	  莫大な誤差という宿命から逃れられない	  地震規模M（またはMo)の推定	
地表の断層	

地表の断層長さから直接地震規模の推定	  （応答スペクトルに基づく手法）	  松田式	  誤差が極めて大きい	地震規模M（またはMo)の推定	
地表の断層	

地表の断層から震源断層面の設定	  （長さ、幅を推定）	  面積を出して地震規模を推定	  （断層モデルを用いた手法（入倉レシピほか））	  断層面の長さ、幅の推定にも誤差 大	  面積から地震規模の推定にも大きな誤差	基準地震動（Ss)が全ての要め	
基準地震動Ｓｓ（平成18年新耐震指針）	  	  「施設の耐震設計において基準とする地震動で、敷地周辺の	  
地質・地質構造並びに地震活動性等の地震学および地震工学	  的見地から、施設の供用期間中に極めてまれではあるが発生	  する可能性があり、施設に大きな影響を与えるおそれがあると	  想定することが適切な地震動」 何をもって「適切」とするのか？	  
平成18年指針で、	  旧指針の設計用最強地震による地震動S１と設計用限界地震による地震動S2を統一	  原発の耐震設計 ⇒ 想定できる最大の地震動であるはず	  「極めてまれではあるが発生する可能性があり、施設に大きな影響を与えるおそれ	  があると想定することが適切な地震動」＝原発の耐震設計である以上最大の地震動	  伊方最高裁判決 「万が一にも災害防止上支障のないこと」	

応答スペクトルに基づく手法	
代表的な応答スぺクトルに基づく手法 耐専スペクトル	
４４地震 １０７観測点の記録による	  

そのほかに野田他（2002）の応答スペクトルなどがある	  応答スペクトルに基づく手法	
代表的な応答スぺクトルに基づく手法 耐専スペクトル	

応答スペクトルに基づく手法は	  地震動評価の手法の１つ	  多数の地震の地震動観測記録から	  地震の規模、敷地との距離によって分けて	  地震動の平均像を求めたものを用いる手法	応答スペクトルに基づく	  手法の具体例	  （応答スペクトル図 川内原発）	

マグニチュード、震源距離で分ける	  その上で、地震動の平均を求める	

応答スペクトルに基づく手法の出発点	
出発点は、マグニチュードと震源距離	  各断層ごとにマグニチュードと震源距離を出す	  
特にマグニチュードの算出は極めて誤差が大きい	  マグニチュード 「平均像」で求め誤差の最大値はとらない	  応答スペクトルに基づく手法は	  全て平均像でしかない	  しかし、平均像からどれだけかい離するかは考えようとしない！	  耐専スペクトルは折れ線で描く	  ポイントを決めそれを結ぶ	イメージを表示できません。メモリ不足のためにイメージを開くことができないか、イメージが破損している可能性があります。コンピュータを再起動して再度ファイルを開いてください。それでも赤い x が表示される場合は、イメージを削除して挿入してください。

周期０．６秒のポイント	  周期０．６秒での	  応答スペクトルの平均的大きさ	
コントルールポイント	  周期０．０９秒のポイント	  周期０．０９秒での	  応答スペクトルの平均的大きさ	
たくさんの地震の記録から	  周期ごとに	  M、震源距離ごとに平均を求める	  決められた周期ごとの平均を	  点としてプロットし	  その点をつないだ折れ線を求める	  その折れ線が耐専スペクトル	  ではどうやって決めるか	＋σ	グループ分けして	  平均を出す	  ↓	  （コントロール）ポイント	  ↓	  それをつなげて図を描く	

耐専スペクトルのもと	  となった地震ではない	１本１本の線が現実に起こった地震を示す	

５倍	

0.2秒	
0.5秒		

２倍	
１倍	

対数表
示

	対数表
示

周期0.2秒〜0.5秒ではほぼ３〜４倍に達し	  ５倍を大幅に超え８倍に達するものもある	  既往最大（上限）を取れ⇒４倍程度は取れ	  	

対数表示＋σ	‐σ	σ 標準偏差	  標準偏差（σ）とは、値のバラツキを見る指標	  
平均値と各値との差（偏差）を二乗し、それを合算した和をデータ	  の数で割り、それをルートした値	  正規分布の図	  分布が正規分布かどうかは不明	  しかしほぼ変わりない	  →参考にできる	

＋σを超えるもの （１００‐６８．２６）/２≒１６（％）	  ＋２σを超えるもの ２．３％
＋３σを超えるもの ０．１４％	  	

対数表
示＋σ＝ほぼ２倍	  正規分布なら２倍を超えるものも１６％程度あることになる（図でもほぼそのくらい）	  ＋σ	‐σ	２σ（４倍）を超えるものも正規分布なら ２．３％

それでも不足→３σ（８倍）	  	

対数
表示既往最大を超えてどこまで考慮すべきか	  ＝標準偏差で何σまで（偏差値いくつまで）	  考慮するか	  ＋σ	‐σ	

① 既往最大を取れ	  ② さらに既往最大を超えてどこまでか＝何σまで考慮するか	  
⇒せめて３σもしくはそれ以上	  平均像の１０倍は考えるべき！	  ① 既往最大を取れ	  ② さらに既往最大を超えてどこまでか＝何σまで考慮するか	  
⇒せめて３σもしくはそれ以上	  この考え方は、他の推定方法でも取られる必要がある	  松田式	  既往最大が＋２σだとすると	  ＋２σ＝マグニチュード＋１．０	  ＋３σはマグニチュード＋１．５	  地震のエネルギーで１８０倍	  それですまないと何１００倍	  日本の原発の耐震設計の最大の問題は松田式の誤差問題	

応答スペクトルに基づく手法の出発点のマグニチュードの算出	
松田式（断層の長さとマグニチュードの関係式）を使う	  誤差が極めて大きい	
壇ほか（2001）の式	

Mの差と短周期地震動の差	
M0.2の差 ⇒ 2の1/3乗倍＝1.26倍	  M0.4の差 ⇒ 4の1/3乗倍＝1.59倍	  M0.6の差 ⇒ 8の1/3乗倍＝2倍	  M0.8の差 ⇒ 16の1/3乗倍＝2.51倍	  M1.0の差 ⇒ 32の1/3乗倍＝3.17倍	  上図で示した誤差は「既往最大」でしかない	  
さらに大きな誤差も考える必要がある	マグニチュードの算出はまず松田式で行っている	

応答スペクトルに基づく手法では、莫大な誤差を伴う松田式を使う	  
その誤差については一切触れようとしない	  松田式の誤差に言及した途端に耐震設計が破たんしてしまう	  既往最大ではなく、それを超える誤差だとすると	  地震のエネルギー（Ｍｏ）では	  平均像の１００倍、何１００倍を超えるものを想定する必要	  （後に述べる標準偏差を用いた推計法）	  松田時彦氏「単なる目安でしかない」	  この松田式の誤差問題だけで、原発の耐震設計の問題は、もう「終わってる」	  松田式の莫大な誤差問題を考えたら、基準地震動があまりに過小なのは明らか	  大飯原発	

大飯原発	

熊川断層	M7.1 等価震源距離19.0ｋｍ

300ガル	  

①M7.1は平均像でしかない M8.1もしくはそれ以上を想定すべき	  （松田式の誤差問題）	  M8.1としたとき（＋M1.0）に、32の1/3乗倍できいてくる 3.2倍	  壇ほか（2001）の式	  300×3.2＝960ガル	  ②平均像による誤差	  300の４倍 900ガル 10倍 3000ガル	  （応答スペクトルに基づく手法が平均像であることによる誤差問題）	  ③あわせて	  960×4＝3840ガル

960×10＝9600ガル	  FO-­‐A〜FO-­‐B断層の応答スペクトルに基づく手法の評価をしていない	
熊川断層300ガル 応答スペクトルに基づく手法の誤差を考えると	  ４倍 900ガル 10倍 3000ガル	  Fo-­‐A〜Fo-­‐B断層の評価	  ①熊川断層をM7.4としたときの地震動より大きくなるはず	  ②M7.4とM7.1の地震の比較	  M0.3の差は、２×1.41＝2.82倍のエネルギー（Mo）の差	  ③Moの１/３乗で短周期レベルは変わる（壇ほか（2001））	  ⇒2.83の1/3乗＝１.4１倍	  ④熊川断層 300ガル ⇒ M7.4の熊川断層 300×1.41＝420ガル	  ⑤松田式平均像のM7.4ではなく仮にさらにM0.3大きいM7.7	  だとすると	  さらに1.41倍 ⇒ 600ガル	  FO-­‐A〜FO-­‐B断層は熊川断層よりずっと近い⇒420ガル、600ガルより相当に大きくなるはず	  ⑤応答スペクトルに基づく手法の誤差	  420ガルを４倍、10倍1680ガル 4200ガル	  600ガルを４倍、10倍
2400ガル 6000ガル	  断層モデルを用いた手法	
１ 震源断層面と断層パラメータの設定	  （断層モデルの設定）	
２ 震源断層面を多数の小区画に分け、それぞれの区画で破壊	  の進行とともに時間をおいて発生する振動がどれだけの大きさ	  かを推定、その後、まわりの地盤に伝播し、それが地表面に達	  するまでの地震動の減衰を距離減衰式（グリーン関数）を用い	  て算出、それらを重ね合わせて地表面の地震動の大きさを導く	  ３ いくつものスケーリング則を用いて推定	断層モデルを用いた手法とは	破壊開始点で始まった破壊が次々伝播	  地震動を発生させていく	  小区画ごとに地震動が発生したとして	  伝播していったそれぞれの地震動を	  重ね合わせて、対象地点の地震動を導く	  スケーリング則とは	  ＝地震規模が大きくなると各種の量も大きくなる	
平成１９年能登半島地震でのスケーリング則	

しかしこれらはすべて平均像を求めるものでしかない	断層面積と地震モーメントの関係式	
松田式の断層長さの代わりに断層面積	  マグニチュードの代わりにモーメントマグニチュード	（地震モーメント）	

松田式と同じような式	  スケーリング則の関係式

やはり誤差が大きい 	  強震動予測レシピ（入倉レシピ）	

断層モデルの高度化に関する検討	  原子力安全基盤機構平成19年4月	

アスペリティがある＝非一様 	  断層の上で破壊が次々伝播していくシナリオ	
レシピ＝誰がやっても同じようにできる＝平均像を求めるもの	
step1からstep9（もしくはstep7)まで順番に値を決めていく	強震動予測レシピの概要 	
「強震動予測レシピ」（入倉のレシピ）の各段階	  Step1 断層破壊面積の設定	
Step2 地震モーメント（Ｍｏ）の設定	
Step3 平均応力降下量の設定	
Step4 アスペリティの総面積の設定	
Step5	   アスペリティの応力降下量の設定	
Step6	   アスペリティの個数と配置の設定	
Step7	   アスペリティの平均すべり量比の設定	
Step8	   アスペリティの実効応力と背景領域の実効応力の設定		  	  	  Step9 すべり速度時間関数の設定	  Step2,	  Step4はスケーリング則の適用	  スケーリング則には大きな不確かさ（誤差）がある	

35	  Step１	  断層破壊面積の設定	

震源断層面を正方形もしくは長方形として想定するので、面積は長さ 幅となる。	
この断層の長さと幅を決めるについても大きな不確かさがある。幅は地震発生層の推定によるが、その推定にはとりわけ誤差が大きい。	  

36	  Step2	  ４倍	

断層面積からMoを導く	

平均で耐震設計	  中越沖地震の結果、１．５倍とされたが、それでも不足	  （黄色の領域の端の赤線はMoでの平均の２分の１と２倍の線 内山加筆）	

スケーリング則の誤差問題	

黄色の範囲が「±σ」＝６８．２８％の範囲（正規分布なら）	  その右端が平均の２倍	  平均の２倍の値でも約１６％の地震では超過	  ２σ＝平均の４倍の値でも、約２．３％の地震で平均を超過	原発の耐震設計では	  平均像からのかい離がどれだけか＝誤差 全く考慮されない	

平均値をもとに耐震設計をしている	  中越沖地震をもとに1.5倍にするだけ	  平均値では原発の安全性は確保できない	  誤差を考慮するなら標準偏差で何σまで想定するかの問題となる	  （正規分布なら）標準偏差（＋σ）でも2倍、＋2σで4倍	  しかし、原発でそれで足りるか	  ＋2σでも2．3％がそれを上回る	  Step3	  平均応力降下量の設定	

面積当たりどの程度の歪の解放があるかを見る	  ＝平均応力降下量	  Moと面積から、関係式によって導く 	

面積Sが一定なら平均応力降下量は、Moに比例 	  アスペリティの面積比はどうやって導くか	  ここでもスケーリング則	
内陸地殻内地震	

平均の１/２程度のアスペリティ面積比の地震がある	  ただし面積が小さくなると重なる波が少なくなるので地震動が２倍になるわけではない	  ２の平方根できいてくる ⇒ 地震動は１．４１倍となる。	

その後、アスペリティの個数、配置などを決め、地震動想定をする	
いくつものstepで誤差がある	  断層の面積の設定	  断層面積→地震モーメントMo	  アスペリティ面積比	  グリーン関数	  これらの誤差は平均値の何倍という極めて大きな誤差	  断層面積S→地震モーメントMoの推定のみでも	  少なくとも４倍の誤差（既往最大で）	  データの少なさからすればさらに大きな誤差がある	  少なくとも１０倍程度の平均像からのかい離があるとすべき	地震調査委員会レシピ	

地震調査委員会レシピ	

地震モーメントMoと短周期レベルAのスケーリング	  やはり誤差が大きい	  地震調査委員会レシピ	

入倉レシピと同じように誤差だらけ	  やっていることは基本的に同じこと	  断層長さ → 地震動の大きさ （導く道筋が違うだけ）	  いくつものスケーリング則を使う（莫大な誤差がある）など	  断層モデルを用いた手法も	  どんな方法でも大きな誤差は免れない	  地震動想定の第一人者入倉孝次郎氏	
「基準地震動は計算で出た一番大きい揺れ	  の値のように思われることがあるが、そうで	  はない。（四電が原子力規制委員会に提出	  した）資料を見る限り、５７０ガルじゃないとい	  けないという根拠はなく、もうちょっと大きくて	  もいい。・・・（応力降下量は）評価に最も影響	  を与える値で、（四電が不確かさを考慮して）	  １．５倍にしているが、これに明確な根拠は	  ない。５７０ガルはあくまで目安値。私は科学	  的な式を使って計算方法を提案してきたが、	  これは地震の平均像を求めるもの。平均から	  ずれた地震はいくらでもあり、観測そのものが	  間違っていることもある。基準地震動はできる	  だけ余裕を持って決めた方が安心だが、それ	  は経営判断だ。」	

過去１０年間に５つも基準地震動を超えた地震が発生	
とりわけ平成１９年中越沖地震と平成１９年能登半島地震	  平均像からはずれた地震だった	  しかし、平均像からはずれた地震が発生するのは当たり前	  だから、入倉孝次郎氏も「平均からはずれた地震はいくらでもある」	  と言っている。	  

「平均像」で基準地震動を策定したら、原発に「安全」はない！	  
原発を平均的地震動で耐震設計をしていいわけがない！	  震源を特定せず策定する地震動	  留萌支庁南部地震の知見は十分考慮されているのか	基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド	  いくら調査してもわからない断層が潜んでいる	  →それを全サイト共通に考慮	

「地表地震断層が出現しない可能性のある地震」について	  全国共通に考慮すべき地震（震源の位置も規模も特定できない地震）	  Mw6.5未満の地震	  収集対象とされた地震	

わずか１６年の１６の	  地震で何がわかる？	  
余りに少なすぎる地震	  そのデータをいくら集めても	  適切かつ十分なデータ収集	  とは到底いえない	  本当に１６年間のデータで	  十分と思っているのか！！	

HKD020	

たまたま観測点が断層面を延長した地点の近くにあった。	

わずかMw5.7(Mj6.1)の地震
地震動1000ガル超応答スペクトル2000ガル程度	

NFRD効果
破壊伝搬方向に観測点があるときに地震動が重なって増幅する効果
ディレクティビティと以前は言っていた	「留萌支庁南部地震は、地盤の影響による増幅がある」	  ５８５ガル	

電力会社の策定する「震源を特定せず策定する地震動」	
（現在、ほとんどの電力会社が６２０ガルを採用している）	

川内原子力発電所 地震について 平成26年4月23日	

仮に地震動増幅があっても	そもそも本当に増幅するのか	  中越沖地震では、軟弱地盤があったために地震動は減衰したとされている	

この見解を前提としても	  １ 増幅がないはぎとり波でも、加藤のスペクトルを超えている	  
特に、原発で重要な短周期領域（周期0.2秒から0.5秒）で	  地震動としても609ガル！ 	  
それを若干上乗せしても620ガル	  ２ 留萌支庁南部地震はわずかMw5.7の地震でしかない	  ３ 大地震動は破壊伝播効果（NFRD効果）のためとされる	  
４ Mw5.7がMw6.5（16倍）になったら	  それだけで極めて大きな地震動となるはず	  素朴な疑問	Mw5.7の地震で、これほど大きな地震動をもたらしたのであれば	  Mw6.5未満の地震では最大どこまで大きな地震動が来るのか	  これを検討せずに「震源を特定せず策定する地震動」は導けない	  Mw5.7の地震に耐えられれば良いというわけにはいかない	  今、電力会社がやっているのは	  Mw5.7程度の直下の地震には耐えられるということでしかない	

M6.5未満の地震はどれだけの地震動となるか	  （Mw6.5の地震とMw5.7の地震の比較）	
壇ほか（2001）の式（短周期レベルAとMoとの関係）	  Mｗ6.5の地震のMo(地震モーメント）はMw5.7の地震のMoの約16倍	  （マグニチュードが0.2あがるたびにMoは２倍となる）	  ただし正確には15.85倍（入倉レシピの計算結果）	  Moが15.85倍だと壇ほか（2001）の式によれば、Aは15.85の1/3乗倍	  （1/3乗＝３乗根 1/2乗＝平方根＝ルート）	  １５．８５の1/3乗 ＝ 2.51	  Mw6.5未満の地震の最大地震動は、Mw5.7の地震の地震動の2.5倍となる	  M6.5未満の地震はどれだけの地震動となるか	  Mw6.5の地震とMw5.7の地震の比較	

地震動は留萌支庁南部地震の２．５倍として	  609×2.5 ＝ 1523ガル	  短周期での応答スペクトル 1300×2.83 ＝ 3250ガル	

しかしこれは平均像でのものしかない	  さらにたとえば、断層面積が平均的地震より小さいなど	  平均像と異なる地震となる可能性も考える必要がある	  震源断層面の面積が平均的値の1/2の場合の地震動	  Mw６．５の地震でＳ（面積）が平均像の１/２だと
６０９×５＝３０４５ガル	  ３０００ガル程度は考える必要がある