外的事象に対する包括的な安全確保の体系の現状と課題（4）自然事象に対する研究開発と実務への適用「2018年春の年会

原子力安全部会、標準委員会合同セッション」
2018年3月27日

電力中央研究所
原子力リスク研究センター (NRRC)
梅木 芳人
1

はじめに
 原子力リスク研究センター（NRRC)の研究開発の概要
 自然事象のリスクにかかる研究開発2

原子力リスク研究センター（NRRC)の研究開発の概要

3

ＮＲＲＣ設置の経緯
福島第一原子力発電所事故を踏まえた反省
・原子力のリスクと正面から向き合う意識と仕組が不足
・大地震、大津波など低頻度だが影響が大きな事象への対応が不十分

リスクを直視し、規制遵守に留まることなく安全性を追求する意識と仕組が必要

低頻度事象に伴うリスクの低減

各事業者のリスクマネジメント強化
・社内体制整備・技術課題解決（発生メカニズム、応答、対策）

・リスク評価の充実（確率論的リスク評価：

・決定論的手法と確率論的手法の効果的な組合せ

Probabilistic Risk Analysisの活用）

・一元的研究開発体制構築→現場適用＆フィード

・リスク情報の積極的利用

バックを促進等（各事業者が継続的に実施）

等

NRRCの設置 2014.10.01
4ねらい、ミッション・ビジョン
2014.06.13 電中研ﾌﾟﾚｽﾘﾘｰｽよりねらい•

事業者の自主的な安全性向上の取り組みに必要となる研究開発の中核に。

•

低頻度ではあるが大きな被害をもたらし得る事象を解明し、対策を立案してリスク低減に役立てる
ため、確率論的なリスク評価手法（PRA）も積極的に活用。

•

研究開発ロードマップを策定し、成果の利用までを含めたPDCAを回して効果的に研究開発を推進。

2014年10月 NRRC作成、HP掲載

ミッション
確率論的リスク評価(PRA)、リスク情報を活用した意思決定、リスクコミュニケーションの最新手法を開発し用いることで、原子力事業者及び原子力産業界を支援し、原子力施設の安全性を向上させる。
ビジョン
PRA手法及びリスクマネジメント手法の国際的な中核的研究拠点（センター・オブ・エクセレンス）となり、それによって、あらゆる利害関係者から信頼を得る。

5

NRRCの位置づけメーカー、ゼネコン等

学協会
国際会議
国内外各機関等

産業界
国内外研究機関
関係省庁

事業者

電力中央研究所
発信／対話

課題解決ニーズ＜自主的・継続的な安全性向上＞

原子力リスク研究センター
研究成果
規格基準案等＜研究開発＞+＜RIDM＊推進＞

共同
連携協力

・技術課題明確化
・R&Dロードマップ策定
・事象解明、応答予測
・リスク評価、対策策定・提案
・研究コーディネート
・成果等の情報発信・ﾘｽｸﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ手法検討等
・RIDM戦略策定⇔R&D成果活用
指導・助言

リスク評価
現場を含めたPDCARIDMの実務適用対策策定・実施
リスク認識の共有
課題解決策
提言・技術支援実施状況確認

牽引

技術諮問委員会(TAC:Technical Advisory Committee)

原子力安全推進協会

国内外の有識者を中心とした活動のレビュー

良好事例に基づく世界最高水準の安全性提示
現状評価に基づく改良改善の提言* Risk-Informed

Decision Making

6（JANSI）

安全性向上を支えるリスク研究開発••

低頻度だが大きな被害をもたらし得る事象のさらなる解明と対策立案
従来の決定論的な手法に加えてリスク情報を活用する手法を適用

研究開発項目継続的安全性向上の取り組み＊番号①～⑤は、後述のロードマップの「成果の適用先」の番号に対応

1 事象評価技術<継続的安全性向上><安定運転>

組織内部

フィードバック③ リスク低減/深層防護（安全性確保策の強化)④リスク情報活用（リスクマネジメント）↔

② リスク評価（PRA実施）<再稼動>

2 リスク評価技術① 新規制基準への適合（対策追加・改良工事等）

1) PRA手法（内的・外的事象）
2)人間信頼性(HRA)
3)環境放出時影響<東電福島第一事故・規制基準見直し>

3 リスクコミュニケーション

7↔

様々なステークホルダー

成果の実務
適用支援

⑤リスクコミュニケーション

用

フィードバック

応1) シビアアクシデント(SA)*2) 活断層3) 地震動4) 断層変位
5) 地盤・斜面・土木構造物耐震
6) 建屋・機器耐震
7) 津波
8) 火山
9) 竜巻等極端気象
10) 内部火災・内部溢水*炉心の著しい損傷を伴う重大事故

PRA技術の改良開発状況
改良開発予定なし

研究開発開始予定

研究開発中

レベル１
内的事象

出力運転時PRA
停止時PRA
火災・溢水PRA

外的事象

地震PRA
津波PRA
上記以外の外部事象（竜巻・強風、火山）

レベル２

2017年 内的事象HRAガイド
2018年 実施ガイド
2018年 ピアレビューガイド

2019年 SSHACプロセス導入(随時）ハザード・フラジリティ評価高度化

8

レベル３

2019年 過酷状況下HRAガイド
2019年 FCVSモデル高度化MAAP 2020年 早期被ばく評価ガイド
2021年 最適FP放出評価法

2019年 火災モデル・実施ガイド

2018年 低津波サイト評価手法
2020年 高津波サイト評価手法

パイロット
プロジェクト実施中PRA技術の改良開発スケジュール
凡例：
PRA項目

研究開発

⇒

⇒

パイロット

年度

研究項目
内的レベル1PRA手法改良
人間信頼性評価（ＨＲＡ）手法高度化

出力運転時

過酷状況下ＨＲＡ手法開発
マルチユニットPRA手法開発
放射性物質放出リスク評価手法高度化（レベル２）
環境影響リスク評価手法開発（レベル３）

内部火災

内部火災リスク評価手法整備（レベル１）

内部溢水

内部溢水リスク評価手法整備（レベル１）
地震リスク評価手法高度化（レベル１－２）

地震

ＳＳＨＡＣプロセス確立
ハザード評価手法高度化
フラジリティ評価手法高度化
津波リスク評価手法高度化（レベル１－２）

津波

ハザード評価手法高度化
フラジリティ評価手法高度化

竜巻・強風

ハザード評価手法高度化、フラジリティ評価手法開発

火山

ハザード評価手法高度化、フラジリティ評価手法開発

リスクコミュニケーション 内部・外部コミュニケーション方法改善策策定

9

要素技術毎に
随時実務適用

実務適用

2016
以前

2017

2018

2019

2020

2021
以降

自然事象のリスクにかかる研究開発108. 地震/耐震【ハザード/フラジリティ】（全体概要）▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

地震動評価における不確 【活断層】
PRAのための定式化②▽
連動性評価指標提案①，②▽
かさが大きい地震ハザード活断層の連動性・端部の定量的な評価指標の開発
次フェーズ
日本において不確かさを，評価
より現実的に評価する手 【地震動】
震源パラメータカタログの提案①，②▽
法がない
震源パラメータの定量評価・地下構造モデル化手法の体系化
次フェーズ
-活断層
↓
• 地震動評価の不確かさ-地震動
をより現実的に評価す 地震ハザード解析専門家委員会(SSHAC)技術支援
次フェーズ
る手法を構築SSHACプロセス国内適用（課題抽出など）②▽
確率論的地震ハザード評価の高度化

地震PRAプロ
ジェクト
地震フラジリティ評価-機器-建物-地盤・斜面-地中土木構造物

計画中
耐力とフラジリティの評価
弾塑性解析法提案①，② ▽が保守的な評価に留まっ 【機器】
機器配管系の弾塑性評価法の構築ている↓
配管系簡易弾塑性解析法提案①，② △• フラジリティを，より現実的に評価する手法を構 【機器】
地震損傷ﾃﾞｰﾀに基づくフラジリティ評価法構築①，②▽
築
地震損傷ﾃﾞｰﾀに基づく現実的フラジリティ評価手法構築【建物】

大入力時の建屋挙動評価手法提案①，②▽
大入力に対する建屋挙動評価(3次元モデル・地盤－建屋相互作用など)
次フェーズ【地盤・斜面】▽実岩盤への実用化（２次元）
基礎地盤への実用化（２次元）①，② ▽①，②
地盤・斜面の２次元， ３次元非線形解析手法の開発
等価線形解析実用化（３次元）①，② △三次元地震応答解析手法実用化①，② ▽
地中土木構造物の耐震性能照査手法の標準化/高度化/実用化【地中土木構造物】

11▽終局耐震性検討
手法構築①，②

8-1. 地震/耐震【地震ハザード（活断層）】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

2019

2020

2021

地震規模評価において、連動性評価指標提案①，②▽ 次フェーズ：新たな指標を踏
活断層の震源 活断層の連動区間・端部 連動性・端部の定量的な評価指標の開発
まえたセグメンテーションに関する評価基準に関す評価手法の開発
断層評価
る知見の補強が必要。また、活構造の認定におい
PRAのための定式化②▽
知見反映て、地域性の不確実さが大。
火山地域の認定手法提案①▽↓
震源を特定しにくい地域における活構造認定手法の開発• 実地震の破壊停止要因に基づく連動性評価指
知見反映
活断層の未成熟な地域
標の提示の認定手法提案①▽• 活断層が認めにくい要因の分析とそれに応じ地域性を考慮した震源断層評価手法の構築
た認定手法の蓄積

活断層が未確認の地域
近年発生した における地表地震断層の出現事例の増加。
活断層として認識されていなかった地表地震断層の調査
地震を対象に↓した断層調査 • 当該断層の破砕性状や破砕性状・活動性
活動性の調査に基づき、事前に評価しうる可能性を明確化
事前評価の可能性に関する検討

知見反映

地表地震断層の特性提示①△

12

2022

8-2. 地震/耐震【地震ハザード（地震動）】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

震源を特定し 既往被害地震の震源モて策定する地 デルが質･量とも少ない、
地下深部の速度構造モ
震動の評価 デル化手法の高度化が必要↓• 統一した手法を用いた震源モデル化• 観測データに基づく地下構造評価法の確立

～2016

2017

2018

近年の被害地震、計器観測
初期の地震の震源パラメー
タカタログ提案①②▽
インバージョン手法による震源パラメータの定量評価
地下構造モデル化
法の体系化① ▽
地震観測・微動観測に基づく地下構造把握・モデル化手法の体系化

震源を特定せ M6級の中規模地震の際ず策定する地 に震源近傍で稀に得られる大加速度記録の発生
震動の評価 要因に関する知見の補震源を特定せず策定
する地震動に資する
地震動評価① ▽

強が必要↓
防災科学技術研究所の強震観測点における大加速度観測記録の• 強震記録の取得地点で ①地下構造調査による発生要因解明と基盤地震動推定の詳細調査に基づく発 ②鉛直アレイ地震観測の実施による検証（同研究所との共同研究）
生要因の解明• 地盤増幅の影響を除去
した基盤地震動の評価

確率論的地震 SSHACの国内適用方法
プロジェクト報告書作成支援② ▽ハザード評価 が未確立
伊方SSHACプロジェクトの技術支援↓• 確率論的地震ハザード評価における認識論的
不確実さ考慮を目的としたSSHACレベル3手
法の国内適用方法確立• 確率論的地震ハザード
解析で用いる要素技術
の高度化

2019

△プロジェクトプラン作成②

2020

2021

2022

震源近傍記録の共通事項、
サイト固有事項の解明と新知見創出①▽
次フェーズ：震源近傍強震動と深部地盤構造の評価
サイト特性モデル構築
への反映
非線形サイト特性・地形
サイト特性・３次元サイト特性モデル構築①②▽
次フェーズ：サイト特性予測モデルの構築とGMPEへの取り込み

ばらつき評価への反映
次フェーズ：全社展開/地震・津波重畳等のマルチハ
ザード評価▽SSHAC Level 3に基づく確率論的地震ハザー
ド解析の課題抽出②▽ SSHACプロセス国内適用②

確率論的地震ハザード解析高度化のための要素技術の高度化▽地震予測モデルの定量的選択方法高度化②▽断層モデルも考慮した確率
IAEA TECDOC：確率論的地震ハザード解析
論的地震ハザード解析手法の検証・更新方法開発
開発②

13

SSHACの意義、概要
-

-

14

SSHAC(NUREG-2117):
Practical Implementation
Guideline for seismic
hazard assessment.
No experience with
SSHAC applications inJapan.
Guarantees the objectivity
and transparency.
NRRC is collaboratingwith electric utilities.

8-3. 地震/耐震【地震フラジリティ（機器）】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

～2016

2017

機器・配管の 大加速度時の破壊挙動
や機能維持に関する知加振試験

見の補強が必要↓• 20Gまでの加振による限界耐力・機能維持限
界の把握

2018

機能維持確認済加速度確認①，②▽
弁の加振試験・機能維持限界評価

2019

2020

2021

2022

▽動的機器の現実的機能維持
限界評価法構築①，②

機器・配管系の弾塑性解析法提案①，②▽▽配管系簡易弾塑性評価法構築①，②・加振試験による機器・配管系（配管サポート等）の限界耐力評価
機器・配管の 耐力とフラジリティの評価 ・機器・配管系（配管サポート等）の弾塑性評価法の整備
・配管系簡易弾塑性評価法の構築
現実的耐力・ が保守的な評価に留まっている
応答評価
可搬機器等のフラジリ
知見反映
ティの評価等の整備が必
要
多方向入力時の疲労損傷評価法提案①，② ▽▽弾塑性応答評価の許↓容基準値提案①，②
損傷モードに応じた許容値・地震動指標・累積疲労評価法の整備• 従来の弾性範囲の評価を置き換える塑性変形
能力・疲労・弾塑性応答
知見反映を考慮した現実的な評▽現実的な機器・配管系の耐震評価法構築①
価法を整備
新規制基準を踏まえた機器・配管系評価法の整備• 可搬機器等のフラジリ
ティ評価法等を整備
高度化された係数評価法、可搬設備等のフラジリティ評価法構築①，②▽・安全係数法に基づく機器フラジリティ評価手法の高度化
・可搬設備等のフラジリティ評価手法構築
・地震損傷データに基づく現実的フラジリティ評価手法構築
地震損傷ﾃﾞｰﾀに基づく現実的フラジリティ評価法構築①，② △

15

共振振動台の概要
大型振動台

SAMD
（No.1）

・導入計画は、311以前
から進めていた。
・311を契機に、開発と導入を加速した。

共振振動台
SAMD
（No.2）

共振振動台の基本性能
共振振動台

従来設備※

最大加速度

20G

10G

搭載重量

10t

10t

テーブルサイズ

2×2m

2×2m

加振周波数

10Hz

10Hz
16

導入の経緯
・2011 概念設計開始
・2013.7 本体完成
（振動対策工事）
・2014.12 工事完了
・2015.2 運用開始

※スペックは概略値

共振振動台による重要機器の加振試験【背景・目的】
基準地震動の増大により原子力機
器の耐震余裕が小さくなっている。このため、最大加速度20Gの共振振動台を導入し、機能確認試験を行う。
【実施内容】
耐震評価上重要機器である、主蒸
気逃がし安全弁・電動弁について、実物の模型を共振振動台に据え付
け、最大加速度20Gの加振試験を行う。加振中に弁の開閉操作を行い、機能を確認する。
【主な成果】
主蒸気逃がし安全弁および電動弁
は、最大加速度20Gでの動作機能が確認された。この成果は、耐震規
程JEAC4601の動作機能確認済加速度に反映される。

電動弁駆動部（７種類）の加振試験
開閉時に
レバーが
動きます

主蒸気逃がし安全弁加振試験ビデオ
17

8-4. 地震/耐震【地震フラジリティ（建屋）】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

合理的な耐震 大入力に対する建屋の3設計手法及び 次元挙動に関する知見 大入力に対する建屋挙動評価の補強が必要耐震安全性評 RC部材の地震経験依存 (3次元モデル・地盤－建屋相互作用など)
価手法
性に関する知見の補強
が必要

2019

2020

2021

2022

次フェーズ：耐震安全性評価
高度化研究△大入力時の建屋挙動評価法、影響評価法の提案①，②△3次元耐震性能評価法の提案①，②↓• 建屋3次元FEM解析によ
知見反映る建屋挙動に関する知
見の蓄積
知見反映
• 建屋の3次元振動特性
建屋の3次元応答特性評価手法提案①，② ▽評価法の提案• 地震後剛性低下を考慮 実建屋の地震観測による3次元振動特性同定法開発した地震荷重評価法の整備
地震後剛性低下を考慮したRC部材の地震荷重評価法整備①，② ▽地震経験を考慮した地震荷重評価法の開発
RC部材の高加速度試験法の整備①，② △免震構造の極 免震建屋の耐震設計限
限荷重設計法 界が線形までとなって現行設計限界を超える免震応答評価法①、②▽↓
次フェーズ：免震建屋フラジリティ評• 線形限界を超える免震 免震建屋の終局挙動評価手法の構築
価手法開発
建屋の応答評価法の提
案
いる

18

8-5. 地震/耐震【地震フラジリティ（地盤、斜面、土木構造物）】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

地盤・斜面
評価

土木構造物
評価

ギャップ/解決方策

～2016

2017

基準地震動の増大に伴って，二次元等価線形に基づく照査及びリスク ２次元時刻歴非線形解析手法の開発
評価，液状化評価では厳しい場合があるため，より現実的な解析手法の開３次元時刻歴非線形解析手法の開発
発と合理的なリスク評価の導入が必要↓• 2D及び3D時刻歴非線形解析の実用化• 非線形解析及び不連続体解析を用いたリスク
斜面崩落/基礎地盤のリスク評価
評価手法の確立• 合理的な液状化予測手
法の開発

2018
基礎地盤への実用化①，② ▽

2019

2020

2021

2022

▽実岩盤への実用化①，②等価線形解析の実用化①，② ▽岩盤構成モデル開発①，② ▽液状化予測手法確立①，② ▽合理的な液状化予測手法開発
PRA手順書作成② ▽▽岩盤物性の合理的評価法確立②

不連続体解析による斜面崩壊解析手法確立①，② ▽基準地震動の増大に影響評価手法確立①，② ▽伴って，二次元解析による安全側の照査では厳し 鉄筋コンクリート構造物の崩壊挙動評価
い場合があるため，より評価手法の高度化，現実的な解析手法や合実用化など
構造物と機器の境界部の解析的検討
理的な照査指標の導入
補修・修復されたコンクリートの耐候性検討が必要↓• 地盤構造物連成系の三▽終局耐震性検討
次元非線形解析および三次元地震応答解析手法実用化①，② ▽手法構築①，②
変形・ひずみに基づく性
地中土木構造物の耐震性能照査手法の標準化/高度化/実用化
能照査手法を構築• 詳細な崩壊機構、機器
境界部、補修効果が耐震性に及ぼす影響評価
地中構造物の三次元非線形解析
地盤・構造物連成系の三次元地震応答解析／
方法の提案
次フェーズ
RC構造物の三次元解析ベンチマーク実験
変形指標を用いた性能照査

19

9-1. 敷地直下断層評価【活断層の判定】
項

目ギャップ/解決方策

～2016

2017

基盤岩内の断 評価基準となる上載層の層破砕性状に 年代が不明、あるいは欠如している場合、断層活 断層破砕帯の現地調査（活断層／非活断層）
基づく活動性 動性評価が困難
評価↓
試料• 断層破砕性状に基づく活動性評価手法の構築• 従来手法では測定でき 断層破砕帯の詳細構造・構成物質分析ない地層に適用可能な
年代測定手法の構築
知見反映

2018

▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

2019

2020

2021

断層破砕性状に基づく活動性評価手法構築①，② ▽

比較

破砕性状の定量評価①，② ▽岩石せん断実験による断層破砕過程の再現

活断層と非活断層の比較調査・分析、既往知見も踏まえた調査・評価手法の体系化・確立
知見反映
新たな年代測定手法の開発
年代測定手法確立①，② △20▽評価手法の体系化①，②2022

断層活動性評価の最新成果例
ー電子顕微鏡による破砕帯の観察ー■目的： 評価基準となる上載層がない場合に適用可能な，断層破砕性状に基づく活動性評価手法を構築する。
■成果： 上載層の変位状況から活動性が認定できる活断層と非活断層を対象にして，破砕帯の性状を比較した。
SEM（走査型電子顕微鏡）による断層面上の条線観察から，両者に明瞭な差異が認められた。

活断層（茨城県北部）

非活断層（福岡県）

x5000 15.0kV SEI SEM

ナノサイズの細粒粒子が分布2μm

板状の粘土鉱物（スメクタイト）が発達

破砕性状による断層活動性の指標に
21

9-2. 敷地直下断層評価【断層変位評価】
項

目ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

2019

2020

断層変位評価 不確実さの幅が広い断層

変位量の予測手法が未確立。実際のデータも少 動力学的モデル/HPCによる断層変位評価の構築
数。
入力条件
↓
• 衛星画像データの活用 主断層／副断層の認定手法開発
によるDBの拡充• 数値解析手法の確立
衛星画像解析に基づく地表地震断層の定量評価（DB拡充）

変位と地震動の重
畳の検討

2021

2022

▽地震動との重畳を考慮した評価
手法構築①，②

経験式の改良確率論的断層変位ハザード評価の高度化▽断層変位ハザード評価手法
構築②

断層変位に対する設計を行ううえで、変位に対する断層変位評価手法提案①，② ▽構造物の許容値等を含む設計基準自体が未整 屋外重要土木構造物の断層変位に対する評価手法の確立
備↓
断層変位に対する損傷評価手法提案①，② ▽• 実験及び数値解析によ地震動との重畳を考慮した解析手法提案①，②▽
り、変位応答評価手法、許容値を含む設計基準 原子炉建屋の断層変位に対する評価手法の確立
を策定
定量的なリスク評価を行う上で、断層変位に対するPRA評価手法自体が断層変位に対するPRA手法提案② ▽未整備
建屋・構造物や機器・配管系の断層変位に対するフラジリティ評価手法、↓
断層変位に対する事故シナリオ検討による、ＰＲＡ手法構築• フラジリティ評価手法の確立、事故シーケンス評価を実施し、ＰＲＡ手
法を確立

22

▽地震動との重畳を考慮した評価
手法提案①，②▽地震動との重畳を考慮したPRA手法構築②

10. 津波【ハザード/フラジリティ】
項目ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

2019

2020

2021

2022

津波ハザード 古津波による，信頼できる被害津波記録は少なく，評価▽堆積物分析に基づく津波規模
津波規模推定の不確実 現地採取堆積物分析、堆積物生成過程模擬実験、評価手順確立
評価手法確立①,②
性大．非地震性津波評価
手法に関する知見の補強が必要
陸上及び海底の地すべり・火山現象等に起因する津波の評価手法の構↓• 地質学的調査で古津波 築(数値解析手法)の知見を増やし，不確実性の定量化精度向上▽地震性と非地震性の波源を考慮し• 数値解析手法や確率論
た確率論的津波評価手法提案②
非地震性波源の考慮による確率論的津波ハザード評価手法の拡張的評価手法の確立により非地震性津波のリス
ク評価法確立
▽国内適用③,④
津波PRAプロ
概略評価
詳細評価

ジェクト

津波フラジリ 様々な津波影響を考慮しティ・耐力評価 た津波PRAの手法および手順に関する知見の補▽ 低ハザードサイトの津波フラ
強必要
ジリティ評価手法提案②
また、津波影響評価技術
津波PRAにおけるハザード評価～フラジリティ評価の試行に関する新知見の検証が必要△ ハザードレベルに応じたスク△ 高ハザードサイトの↓リーニング概念提案②
津波フラジリティ評• 津波PRAにおけるフラ価手法提案②
ジリティ評価の試行を通して、評価手法およ▽ 配管・機器の対津波設▽ 波圧評価手法
び手順を提案
計手法整備①,②
整備①,②▽ 溢水評価手法整備①,②• 新知見を収集すると共津波影響評価手法の高度化(溢水/津波荷重/漂流物影響/浮遊砂影響)に、それを踏まえた津波影響評価手法の検証△ 浮遊砂影響評価手△ 漂流物影響評価手および高度化
法整備①,②
法提案①,②23

津波・氾濫流水路（２０１４年導入）
ヘッドタンク(650 トン)

試験水路
高さ2.5m,幅4.0m,長さ20m

制御ユニット

地下水槽

ゲート

バルブ

•

可動堰

バルブ・ゲート・可動堰の連動制御により，試験水路内で任意の流れを作成可能（最大流速7m/s，最大流量10t/s）
24

津波波力に対する防潮堤のフラジリティ評価
鉄筋コンクリート製防潮堤に作用する
津波波力に関する水理実験※1

津波波力に対する鉄筋コンクリート製
防潮堤（仮想）のフラジリティ※2
防潮堤の損傷確率（h0の条件付き確率）

短周期

フラジリティ評価への反映

実験結果を用いた波圧評価式の精度検証

実験値

p
2 ρg

沖合での津波高さh0（m）

大規模水理実験から得た波圧評価式の精度に関する不確かさに加え，
 津波高さの推定精度
 浮遊砂濃度 コンクリート・鉄筋の強度
 せん断耐力評価式の精度に関する不確かさを考慮

1

0
0

長周期
フラジリティカーブ

1

2※1 ・・・ Kihara et al Coastal Engineering, 2015
※2 ・・・ Kaida, Miyagawa and Kihara，ICONE24, 2015

波圧評価式による推定結果
2511. 竜巻等極端気象【ハザード/フラジリティ】▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

項

目

ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

地形が竜巻に与える影響、
極端気象
ハザード評価、 竜巻の地域特性、飛来物
衝突確率、台風ハザード
飛来物影響 に関する合理的な評価方 ハザード評価モデルTOWLAの改良
飛来物速度評価コードTONBOSの改良
評価法に関する知見の補強

2019

2020

2021

2022

▽日本の諸条件に適合する竜巻影響評価法
確立①，②

が必要
↓
• 日本の地形条件、気象 確率論的飛来物評価法の構築とその数値解析コードTOMAXIの開発
条件を適切に考慮できる合理的な設計竜巻評
価法の開発
台風影響評価法の開発• 日本の発電所に適した
確率論的竜巻飛来物影
響評価モデルの確立• 台風影響評価法の開発

竜巻等極端気 竜巻飛来物のリスクを定象に対する対 量化する方法が整備されておらず、過剰な対策を策工評価と固 避けるための合理的な対 飛来物対策工評価に関するバックデータ蓄積/数値解析手法の確立
構造物健全性評価に関する数値解析手法の確立
縛対策支援技 策設計法が必要
術↓• フラジリティ評価に基づく合理的な対策工評価の提案• 竜巻の検知・予測など、 リアルタイム竜巻検知・予測システムの構築
ソフト的な固縛対策支
援策の開発

26

▽確率論的な飛来物影響評価手法
確立②
台風影響評価法確立①，②▽

既開発のハザード評価ツー
ルをベースとした強風リス
ク評価法の開発▽竜巻飛来物に対する合理的な対策工や評価法確立①▽固縛対策支援策確立①

損傷リスク情報に基づく対策
設計手法の開発

高強度金網を用いた飛来物対策

高強度金網試験体
金網種別：ひし形金網
金網寸法：展開4m×幅3m（1枚）
展開3m×幅4m（1枚）
素線径：4mm、 素線強度：1400N/mm2
材質：亜鉛メッキ鋼線
緩衝構造：ワイヤー張力を低減

重錘
質量：1500kg、 直径：0.5m

全景

最大変形時

緩衝体
27

12. 火山【ハザード/フラジリティ】
項目ギャップ/解決方策

～2016

2017

2018

降灰荷重ハザードについ火山灰
ハザード評価 て、既存の評価は決定論▽：R&D成果（①-⑤：成果の適用先）

2019

2020

2021

2022

▽文献ベースのハザード曲線提案②（既往最大値の参照）に ハザード曲線
留まる。機器脆弱性評価と関連が深い噴煙・降灰の数値解析では、適切な 降灰量・年代等のデータの拡充
初期条件の設定が分野全体の本質的な課題であり続けている。
マグマ特性と降灰の特性を関連づけるモデル構築、検証↓• 降灰履歴に基づくハザード曲線を新たに策
代表的気象条件の選定
定• 噴煙・降灰の数値解析について、適切な初期条件の決定手法を開発▽噴煙規模／マグマ特性／降下火山灰
評価式構築①，②▽降下火山灰ハザード評価
モデル確立①，②

噴煙高度の設定手法開発（噴煙柱モデルと噴煙/降灰モデルとの融合）▽ハザード曲線
改良②
ハザード曲線の改善
大規模噴火の噴煙・降灰挙動
の解明

火山灰
に対する
脆弱性評価

火山灰に対する機器脆
弱性について、定量デー
タが不足。効率的な対策の選択肢も乏しい。
↓• 火山灰に対する機器脆弱性試験を実施
• 数値解析手法を開発• 効率的なプレフィルタを提案▽効率的なプレフィルタ提案①
侵入する粒子量に対する粒径の影響評価（ディーゼル発電機吸気口を模擬した試験）
効率的なプレフィルタの開発▽プレフィルタ改良①
フィルタシステム（プレフィルタ等）の改良▽数値解析手法提案①
機器周辺の気流の数
値解析手法

28

粒子を
含める

形状
効果

降灰環境吸気試験設備

降灰装置

降灰チャンバ

吸気ダクト
29

安全性向上を支えるリスク研究開発••

低頻度だが大きな被害をもたらし得る事象のさらなる解明と対策立案
従来の決定論的な手法に加えてリスク情報を活用する手法を適用

研究開発項目継続的安全性向上の取り組み＊番号①～⑤は、後述のロードマップの「成果の適用先」の番号に対応

1 事象評価技術<継続的安全性向上><安定運転>

組織内部

フィードバック③ リスク低減/深層防護（安全性確保策の強化)④リスク情報活用（リスクマネジメント）↔

② リスク評価（PRA実施）<再稼動>

2 リスク評価技術① 新規制基準への適合（対策追加・改良工事等）

1) PRA手法（内的・外的事象）
2)人間信頼性(HRA)
3)環境放出時影響<東電福島第一事故・規制基準見直し>

3 リスクコミュニケーション

30↔

様々なステークホルダー

成果の実務
適用支援

⑤リスクコミュニケーション

用

フィードバック

応1) シビアアクシデント(SA)*2) 活断層3) 地震動4) 断層変位
5) 地盤・斜面・土木構造物耐震
6) 建屋・機器耐震
7) 津波
8) 火山
9) 竜巻等極端気象
10) 内部火災・内部溢水*炉心の著しい損傷を伴う重大事故

ご清聴ありがとうございました

31以下 手持ち32

活断層研究の最新成果例 ー断層の破壊を停止させる要因の検討ー■目的： 長大活断層の一部を破壊した地震の停止要因を解明し，連動性評価のための定量的な指標を見出す。
■成果： 2016年熊本地震の余震観測データを用いたトモグラフィ解析により，震源域の地震波速度構造を推定した。
破壊伝播域と停止域では，物性的な違いが認められた。今後，活断層の連動性指標として定量化する。

代表地点での速度値（深さ12.5km）
破壊
伝播域

破壊
停止域

Vp(km/s)

6.267

6.53

Vs(km/s)

3.762

3.662

Vp/Vs

1.666

1.783

ポアソン比
σ

0.218

0.271

推定される
構成岩石

花崗岩

苦鉄質岩

定量的な連動性指標に

稠密余震観測に基づく地震波トモグラフィ解析結果 （青柳・木村，2016活断層学会）

33

伊方 SSHAC プロジェクト（2016.3-2019.3（予定）34

（１）建屋の地震荷重評価～地震経験による影響評価～
女川原子力等で観測された地震経験後の剛性低下現象の解明
 高加速度実験法を構築して，共振振動台等による検証実験を実施
 加速度性能10Gの性能を確認
 高加速度影響の実証データの取得
試験体RC壁
30×30×5cm

荷重

0剛性低下率 [%]

•

-20

-60
-80
-100

共振振動台上に慣性マスによる動的載荷システムを構築

荷重速度
による差異

-40

0

1/10001/500
1/333
経験最大層間変形角 [rad]1/250

地震荷重による鉄筋コンクリート壁の剛性低下現象を再現

鉄筋コンクリートの破壊過程を動的に評価する

載荷速度によって剛性低下の傾向が異なる
35

（２）建屋の免震フラジリティ評価•

地震荷重が大きくなり使いにくくなった免震を復活させる試み
 水平復元力について，設計範囲を超える領域の免震力学モデルを構築
 論文発表：建築学会構造系論文集「免震構造システムの力学的エネルギー評価に適した地震応答解析」，第733号，2017年3月.
「免震構造システムを対象とした積層ゴム大変形時の力学エネルギー評価手法の構築」，第731号，2017年1月.
「破断試験による大型鉛プラグ入り積層ゴムの終局特性評価」，第732号，2017年2月.（国プロ成果）

積層ゴム1個の静的試験

積層ゴム6個の振動台実験

現行設計範囲現行設計範囲(a)鉛プラグ入り積層ゴム単体試験結果と提案モデル(b)振動台実験の地震応答解析結果

図 大型免震構造物模型の振動台実験データを用いた提案法の検証（復元力モデルの評価）
静的試験データから動的な破断事象をシミュレートできる見通しを得た。
36

基礎岩盤・斜面の遠心力模型実験と解析●研究の背景■重要構造物の基礎岩盤の現行の評価手法（原子力発電所の場合）○動的解析手法：周波数領域の２次元等価線形解析○支持性能の評価：すべり安全率，支持力，基礎底面の傾斜■重要構造物周辺の岩盤斜面の現行の評価手法（原子力発電所の場合）○動的解析手法：周波数領域の２次元等価線形解析○安定性評価：すべり安全率
すべり安全率＜問題点＞※すべり安全率はすべりによる変形が生じる可能性の有無を判定するのみで，変位量まで評価できる
手法ではない※瞬間的な力のつり合いを満足できない場合に直ちに地盤が不安定化するわけではない

1.0
0

地盤崩壊？
時間

●研究の目的■今後の評価手法の動向○動的解析手法：破壊進展を考慮できる非線形解析○支持性能の評価：変位量照査
37

非線形解析手法の開発と模型実験による検証

基礎岩盤・斜面の遠心力模型実験と解析
■軟岩斜面
■基礎岩盤
脆性的な崩落を防止する対策（ジオテキ
建屋下部に弱層を有する基礎岩盤
スタイル）を有する斜面
側面測点 ：317点

円弧中心（200,990）

AD31V
AA31H
AA31V

（450,600）
L530
L529

モデルＡ
（弱面なし）

AD41H
AD41V
AA41H

AD61H
AD51H
AD61V
AD51V
（1000,600） AA61H
AA61V
AA62H

AA43H

AA63H

L523

単位：mm
（単位： m）

ジオテキスタイル

AD81V
AA81H

AD71V

加速度計：水平方向

50
(2.5)

（1800,600）

100

AA82H

レーザー変位計

AA34H

AA44H

AA64H
AP64

AA84H

AA25H

AA35H

AA45H

AA65H

AA85H

AA26H

AA36H

AA46H

AA66H

AA86H

5@100
(5@5)

10

PI1

PI2
60

LH2
650
(32.5)

建屋模型詳細

50
100

300
(15)

3列

4列

5列

6列
12@100(12@5)

100
(5)

7列

弱層

8列

50

2列

40
(2)
60
(3)

50

TANV
TANH
TANHD

200

L249

1列

50

LV2

LH1
50

L442
L399

（200,100）
L249
L249
TASV
TASH
（150,0）9060(3) (4.5)（2000,400）

L473

L340

50

100

1：0.5
AD15H

パイ型変位計

AA83H

350

AD23H

r＝890

100

LV1

建屋模型

L512
L496

100

加速度計：水平・鉛直方向40

間隙水圧計：1ch

レーザー変位計（鉛直）： 6ch

10

レーザー変位計（水平）： 5ch

加速度計（鉛直）：4ch

37.5

加速度計（水平）：26ch

50
(2.5)

140
(7)

60
(3)

単位：mm
模型奥行寸法：300mm

900

2000
(100)

時刻歴非線形解析による破壊の様子
加振終了時の最大せん断ひずみ●まとめと今後の課題
解析では模型実験の再現が概ね可能 ⇒ 他の模型実験，現地等への適用を目指す
38

Classification of Accident Scenario

Specific/Detailed Accident
Sequence Analysis

Large Effect /Low Frequency ＆ Large
Uncertainty
Event Frequency Evaluation

ImpactLarge Effect ×
Low Frequency scenario

Large Effect ×
High Frequency scenario

Small Effect ×
Low Frequency scenario

Small Effect ×
High Frequency scenario

Frequency
Evaluation might be unnecessary
for understanding of overall risk.

Detailed analysis might be unnecessary.

39Fragility Evaluation of Reactor Building/Structure■Consideration of deformation and damage of PWR NPP due to fault displacement
Consider damage of components inside the buildingFragility of the steam generator was evaluated as a representative large-sized component
Comparison between forcible displacement and design / ultimate capacity■Typical example of fragility evaluation○PWR NPP

Damage probability○Steam generator(Outline drawing）

Positionof Distributed Fault

＜10-3

0

θ＞90°

50

100cm

Amount of fault displacement○Comparison between forcible disp.
and design capacity of Upper support structure
Pert/Damage Mode

Inclination (°）

Turn buckle /Shear force

40°=50.5cm

40

Force （KN)
2002

Shear Stress (MPa)Generated
stressAllowable
capacity

263

582

津波堆積物現地調査
目的
国内19地点の2011年3.11津波堆積物（図-1）、
および古津波堆積物を調査・分析し、汎用的な津波調査手法、認定手法を確立する。

(x10-6)

Sr/Ca

3.0

本年度の作業内容・成果

2.0
1.0

明確な違いは見られない

0.0＜2011年津波堆積物＞• 供給源の鉱物組成の影響を受けて、各地点の化学分析の値が大きく変動する。供給源の鉱物組成を考慮した認定手法が必要と考えられる（図-2）。
• 津波堆積物に含まれる海起源の珪藻は少量であり、淡水生の方が多い。また、その産出率は。堆積物中の深度に依存する可能性がある（図-3） 。

図-1 3.11津波堆積物の調査地点と堆積物の一例。

図-2 海浜砂、津波堆積物、土壌のSr/Ca、Na/Ca。
土壌も津波堆積物と同程度の値を示す場合がある。

津波堆積物＜古津波堆積物＞• 宮城県で取得した古津波堆積物を含むと考えられる試料について分析を実施中（図-4） 。
• 福島県において貞観津波堆積物を含む古
津波堆積物が保存されている地点で調査を
開始した。
41

図-3 津波堆積物の深度別の産出珪藻種
表層よりも下位の層準で海生種、汽水種が高率で産出する傾向がみられることが多い。

図-4 宮城県鮫浦湾における現地調査。
3.11津波堆積物の分布状況から、有力な調査地点と考えられた。

津波堆積物実験目的
大規模水理実験（図-1）により津波堆積物が形成されるまでの物理的過程を解明し、堆積物から津波諸元を逆推算する方法について検討する

本年度の作業内容・成果

図-1 水理実験模型。大型造波水路中に沖合から陸上までの地形を再現した。

• 砂丘を越える津波堆積物の陸上での挙動を計測し、津波堆積物が反映する水理量について整理した（図-2）。
• 砂丘を有する地形の場合、陸上堆積物中の沖合土砂量の割合は非常に少ない。海性生物遺骸等を用いた認定手法の適用において留意すべき特徴である（図-3）。
• 遡上流中の鉛直流砂濃度を計測し、トラクション
カーペット（土石流的な流砂移動）が生じていないことを確認した（図-4）。
• 堆積物の底部に見られる逆級化構造（粗粒が細粒より上部に位置する構造）が、堆積過程で生じていることを明らかにした（図-4）

図-3 (a)陸上、(b)沖合堆積物の土砂供給源の割合．陸上堆積物には沖合の土
砂がほとんど含まれていないという結果となった。

図-2 陸上での津波挙動の模式図。津波の波速、および砂丘前後の水位差が陸上の流れを支配している。

図-4 遡上流中の土砂移動および堆積物の粒度分布の模式図

42

Nuclear Risk Research Center

竜巻ハザード評価モデル
陸1-2km

陸2-3km

陸4-5km

海側0-1km

±5km

30

40

50

竜巻風速 (m/s)

60

70

80

90

陸3-4km100

年間衝突確率の常用対数値を表示

高さ

陸0-1km110

1.E-03

物体初期位置

年超過確率

1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
1.E-08

距離1.E-09TOMAXIによる単位水平面積当たりの年間衝突確率の空間分布の計算例

TOWLAによる竜巻風速の年超過確率の計算例【文献】Y.Eguchi, et al., An Estimation Method for Tornado【文献】平口博丸, 他、沿岸立地原子力発電所の竜巻風速ハ
ザードモデルTOWLAの開発、電力中央研究所 研究報告書
O15005, 2016.
http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/detail/O15005.html

43

Missile Strike Probability under Assumption of Statistically
Isotropic Tornado Path Directions, Proc. of 2017 Int. Topical
Meeting on Probabilistic Safety Assessment and Analysis,
pp.241-246, Pittsburgh, PA，USA , 2017.

降下火山灰：全国規模の災害 (荷重 > 200 kg/m2 )過去10万年間の累積荷重（kg/m2 )を示す

44

降灰現象の数値解析•

季節変化する風向条件の付与手法を開発

冬季・24時間噴火

夏季・6時間噴火

富士山宝永（1707年）噴火に相当する規模の降灰を再現
長時間の噴火では降灰分布域の幅が拡大する
45