一般財団法人 大成学術財団
2017 年度 助成研究梗概書

複数同時またはシーケンシャルに発生する自然外部事象に対するリスク評価法の研究
東京都市大学東京都市大学東京都市大学
複合事象
システム解析

自然外部事象残留熱除去系○大鳥 靖樹*
牟田 仁*
山川 裕久

リスク評価査型、統合値照査型の 3 つに分類することを提案した。
研究の目的
2011 年の福島原子力発電所の地震と津波による事故や、個別値照査型は、地震と津波で損傷モード・損傷指標
2018 年の台風と高潮による関空の機能停止など、複数のが異なっているため、それぞれの荷重効果に対して別々自然外部事象が同時またはシーケンシャル（連続）に発に照査を行い“OR ゲート”を用いて機能喪失の判定を行生することによって、従来の想定を超える被害が発生しう。累積値照査型は、地震と津波に対する損傷部位、損ており、効果的な対策を立てる上で、安全評価手法とシ傷モードが同じでかつ、損傷指標が疲労のように累積効ミュレーションプラットフォーム(SPF)の構築が喫緊の課果のある SSC が対象である。統合値照査型は、地震と津波題となっている。の両方の荷重効果が組合せで機能喪失が起こることを想本研究の目的は、複数の事象が同時または連続して発定しており、両者を説明変数とした関数（フラジリティ生する自然外部事象に対するリスク評価法の構築とそれ曲面）で機能喪失のクライテリアを定義する。例えば、を具現化するための SPF の開発を行うとともに、実機レベ津波防護施設の場合、地震による津波の防護・浸水防止

ルの複雑なシステムへの適用性を検討することである。

機能の低下を評価した上で、津波の影響を評価すること研究の内容(1) 複合事象に対するリスク評価法の提案になる。すなわち、地震の大小によって津波に対する耐力が変化することになる。

① 評価フローの提案
評価手法を構築するために予備的検討として地震と津表 1 機器の分類

波の組合せ発生に関して検討を行った。太平洋沿岸と日本海沿岸の２地点を例示地点として選定し、解析を実施した。解析の結果、可能性のあるすべての地震のイベントを考慮した場合、地震の揺れの強さと津波の高さの関係はばらつきが大きいものの、特定の震源に限定して比較を行うと、両者には強い相関があることがわかった。
その結果を踏まえ、図 1 に示す複合事象に対するリスク評価フローを提案した。
③ シミュレーションプラットフォーム(SPF)の開発
機器の分類(個別値照査型、累積値照査型、統合値照査型への分類)

震源ごとに地震・津波ハザード解析を実施②の SSC の分類を踏まえ、複数事象の重畳を考慮したリスク評価のための SPF を開発した。SPF は MATHWORKS のMATLAB と SIMULINK をベースにコード開発を行った。図 2

システム解析モデルの作成に SPF の構成を示す。SPF は、MATLAB で機器単体の損傷判定を実施し、SIMULINK でシステムとしての損傷判定を行システムフラジリティ曲線の作成

地震・津波のリスク評価

図 1 地震と津波の複合事象に対するリスク評価手順② 機器(SSC)の分類法の提案
複合事象に対するリスク評価のシステム解析モデルを構築する上で、SSC を表１に示す個別値照査型、累積値照Research on Risk Assessment Methodology for Multiple External
Natural Events

う構成になっており、SIMULINK は MATLAB プログラムから制御する構造になっている。乱数生成においては損傷相関等が考慮可能である。また、リスクの定量化は、DQFM法と同様の考え方を適用した。
リスク評価では、地震と津波が時間をおいて連続的に発生することも考慮するために表 2 に示す４段階で評価を行っている。４段階評価では、まず地震による機器の損

Yasuki Ohtori*, Hitoshi Muta*, and Hirohisa Yamakawa

MATLAB

コントロール建屋

原子炉建屋

Simulink

C

海水建屋

乱数の発生
損傷論理成立の有無を確認得られたデータを処理

図２ シミュレーションプラットフォームの構成
表 2 複合事象評価のための４段階評価手法の概要
ステップ

個別値照査型
SSC

起因事象

１

地震BE

津波BE

機能維持判定機能維持

統合値照査型SSC

累積値照査型
SSC

機能維持

地震による累積指標の評価・機能維持判定

地震
２

CVHX
P

T・ P : ポンプ
・ HX : 熱交換器
・ V:弁・ T : タンク
・ DG : 非常用ディーゼル発電機
・ BT : バッテリー ・ C : 制御盤

CHXPBTTDG

図 3 残留熱除去系(RHR)の概要

システム解析

Step1の判定保持

３

機能維持判定機能維持判定津波
４津波による累積指標の評価およびStep1 の結果への加算・機能維持判定

システム解析

水密扉の考慮無し

図 4 RHR のシステム解析モデル

図 5 地震・津波の複合事象に対するシステム
フラジリティ曲面

傷を判定して、システムとしての機能維持判定を行う。
次に、津波による機器の損傷判定を行ってからシステム

1) 太平洋沿岸地域と日本海沿岸地域の地震・津波のハザとしての機能維持判定を再度実施する。各ステップでのード解析の結果を分析し、震源ごとにリスク評価を実

各機器分類の扱いは表２に示している。４段階で評価を施するのが適切であることを明らかにした。

行うことにより、地震が発生してから津波が襲来するま2) 複合事象に対するリスク評価を行う上で、機器の損傷でに行う機器の復旧効果等を考慮することが可能である。

照査を個別値照査型、累積値照査型、統合値照査型の④ 残留熱除去系への適用

3 つに分類することを提案した。

③で開発した SPF を原子力プラントの安全上重要な系統

3) 複合事象に対するシステムの安全評価を実施するための一つである残留熱除去系（RHR）へ適用し、実規模構造のシミュレーションプラットフォームを新たに開発す物への適用性を検討した。解析に用いた仮想の RHR に関連るとともに、4 段階評価方法を提案・実装した。

する機器配置概要図を図 3 に示し、SIMULINK で作成した

4) 残留熱除去系(RHR)を対象に試解析を行い、実構造物システム解析モデルを図 4 に示す。RHR 系は本来系統が多に適用可能であることを確認した。

重化されているが、ここでは単独の系統として取り扱い、
図 5 に地震・津波による RHR のリスク評価結果を示す。

今後の予定
今後は、本研究で得られた成果を取りまとめて、日本平面軸は地震動の強さおよび浸水高さであり、垂直軸は原子力学会の論文誌等に 2 編投稿予定で準備を進めている。

機器損傷確率である。この図より、床応答加速度、浸水

また、本研究の成果をベースに『原子力プラントの内外高さが増加するにつれて損傷確率が増加しており，想定構成要素間の相互作用を考慮した PRA 手法の開発』と題し通りの挙動が捉えられていることや、水密扉を考慮したて科研費基盤研究（Ｃ）（研究代表:牟田、研究分担者：場合、損傷確率の増加は水密扉がない場合に比べ緩やか大鳥）に応募し、採択されたため、複数プラントの評価になっており、水密扉の設置効果が捉えられていること等に研究を展開していく予定である。

システム構成は全ての機器の並列システムとした。

等がわかる。これらの RHR の試解析より、今回開発したSPF により地震・津波によるシステム損傷リスクが評価可能であることが確認できた。

謝辞
本研究は、2018 年の 10 月より 2019 年 3 月末まで大成学術財団の研究助成を受けて実施した研究成果である。研研究の成果、新知見本研究の主な成果を以下に述べる。

究の推進に当たり多大なご支援を頂きましたことに深く*東京都市大学*Tokyo City University
Department of Nuclear Safety Engineering

工学部

原子力安全工学科

感謝いたします。