原子力発電所の耐震設計のための基準地震動
入倉孝次郎
愛知工業大学
１．はじめに

２．基準地震動にかかわる主な改訂点「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」は旧指針では、「基本方針」として「発電用原子炉施設４年に及ぶ議論を経て昨年 9 月 19 日に改訂された。今は、想定されるいかなる地震力に対しても、大きな事回の原子力発電所の耐震設計審査指針改訂における重故とならない、誘因とならないような十分な耐震性を要ポイントの１つは、耐震設計の前提となる基準地震有していなければならない」と定められていた。ここ

動をどのように決めるかにあった。改訂が必要となっでの「いかなる地震力」とは、耐震設計のための基準た背景には、地震学などにおける新知見の蓄積や原子地震動は想定しうる最大限の地震動として与えること

力発電所の耐震設計技術の進歩があるが、やはり、1995を前提としている、と考えられる。

年に発生した兵庫県南部地震の経験が契機となってい新指針の「基本方針」では、地震動および地震力にる。この地震で得られた強震動を含む種々の記録に基関する定義を厳密化し、「施設の供用期間中にごくまれづいて、断層の活動様式、震源破壊過程と地震動特性、ではあるが発生する地震動、基準地震動による地震力構造物の耐震性等にかかる貴重な知見が得られた。改に対して、その安全性能が損なわれない設計をする」

訂理由の１つは、これらの最新の重要な知見を耐震安と規定された。これが基準地震動Ｓｓを決める根拠と全性に対する信頼性向上に反映させることにある。もなる。また、解説において以下のように記述されていう１つは、国際的に原子力安全耐震設計に対し確率論る。地震動の策定については、「『施設の供用期間中に的安全評価を取り入れるという動きがあり、この考え極めてまれではあるが発生する可能性があり、施設に方を日本でも入れるべきとの意見が原子力のリスク研大きな影響を与えるおそれがあると想定することが適究者から出されていた。

切な地震動』を適切に策定し、この地震動を前提とし原子力発電所の耐震設計審査指針の基準地震動のた耐震設計を行うことにより、地震に起因する外乱に基本的な考え方は「地震学的および地震工学的見地かよって周辺公衆に対し、著しい放射線被爆のリスクをら見て、施設の寿命中に極めてまれではあるが発生す与えないようにすることを基本とするべきである」とる可能性のある限界的地震動を基準地震動として最新している。さらに、「残余のリスク」の存在について、の知見により策定し、そのような地震動に対して、発｢地震学的見地からは、上記のように策定された地震動

電用原子炉施設を、安全防護施設を含めて枢要な安全を上回る強さの地震動が生起する可能性は否定できな機能が損なわれず周辺の公衆に過度の放射線災害を与い。このことは、耐震設計用の地震動策定において、えないように設計する」ことにある。これは原子力発『残余のリスク』が存在することを意味する｣と記され電所のように万一事故が起こったら広域に極めて重大ている。

な被害の発生が予想される施設に対しては当然のこと

上のように「残余のリスク」が存在することは明記

で、旧指針においても同様の考えに基づいて耐震設計されたが、その評価方法および適用については、「安全の方針が規定されていた。今回の指針の改訂でこれま目標が決められていない段階で、残余のリスクについでに比べて基準地震動の策定方法が大幅に高度化されて具体的数値は決められないため、合理的に可能な限るだけでなく、「この基準地震動は、個別の安全審査時り小さくするための努力を払うべきである」と規定さにおける最新の知見に照らして、その妥当性が十分確れている。なお、この問題については、分科会の見解認されなければならない」ことが明記された。これにという形で、安全審査とは別に、運転開始までに確率加えて、「このような限界的地震動に対する安全性を達論的安全評価を試行的に実施、確認することとし、学成しても、なおかつ地震によるリスクは残存する可能問の進歩や国民的コンセンサスの状況を踏まえて改訂性があることを踏まえ、この『残余のリスク（注１）』ができるよう、実際に残余のリスクを必ず評価してデを考慮して、公衆放射線災害のリスクを評価し、それータの蓄積を図ることとしている。

を合理的に実行可能な限り小さくすることに努力が払われるべきこと」も記されている。

基準地震動の策定について、旧指針ではその強さの程度に応じ 2 種類の地震動 S1 と S2 を選定し、S1 をもたらす地震（設計用最強地震）と S2 をもたらす地震「敷地ごとに震源を特定して策定する地震動」は以（設計用限界地震）が過去の地震の発生状況、敷地周下のような手順で策定される。はじめに、敷地に影響辺の活断層の性質及び地震地体構造などにより規定さを及ぼす地震について、「内陸地殻内地震」、「プレートれていた。今回の改訂の審議で、基準地震動は最近の間地震」、「海洋プレート内地震」という地震発生様式地震学および地震工学における蓄積を踏まえ、旧指針等に着目した分類により、それぞれについて地質・地における S1 および S2 の策定方針を統合し高度化して、形学的および地球物理学的調査を行い、敷地に影響の科学的見地から限界地震動を決めるべきということで、大きい地震がどれかを検討する。
「内陸地殻内地震」のＳｓに統一した。設計用に必要なものとして地震工学ため評価すべき活断層は後期更新世以降に活動が否定的に定義されるＳｄが規定されることになった。また、できないものとする。
「プレート間地震」や「海洋プレこれまで水平方向のみ決め、鉛直方向は静的地震力とート内地震」は、過去の地震の発生状況を精査し、敷して水平方向の２分の１と仮定していたものを、検討地周辺の中・小・微小地震の活動、応力場、地震発生対象とする地震とそのサイトの性質に応じて、水平方様式当に関する既往の研究成果を総合的に検討して選向に加え、鉛直方向についても策定するとした。これ定される。このような調査に基づき、検討用地震を設までの応答スペクトルに加えて、断層モデルを用いた定し、それぞれの検討用地震ごとに、「応答スペクトル手法も採用するとともに、地震動評価に関係する不確に基づいた地震動評価」および「断層モデルに基づい実さについてもばらつきを考慮することが明記された。

た地震動評価」の双方を実施する。

検討対象とする活断層について、耐震設計の安全性

応答スペクトルに基づく地震動評価に関しては、従を高めるため調査期間を５万年から後期更新世以降に来から活断層のマグニチュードと距離減衰式から大崎拡大した。また活断層の調査方法について、敷地からスペクトルを決めて、経験的な包絡関数からスペクトの距離に応じて、地形学・地質学・地球物理学的手法ルを決めるという方法で基準地震動の策定がなされて等を総合した十分な調査を義務付けている。旧指針できた。改訂指針でも、これまでの基準地震動策定の経は、敷地又はその近傍で活断層が認められない場合に験を生かして、同様の手法で基準地震動を策定する。

おいても M6.5 の直下地震による地震動を考慮すると設計用の応答スペクトルの形状は大崎スペクトル策定規定されていたが、改訂指針では、詳細な調査をもと以後蓄積された強震動データを用いて求めなおして用に敷地ごとに震源を特定するように最大限の努力をすいることが前提となる(1),(2),(3)。最近の各地で得られたるが、なお見逃される可能性もあるので、「震源を特定強震動データから、応答スペクトルの経験的関係式はせず策定する地震動」として、一定レベルの地震動を内陸地殻内地震やプレート間地震など地震発生様式の別途設定することになった。

違い、震源域や伝播経路などの地域特性、により異なることがわかってきた(4)(5)。敷地ごとに応答スペクトル３．基準地震動の策定
改訂指針において、基準地震動は、地震学および地の適用に当たって上記のことを考慮することが必要となる。

震工学の最新の知見を踏まえ、かつ従来の指針と継続断層モデルを用いた手法による地震動評価に関性がある形で、策定することが規定された。基準地震

して、最近、地震調査委員会は標準的な評価法として

動 Ss は、施設の耐震安全性を確保するための耐震設計「強震動予測レシピ」を推奨している6),7)。この方法は、の前提となる地震動で、その策定に当たっては、個別断層面積や地震規模のような震源の全体像を表す「巨の安全審査時における最新の知見に照らして、その妥視的断層パラメーター」と、震源断層の中の不均質性当性が十分確認されねばならないことも定められた。

を表すアスペリティの面積やそこでの応力降下量など改訂の重要点の１つは、基準地震動のＳｓを決めるたの「微視的断層パラメーター」の両方を考慮して、強めに、必ず敷地ごとに、最も大きな影響を与える可能震動を算出する。これらの「巨視的断層パラメーター」性のある地震について、地震活動・震源の性質、およと「微視的断層パラメーター」は地震モーメントを関び伝播経路・サイト特性を十分調査することにある。

数として経験的に得られた２つの異なるスケーリング

これらの調査に基づき、基準地震動 Ss は「敷地ごとに則により推定される(8)（図 1 参照）。

震源を特定して策定する地震動」及び「震源を特定せず策定する地震動」について策定する。

内陸地殻内地震でもプレート境界や海洋プレート内に起こる海溝型地震でも、種々の調査データから震源域の大きさやアスペリティの情報が得られると、レ敷地ごとに震源を特定して策定する地震動

シピに基づいて震源断層がモデル化され、強震動波形

図１．地震モーメントと断層面積のスケーリング則。赤破線は 3 段階のスケーリングを示す。最初の折れ曲がりは、M0 が 7.5x 1018 Nm、Mwが 6.52。(入倉, 2004）(6) より引用。の計算ができる。また、波形が得られれば応答スペクれた。

トル、最大加速度、最大速度などの情報も同時に得る

活断層のないところに地震が発生した場合、①調査こともできる。とくに、敷地が震源断層に近い場合にが十分に行われてなかったために活断層の存在がわかは断層モデルを用いた方法を重視することが決められらなかっただけで、詳細な調査を実施すれば活断層のている。これは、震源近傍域では震源断層とサイトの評価は可能であった、あるいは②事前に詳細な調査を幾何学的位置関係により強震動の波形が大きく影響を行っても活断層の存在は特定できなかった、という２受けるからである。強震動の破壊力を評価する上で、つのケースが考えられる。これまでの研究成果から、波形の位相特性が非常に重要になる(9)(10)。

一般的には、一定規模以上の地震が発生したとき、地原子力施設の耐震安全性を確保するために、敷地ご震に伴い地表断層が出現し、地震の痕跡が変動地形やとに十分な調査をし、震源を特定して地震の震源断層地下構造に累積されるが、規模の小さい地震では地表のモデル化を行って基準地震動を決めるということは断層が出現しないので、明瞭な断層地形は形成されな世界に誇る最新の考え方である。これが今回の改訂のい、ことはわかってきた。このような関係は「地震規重要点の１つで、国際的にも日本がはじめてである。

模と地震断層の面積の関係」や「地震規模と震源断層の長さの関係」など断層パラメーターに関するスケー

震源を特定せず策定する地震動

リングに顕著な折れ曲がりがみられることからも明ら

今回の改訂では、基準地震動 Ss は、詳細な活断層やかになってきた（図１および図 2 上図参照）。しかしな

海溝域の調査により敷地ごとに検討用地震を選定し、がら、最近の地震、例えば兵庫県南部地震など、の震「震源を特定して策定する地震動」として与えられる源過程の研究などから、アスペリティが浅い時には地ことを基本としているが、調査を行っても特定できな表断層が出現するが、アスペリティが深いと地表断層い地震の存在も知られている。旧指針では、規模の小が出現しない11)、こともわかってきた。このようなア

さい地震は見逃す可能性があるとして、すべての敷地スペリティ・モデルの考えから、活断層を事前に特定でマグニチュード 6.5 の「直下地震」が震源距離 10 kmできるかどうかを地震規模のみで規定するのは問題がに起こることを想定して、設計用限界地震の１つとしあることが分科会で指摘された。地震動の観点からは、て地震動の評価を行っていた。今回の耐震指針検討分

震源が直下にあるとき、アスペリティが浅いと敷地へ

科会の審議では、近年起こった地震と活断層の関係の影響の大きい揺れが生じるが、アスペリティが深いと調査研究により、マグニチュード 6.5 以上の活断層地敷地への影響は相対的に小さくなる。

震は震源が特定できるとは言い切れないことが指摘さそこで、改訂指針では、旧指針のようにM6.5 の「直下地震」というような一定規模の「地震」を規定するさがほぼ一致する(14)。したがって、地表に現れているのではなく、地震動のレベルから「震源を特定せず策活断層の長さから将来起こる地震の規模が推定できる定する地震動」を基準地震動の１つとして別途に算定と考えられている。

することとした。具体的には、震源と活断層を関連付

ところが、地形・地質調査などから孤立した長さのけることが困難な内陸地殻内地震について、国内外の短い活断層の存在も知られている。たとえ短くてもそ幅広い知見の収集、検討を行い、そのような地震の過のような活断層は過去の地震活動の痕跡を示すもので、去の観測記録を収集し、これらを基に敷地の地盤物性

将来地震の源となる可能性が高いと考えられ、当然「震を加味した応答スペクトルを設定し、これに地震動特源を特定して策定する地震動」として評価対象とする性を適切に考慮して地震動評価を行うこととした

(12)

。

べきである。ただし、地表に現れている活断層の長さ

ただし、この考え方を具現化して策定された基準地震から「断層長さと地震規模」のスケーリング則などに動の妥当性については、申請時点における最新の知見より地震規模を推定するのは問題がある。に照らして個別に確認する必要があることも規定されている。

これまでの内陸で活断層に関係して発生した地震に関して、地表地震断層の長さと地震規模や震源断層の長さの関係がStirling et al. (2002)(15)によりコンパイル

その他考慮すべき問題点―その１：孤立した長さが短されている。それらのデータの中には、信頼性に欠けい活断層―るものや明らかな誤りなどが含まれているので、慎重先に述べた巨視的断層パラメータのスケーリング則にデータの選別を行い、信頼性のあるデータのみ用いから、一定規模以上の内陸地殻内地震は、多くの場合て地震モーメント（Mw）と地表断層長さ（L）の関係地表断層が出現し103102101100(13)、地表断層の長さと震源断層の長（図 2 上参照）、および地表断層長さ (L) と震源断層

L (km)

推本・強震動レシピ (Wmax=18km)

55.5

66.5

77.5

88.5

Mw
S [22]SR [5]
SN [4]
R [10]

310

RS [5]
N [13]
NS [2]

図２．上：Mw（モーメント・マグニチュード）とL（地表断層長さ）の関係。下：L（地表断層長さ）と Lsub （震源断層長さ）

210Lsub (km)の関係。記号はすべりタイプ別 ( S、R、N
はそれぞれ横ずれ断層、逆断層、正断層；
SR、SN、RSは横ずれ、縦ずれ、および正断 層 の 混 合 す べ り ) を 示 す 。 Stiring et110al.(2002) (15) によるコンパイルデータのうち、LとLsubが記載された地震で、Mwの信頼性が低いと考えられるものを除いた 61

01010地震をプロットしている。
011010L (km)2310

橋本・他(2006)(16)より引用。

(Lsub)の関係が橋本等により作成された（図２下図参要がある。

照）(16)。
図 2 の上図は観測データから得られるMwとLの関係

４．おわりには、断層幅Wmaxが 18 kmで飽和すると考えると、よく

耐震指針検討分科会は、４年 10 ヶ月にわたる審議の説明できることを示している。そのとき、Lが約 20 km

結果、改訂指針（案）を平成 18 年 4 月 28 日に全会一

でMwがほぼ 6.5 を境としてMwとLのスケーリング則致でとりまとめた。それを受けて原子力安全基準・指が変化していることがわかる。また、
図２の下図から、

針専門部会で審議を行い、一部修正の上了承された。

Ｌが 20 kmよりも大きい地震ではLとLsubは比較的よく

原子力安全委員会は、指針（案）の内容を妥当と認め、対応するが、Ｌが 20 kmよりも小さくなると、両者は行政手続き法第３９条の規定に基づき意見公募を行っ顕著にずれている。Lが小さくなってもLsubは約 20 kmた。意見提出期間は 30 日間で短いものだったが、世論付近に漸近し、それ以上小さくならない。これらの関の関心の高さを反映して、６８０件のコメントが出さ係から、地表に数ｋｍ程度の長さの孤立した活断層がれた。特に、基準地震動については、４年間にわたるある場合、地震学的に考えると地下には最低２０ｋｍ

議論の中で意見相違の大きかったところであり、賛否くらいの断層が存在する可能性が否定できない。ただを含む多様な意見が出された。

し、ここでの震源断層の長さ (Lsub)は必ずしも精度良提出意見の中に、２００６年６月に島根原子力発電いものではなく目安値として考えるべきものである。

所のサイト近傍のトレンチ調査で活断層の存在が明ら孤立した短い活断層の震源断層を想定するために、かになったのは、指針で規定されている活断層の調査

図 1 に示されるような震源断層の面積と地震モーメン法に問題があるのではないかの指摘があった。この問トに関するスケーリング則にしたがって、地表断層が題は分科会における指針案のとりまとめの後に明らか現れる可能性が高い一定規模以上の地震（たとえば、になったもので、「安全審査」は信頼性があることを前18

M0 > 7.5 10 Nm、Mw ~ 6.5）とするなど最新の知見の提とした指針作りそのものに問題があるのではないか、整理が必要と考える。

また原子力発電所にかかわるこれまでの活断層調査が、変動地形学を中核とする現在の活断層研究が十分に反その他考慮すべき問題点―その２：ばらつきの評価―映されたものになっていない、などの意見が出された。

検討用地震を選定して、地震規模、震源断層、アスこれらの提出意見について審議の結果、指針に規定ペリティなど震源断層パラメーターを推定し、基準地されている活断層調査に関する項目について、変動地

震動 Ss を策定するときに、種々の不確かさ（ばらつき）形学的な研究者の指摘する変動地形学的調査を明示的が存在する。この不確かさは基準地震動を過小あるいに入れるよう修正された。安全審査の信頼性に関しては過大な評価をもたらす可能性がある。

は、今回の改訂指針は敷地からの距離に応じて詳細な改訂指針では、本文で「基準地震動 Ss の策定過程活断層調査を規定しており、これまで以上に信頼性あに伴う不確かさ（ばらつき）については、適切な手法る調査が行われることになる、との意見が多数を占めを用いて考慮することとする」と明記し、解説においた。個人的意見としては、この問題に関して、今後安ても「基準地震動 Ss の策定過程に伴う不確かさ（ば全審査において活断層の見落としなどがおこることのらつき）」の考慮に当たっては、基準地震動 Ss の策定ないように適切な専門家を委員とするなど適切な対応に及ぼす影響が大きいと考えられる不確かさ（ばらつを関係機関に強く要望したい。

き）の要因及びその大きさの程度を十分踏まえつつ、震源を特定せず策定する地震動の策定方針について適切な手法を用いることとする、と記されている。こは、分科会においても意見が分かれたこともあり意見れは、断層パラメーターの不確かさ等により、基準地公募でも多くの意見が出された。この問題については、震動が過小評価にならないように歯止めとして規定さこれまでの分科会での議論のまとめとして、指針の解れた。

説で敷地周辺の状況等を十分考慮した詳細な調査を実

地形・地質調査などにより、震源断層が推定された施しても、なお敷地近傍において発生する可能性のあとき、算定される地震動が過小評価にならないようなる内陸地殻内の地震の全てを事前に評価しうるとは言検討が必要である。活断層や地震活動の調査等で標準い切れないことから、敷地近傍における詳細な調査の的な震源断層モデルが設定できたとき、ここの断層パ結果にかかわらず、全ての申請において共通的に考慮ラメーターの不確かさを考慮して敷地に影響の大きいすべき地震動」と規定されている。すなわち、「震源を震源断層モデルの想定して地震動の範囲を評価する必

特定せず策定する地震動」は詳細な地形・地質調査の結果、敷地周辺に活断層が確認されない場合でも、基ポジューム論文集、2002 年、pp.615-620。

準地震動として想定すべき minimum requirement を意

3) Kanno, T., A. Narita, N. Morikawa, H. Fujiwara, and Y.

味している。孤立した短い活断層が確認されたとき、

Fukushima: A new attenuation relation for strong ground

断層の一部しか地表にあらわれない可能性も考慮し一motion in Japan based on recoreded data, Bull. Seism. Soc.

定の長さ（約 20 km 程度）あるいは一定規模（Mw ~ 6.5）

Am., Vol. 96, No. 3, 2006, pp.879-897.

を想定するとともに、基準地震動が過小評価とならな

4) 佐藤智美：宮城県沖のスラブ内地震とプレート境界地いように不確かさも考慮することなど、震源を特定せ震の短周期レベルの推定、日本地震工学会論文集、第 4

ず策定する地震動と、震源を特定する地震動の境界が巻、第 1 号、2004 年、pp.1-4。

ないように規定されている。このようないくつかの歯5) 原子力安全基盤機構：海溝型固有地震の地震動特性に止めを掛けることにより、改訂指針で安全性の高い基関する検討【概要版】、JNES/SAE06-098. 06 解部報-0098、準地震動の策定が可能となる、と考える。

2006 年。

指針の改訂において、もう１つの重要点である残余

6) 入倉孝次郎: 強震動予測レシピ―大地震による強震のリスクについても、その存在を十分認識しつつ、そ動の予測手法―, 京都大学防災研究所年報, 第 47 号 A,

れを合理的に実行可能な限り小さくするための努力を2004 年、pp. 25-45。

払うべきであると規定されている。残余のリスクの評

7) 地震調査推進本部 地震調査委員会、「全国を概観した価に不可欠な確率論的な地震動予測は、個々の活断層地震動予測地図」報告書（分冊２）―震源を特定した地や海溝域における地震発生の確率をどのように評価す

震動予測地図の説明―, 2005

るか、また地震動の評価に直接的に影響する距離減衰8) 入倉孝次郎・三宅弘恵 (2001): シナリオ地震の強震動式のばらつきをどのようにしたら少なくすることが可能かなどいまだ多くの問題が残されている。
今回の耐震指針の改訂は、現時点における地震学及び地震工学に関する新たな知見の蓄積等を反映してなされた。最重要の変更点である基準地震動の策定方法
は現状の技術レベルから見て最先端の知識に基づいた高度化が図られている。

予測, 地学雑誌, Vol. 110, pp. 849-875.
9) 境有紀, 纐纈一起, 神野達夫: 建物被害率の予測を目的とした地震動の破壊力指標の提案, 日本建築学会
構造系論文集, 第 555 号,2002 年， 85-91.
10) 川瀬博：建物の地震被害の予測とその軽減への展

望、地学雑誌、110巻6号、2001、pp. 885―899。
11) 香川敬生・壇一男・大塚康弘・本橋章平：確率論的基準地震動について、新たな評価方法を示すだけで地震危険度評価のための潜在断層地震の発生確率設定なく、その限界を盛り込んでおり、世界に誇ることが法、土木学会地震工学論文集，047(CD-ROM)，2005 年。

できるものであると私は考えている。残念ながら、議12) 加藤研一・宮腰勝義・武村雅之・井上大榮・上田圭論に一部について全員の合意には至らず、最終段階で一・壇一男：震源を事前に特定できない内陸地殻内地辞任された委員もいたが、はじめの段階で委員の間に震による地震動レベル－地質学的調査による地震の分あった大きな意見の隔たりが多くの議論により最終的類と強震観測記録に基づく上限レベルの検討－、日本には大変小さくすることができた。

地震工学会論文集 第 4 巻、第 4 号、2004 年、pp.46-86。

注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

13) Shimazaki, K.: Small and large earthquakes: The effect of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the thickness of seismogenic layer and the free surface,

量の放射性物質が放散される事象が発生すること、それらの結Earthquake

果として周辺公衆に対して放射線被爆による災害を及ぼすリス

Monograph 37, 1986, pp.209-216.

ク。

SourceMechanics,AGUGeophysical14) 松田時彦：活断層から発生する地震の規模と周期について、地震、第２輯、28 号、1975 年、pp.269-283.

参考文献

15) Stirling, M. W., Rhoades, D. and Berryman, K.:

1) Nishimura, I., S. Noda, K. Takahashi, M.Takemura, S. Ohno,

Comparison of earthquake scaling relations derived from

M. Tohdo, and T. Watanabe:Response spectra for design

data of the instrumental and preinstrumental era, Bull.

purpose of stiff structures on rock sites, Transactions,Seismol. Soc. Am., Vol. 92, 2002, pp.812-830.

SMiRT 16, Paper#1133, 2001.
2) 佐藤智美・片岡正次郎・奥村俊彦：K－Net 強震記録に基づく工学的基盤における加速度応答スペクトルと経時特性と推定式の検討、第 11 回日本地震工学シン16) 橋本徹夫・他：断層長さとモーメントマグニチュードの関係についての検討資料、論文準備中,2006 年．