第95回原子力安全問題ゼミ「原発震災」
京都大学原子炉実験所／03年12月12日

地震学からみた
日本の原子力発電所の耐震安全性
石 橋

克 彦

神戸大学・都市安全研究センター
樋口健二写真集『原発』より／美浜原発

World Map of Nuclear Power Reactors
International Nuclear Safety Center at Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy
http://www.insc.anl.gov/pwrmaps/map/world_map.php

Japan
Capacity of Nuclear Power Plants
Japan Atomic Industrial Forum, INC.
As of Dec.31,2002

Country

Total capacity Units
MWe

1. USA
101,998
2. France
65,952
3. Japan
45,907
4. Russia
22,556
5. Germany
22,365

103
59
53
30
19

World Seismicity：1975〜1994，M≧4.0，depth≦100km
Data from International Seismological Center
0

Rika nenpyo 2003 (Chronological Scientific Tables), Nat. Astro. Obs. (ed.), Maruzen Co., Ltd., 2002

Earthquakes: mb≧5.0, h≦60km
1981 Aug.1〜2001 Jul.31

FranceData from International Seismological Center

Japan

77%

Germany85%

70%

気象庁一元化
データによる
震央分布(97.10.1‑01.9.30)

2●
○
● +1
○
○
●

原子力発電所
16+1
ふげん, もんじゅ
を除く

3
6
○
●
○
●
4○
●
○
●
1
○
●

1+1
○
●

2●
○

○
●

4+1

4○
●

2

2
4●
○
○
●
○
●
○
●
4 3

7●
○

○
●

○
●

3

原子炉
52+3
核燃料施設
六ヶ所,東海1. 現行の原子力発電所の耐震設計の概略考えられる最大の地震動でも「止める・冷やす・閉じ込める」機能を確保

耐震重要度分類 (As, A, B, C)＜システム全体の耐震性は低いのではないか？＞

地震の想定：設計用最大地震／設計用限界地震
将来起こりうる最強の地震／およそ現実的ではないと考えられる限界的な地震→ 地震動の策定： 基準地震動 S1, S2（解放基盤表面で）M, 最大速度振幅, 周波数特性(応答スペクトル) など → 模擬地震波を作成
地震動には様々な周期の波が含まれている．ある地震動について, 各周期で,その固有周期の構造物がどれほど揺れやすいかを示したものが応答スペクトル→

動的応答解析
(モデル化した建物・機器を計算機上で揺すり，変形・応力をみる)『発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針』
1978年策定，1981年一部見直し
建物・構築物は原則として剛構造にする
重要な建物・構築物は岩盤に支持させなければならない

2. 原子力発電所の耐震設計の問題点 (地震と地震動)
原発専門家は,切れば血が滴るような生きた地震を知らない●想定地震 (設計用最強／限界地震) の致命的誤り・プレート間と活断層の２種類しか考えていなかった
・スラブ内大地震を夢想だにしてこなかった・活断層がなくても大地震が起こることを考慮していない
直下地震は M 6.5 しか考慮しない
・活断層がある場合も取り扱いが極めて不適切
地震規模，活動時期，一連の活断層を活断層帯・起震断層と見ない
・「大地震空白域」こそ要注意であることを考えていない
歴史地震と活断層偏重
地震テクトニクス／地震地体構造の意味●基準地震動の策定手法が古めかしく，過小評価傾向が強い
・「松田式＋金井式 ＋大崎の方法」： 地震の本質が不明な時代の虚構的・便宜的方法で, いまや全く時代遅れ・政府が使っている現在の標準的な強震動予測手法からみて非常に古い・上下動を軽視しすぎではないか

平均像主義の問題点

・多重震源／アスペリティや枝分かれ断層の活動を考えていない

大余震の影響 (連続パンチ) を考慮していない

要するに，活断層の長さに対して単純に松田式を当てはめて地震のマグニチュードを算定してはいけない
総合的な考察によって地下の震源断層面を想定することが本質的
短くても活断層があれば M７級大地震が起こりうる；1927年の例
隣接する活断層が連動することも多い
1891年濃尾地震

粟田泰夫・他 (1999)

活断層帯

起震断層

1995年兵庫県南部地震

地震断層
活断層

温見断層
Ｂ級

同推定

10 km

野島断層

六甲断層系

根尾谷断層
2 mm/y 以上
2700 年

１万年以上

梅原断層
岐阜市

地震調査研究推進本部地震調査委員会 (1999)

C 石橋克彦 2001○

活断層 甲 5 km
アスペリテ ィ上部
地殻

活断層 乙 20 km

Ａ年地表地震断層
地 表 Ls(A)〜10 km
Ａ年地震

Ｂ年地表地震断層
Ls(B)〜 6 km

Ｂ年地震

×

約
15km

Ｂ年地震の震源断層面
Ａ年地震の震源断層面
L0(A)〜40 km
M 7.3
起こりうる地震の震源断層面

L0(B)〜30 km

M 7.0
L0(X)〜53 km

M 7.6

4.「松田式＋金井式＋大崎の方法」の古さ—政府による最新の地震動予測手法との比較—

活断層に関係する地震による地震動の計算法
複数の活断層が連動すると考える (活断層帯)
隣接する活断層も別個に扱う
松田式 を適用 (活断層の長さからMを計算)
活断層の中央を震央として, その１点で地震が起こるとする
想定地震の震源断層面の位置・形状・規模を評価
震源の特性化
震源断層面のアスペリティ・破壊過程を評価
金井式の適用 (Mと震央距離Δから最大速度振幅 Vmax を求める)

大崎スペクトル の適用 (MとΔと Vmax から応答スペクトルを作る)
Mから振動継続時間 td と振幅包絡線の経時的変化を求める
以上の特性に適合するように模擬地震動を人工的に合成
地下構造モデルを詳細に設定

最新の手法は, 今般の想定東海地震の見直しに実際使われた 地震動の波形を計算
応答スペクトル・最大速度振幅がわかる（活断層ではないが）

「もんじゅ」の例
考慮すべき地震と, それによる地震動の最大速度震幅 (kine)
設計用限界地震と S2 の場合
１. 活断層を選定し長さを設定
Ex. 甲楽城断層, 20 km
２. 松田式で M を想定
Ex. 甲楽城断層地震, M 7.0
３. 断層の中央を震央として震央距離Δを計算
Ex.甲楽城断層地震, Δ11.5km
４. 金井式でS2 の最大速度振幅を計算 (M, Δ→ Vmax )Ex.甲楽城断層地震, 18.2 kine

『高速増殖炉もんじゅ発電所・原子炉設置許可申請書／添付書類六』(動燃事業団, 1980) より

11.5km

M7.0●

18.2kine５.日本列島の地震情勢（スラブ内大地震は，いつ・どこで起こるか分からない）
長期的には,ほぼ日本列島全体が大地震活動期に入るだろう

特に首都圏と「アムールプレート東縁変動帯」
アムールプレート東縁変動帯(サハリン〜日本海東縁〜中部・近畿衝突帯〜駿河・南海トラフ)
・93年北海道南西沖(Ｍ7.8) → 95年兵庫県南部(Ｍ7.3) → 以後の活動
・1854年，1944・46年の東海・南海巨大地震の前数十年間；

大地震続発

・今後数十年以内に次の東海・南海巨大地震が発生することはほぼ確実
・日本海東縁(海陸,脊梁まで)〜信越〜北陸〜中部・西南日本〜中央構造線〜九州で大地震が起こりやすくなるだろう (どこで／いつ，は別問題)→ 東海・南海巨大地震につながる (今世紀半ばまで)

アムールプレート東縁変動帯︵作業仮説︶

石橋克彦(1995)

8

1944年東南海・1946年南海地震に先立
つアムールプレート東縁変動帯のおもな大地震

＋
1948
＋
M7.1＋＋＋ 柳ケ瀬断層帯＋
S1 ＋＋ 12万年前の旧汀線が＋ 100m以上の日本海岸
奥尻島
＋
西津軽
●
●
2
●
男鹿
●
佐渡島
3
能登半島
越前海岸

30 km

城甲楽

1927
M7.3

山中

S11

若狭湾断層群
S10

4●

4

折

活断層研究会 (1991)

花

1662
M7半瀬柳ケ三方●浜岡原子力発電所は東海地震でも大丈夫か？
中部電力のパンフレットより

浜岡原子力発電所(ＢＷＲ４基,362万ｋＷ)

中部電力のホームページより (http://www.chuden.co.jp/torikumi/atom/hamaoka/check_01.html#1)

東海地震とは何か

20xx年東海地震

駿河湾〜遠州灘地域の海陸の地下の巨大な岩石ズレ破壊
駿河トラフ

原因はフィリピン海プレートの沈み込み (年間約 3 cm)
陸のプレートの東進も重要？

1854年安政東海地震
1944年東南海地震

陸のプレート南

ト海スラブ
フィリピン海東海地震がもたらす諸現象

フ

フ
ラ

ィ

リ

海ン
ピプ

トーレ

Ishibashi(1981)

・地表の大きなズレ(破断)＝地表地震断層：例えば富士川断層帯
・揺れ(地震動)：近地の激烈な揺れ／広範囲の大揺れ
・地盤の隆起沈降／水平移動＝地殻変動：海底地殻変動→大津波
・無数の余震：Ｍ７級大余震や誘発地震も中部電力のホームページより

浜岡原子力発電所の基準地震動

S1とS2

想定震源域
強震動予測のためのアスペリティの分布と破壊開始点のモデル

揺れ(地震動)の予測
中央防災会議「東海地震に関する専門調査会」による見直し(2001年12月11日報告)

地震調査研究推進本部地震調査委員会
強震動評価部会（平成13年12月7日）
南海トラフの地震を想定した強震動評価手法について（中間報告）
図３

海溝型地震（想定東南海地震、想定南海地震）の震源特性の設定の流れ

http://www.jishin.go.jp/main/kyoshindo/01b/f03.htm

中央防災会議「東海地震に関する専門調査会」による想定東海地震の新しい震源断層モデルの意義と注意点
震源域と断層モデルの見直しの主目的は
地震防災対策強化地域の見直し
震源断層面(プレート境界面)の形状，セグメント分け，アスペリティの数・面積・位置，破壊の出発点，枝分かれ断層などは，不確定性や未知の要素を含んでいる．
これらの不確定さは，遠方(強化地域の外縁)を検討するには，それほど深刻ではない．
しかし，震源域付近(震度6〜7が想定される地域)の個々の地点の地震動を問題にするときには，大きく影響する．

近場の強震動を問題にするときには，東海地震が今回のモデルのとおりに発生すると考えてはいけない．

石橋(1998)

アスペリティ

河本和朗氏提供

石橋克彦・浅海善成・三好崇之(2003)20
10

石橋克彦・浅海善成・三好崇之(2003)

東海地震で浜岡原発はどうなるか？
S2を超える想定外の地震動に襲われる
外部電源喪失，全機でスクラム／主蒸気隔離弁閉／ECCS作動
・多くの機器・配管類の同時損傷 (共通要因故障)
施工不良
・多重の安全装置の全面ダウン
老朽化！
・短周期で損傷して固有周期が延び，引き続く長周期で大破損

制御棒，非常用発電機，バッテリーが無事に働くか？
・東海地方の停電は長時間続く

本震で損傷した各部を，大余震の強震動が襲う・激震動と余震が運転員に与える身体的・精神的影響
制御棒挿入不能，核暴走，電源喪失，配管破断→冷却剤喪失，ECCS不作動，炉心溶融，水蒸気爆発，水素爆発？，核爆発？
膨大な量の炉内放射性物質の外界への放出→ 気象条件に応じて「死の灰」が広範囲に降り注ぐ全ては地震の起こり方と運／起こってみなければ分からない