「原⼦⼒発電所の地震安全の基本原則に関わる研究委員会」成果報告会〜「地震安全の原則」の提案と具体化に向けて〜

性能確保のための対地震ハザード設計への適⽤(1) 性能確保のための設計体系に対応する地震ハザード評価の体系
⽷井達哉（委員会幹事、東京⼤学）

本報告の内容
Ⅳ．性能確保のための対地震ハザード設計への適⽤
5.1. 提案体系導⼊における技術者の役割とそれに伴う地震ハザード評価者の役割の変化
5.2. 確率論的地震ハザード評価に対する要件と実施⼿順
5.3. 設計⽤地震ハザードの設定
5.3.1. 基本的な考え⽅
5.3.2. 安全性検討⽤地震5.3.3. 供⽤性検討⽤地震2

本発表の概要• 「耐震設計」から「対地震ハザード設計」へ

様々な⼤きさの「地震ハザード」が発⽣しうることを前提にした備え（設計）「地震動」だけでなく、「津波」、「断層変位」、「斜⾯崩壊」をその重畳も含め、その発⽣しやすさも含めた重要性に応じた備え（設計）• 地震ハザード評価

地震ハザードは本質的に不確かさであるとの認識「設計基準」の評価から「地震ハザード」の評価へ• 設計⽤地震ハザード評価• 「安全性検討⽤地震」と「供⽤性検討⽤地震」の⼆種類のハザード評価（要求性能と対応した評価）• 「確率論的地震ハザード評価」の設計への活⽤
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本委員会における「地震ハザード」とは• 地震が原因で原⼦⼒発電所に作⽤・影響を及ぼす
ような様々な事象外乱• 地震動• その他の地震随伴事象（地震動とほぼ同時あるいはその後に発⽣する余震、津波、斜⾯崩壊、断層変位等の事故の誘因となる事象）

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地震ハザードの特徴• 不確かさ、広域性、共通原因、随伴性• 地震ハザードの評価は、上限を設定するのが難しい
設計⽤地震ハザード（基準地震動など）をひとつに設定することは、本質的に困難
⼀⽅で、ハードウェアの設計では、何らかの設計基準が必要• 確率値を⽤いて、設計⽤地震ハザードを決められるのか？
特に低頻度の事象の評価における「不確かさ」の問題
0.5×10-4/年か、1×10-4/年か2×104/年のいずれを参照することが妥当かという細かい数字の性質の議論は不⽑

超過す
る
頻度上限は？

不確かさ

地震ハザードの⼤きさ
5「対地震ハザード設計」の必要性• 地震動以外の事象（重畳も含む）の考慮• 地震ハザードの不確かさ• 「対地震ハザード設計」の提案• 設備集合、組織、マネジメント及び⼈的要因に対し、バランスや多様性も含めた備えをするための、ひとつの中⼼的となる枠組み
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5.1. 提案体系導⼊における技術者の役割とそれに伴う地震ハザード評価者の役割の変化• 設計者を含む技術者が果たすべき役割• 従来：起こりうる最⼤級の地震について、主に地震学的観点から決定論的に設定された地震ハザードに対して、個別の設備単体における要求性能を満⾜することを確認すること• 本委員会での提案：安全性等の性能要求の観点から定められるシステムに対する⽬標や設備に対する要求性能に基づいて、どの規模の地震ハザードまで個々の設備単体の性能として保証し、システムとして安全性を確保するかを、これまでの設計やリスク評価の経験として蓄積された知⾒に基づき標準化する
75.1. 提案体系導⼊における技術者の役割とそれに伴う地震ハザード評価者の役割の変化•ハザード評価者が果たすべき役割• 従来：起こりうる最⼤級の地震を提⽰すること• 本委員会での提案：どの程度の地震ハザードがどの程度の頻度で起こりうるかを、その評価結果や⽤いた地震学的知⾒の確からしさも含めて提⽰すること。さらに、地震動に加えて、津波や断層変位等のハザードについてもそれらの同時発⽣の可能性も含めて評価するなど、様々な観点からの情報を提供すること。
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5.2. 確率論的地震ハザード評価に対する要件と実施⼿順
地震ハザードの評価では、以下の7つの要件について、利⽤⽬的に応じた⽔準で満たす• 事象の網羅性と重要な事象の特定• サイト固有の評価• 国内外の経験や最新知⾒の反映• 調査・予測に伴う不確かさと適⽤範囲の明⽰• 調査・予測における多⾯的な評価• ピアレビューによる要改善点の把握と対処• ⽂書化などのトレーサビリティ
95.2. 確率論的地震ハザード評価に対する要件と実施⼿順• 地震ハザード評価においては、不確かさの扱いが⼤きな課題• SSHAC⼿法（⽶国地震ハザード評価専⾨委員会の⼿順）の活⽤に代表される取り組みが、（前ページの）7つの要件を満たすために必須• また、保守的な設計判断等を含めた意思決定の妥当性を担保するうえで重要

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5.2. 確率論的地震ハザード評価に対する要件と実施⼿順

平均的特性／不確かさについて、評価プロセス（参加専⾨家の資質、データベースの構築、ピアレビュー等）に留意して評価• 平均的特性• 偶然的不確かさ
物理的なランダムネス• 認識論的不確かさ
知識起因

超過す
る
頻度

認識論的不確かさ
95%
5%

平均50%

地震ハザードの⼤きさ

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(参考)
確率論的地震動ハザード評価の実施⼿順12

(参考)SSHAC⼿法とは• ⽶国内の事例として、異なる機関が独⽴に実施した確率論的地震動ハザードに関する検討結果において、両者の不確かさの幅に関する検討結果に⼤きな相違があったことが発端で開発された⼿法• ⽶国原⼦⼒規制委（USNRC）や⽶国エネルギー省（DOE）他の研究機関が中⼼となり、その原因を検討する委員会（SSHAC: Senior Seismic HazardAnalysis Committee）として、上記の結果の相違は技術的な観点ではなく、両者の検討の⼿順の差によるものであると結論（1997年報告書）• 実際的な⼿順を定めたガイドラインとして 2012 年、2018年に改訂（NUREG-2117、NUREG-2213）。
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設計⽤地震ハザードの設定• 基本的な考え⽅
ハードウェアの設計のプロセスを考えると、設計⽤地震ハザードを何らかの形で設定することが必要「敷地における最⼤の地震動」のような確定的予測は困難• 地震ハザードが連続的なものであることを踏まえると、このような代表を選ぶ⾏為⾃体が困難であるため

⼀⽅、何らかの合理的な考え⽅に基づき、参照する年超過頻度の厳密な値を設定し、それに応じた地震ハザードを決定するということは原理的に不可能（前述）• 確率論的地震ハザード評価の限界（不確かさ）の理解

設計において、設計⽤地震ハザードを超えたとしても急激に性能が低下しないような備えにより、予測に不確かさがある連続的な地震ハザードに対する性能確保が可能に
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5.3. 設計⽤地震ハザードの設定• 要求性能と要求性能⽔準に応じた設計⽤地震ハ
ザード• 「安全性検討⽤地震」• 「供⽤性検討⽤地震」• 「対地震ハザード設計」の体系を確⽴することで、「どの年超過確率を参照すべきか？」という厳密な細かい数字の議論が重要でなくなり、その結果として、設計で参照する年超過頻度の数字等の議論が可能となる• ⼯学的努⼒が重要

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設計⽤地震ハザードの設定• 地震ハザード評価から得られる様々な情報をフルに活⽤• 例えば、地震ハザード曲線を分解し、寄与の⼤きい震源を同定
このような情報も加味して、設計として考慮する震源（「安全性検討⽤地震」、「供⽤性検討⽤地震」）を決定（震源を特定せず策定する地震動に対する震源の想定も含む）

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5.3.2. 安全性検討⽤地震• 確率的に設計⽤地震ハザードを設定する際の追加的な検討の観点• 位置や規模を予め特定している震源• ハザード評価から得られる震源の寄与度などの情報も活⽤して、重要な震源の⾒落としがないことを確認すること• 重要な震源については、適切な余裕を付与した取扱いとなっていること• 位置や規模を予め特定しにくい震源• その不確かさを踏まえ、設備単体あるいは設備集合として適切な⽔準で安全性が確保されていること
17(参考)安全性検討⽤地震の評価の際に参照とするハザードの年超過確率• IAEA*の安全ガイドでは、設計基準地震動が参照する確率値の現状として以下が⽰されている• 平均ハザード曲線に対して10-3/年〜10-4/年程度• 中央値ハザード曲線に対して10-4/年〜10-5/年程度• 本報告書では、「対地震ハザード設計」枠組みの中で、その数字の意味を議論することで、その位置付けをより明確にすることを提案* IAEA: Seismic Design and Qualification for Nuclear Power Plants，
IAEA Safety Standards Series No. NS-G-1.6，2003.
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5.3.3. 供⽤性検討⽤地震• ２つのレベルの地震を設定• 供⽤性検討⽤地震（供⽤性検討⽤地震①、②）• 運転継続や早期運転再開に重要となる構築物・設備・機器に対して適⽤• 安全性の確保（安全規制）に加えて、重要な性能

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供⽤性検討⽤地震としてどの程度の地震を想定するか？
• 運転継続や早期運転再開をどの程度の地震に対して実現するべきかという観点等から判断• どのような設備を対象として設計を⾏うのかも要検討
Performance Objective

Hazard levels(Annual exceedance probability)

Fully
Operational
Frequent(1/43)

OperationalLife Safe

Near
Collapse

Unacceptable
Performance

Occasional(1/72)
Rare(1/475)
Very Rare(1/949)

地震動に対する類似提案の例（Vision 2000）

20まとめ• 「耐震設計」から「対地震ハザード設計」へ

様々な⼤きさの「地震ハザード」が発⽣しうることを前提にした備え（設計）「地震動」だけでなく、「津波」、「断層変位」、「斜⾯崩壊」など、様々な事象に対する、その発⽣しやすさに応じた備え（設計）• 地震ハザード評価

サイト固有の評価
「設計基準」の評価から「地震ハザード」の評価へ• 設計⽤地震ハザード評価• 「安全性検討⽤地震」と「供⽤性検討⽤地震」の⼆種類のハザード評価（要求性能と対応した評価）• 「確率論的地震ハザード評価」の設計への活⽤21