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Uncertainty quantification of seismic response of reactor building considering different modeling methods

原子炉建屋のモデル化手法の違いを考慮した地震応答の不確実さの定量化

崔 炳賢; 西田 明美; 村松 健*; 糸井 達也*; 高田 毅士*

Choi, B.; Nishida, Akemi; Muramatsu, Ken*; Itoi, Tatsuya*; Takada, Tsuyoshi*

2011年福島原子力発電所事故の後、設計を超える地震動に対する原子力施設の耐震規制が強化されている。そこで、確率論的地震リスク評価(SPRA)が注目されている。不確実さの定量化は、原子炉建屋のフラジリティ評価において非常に重要な問題である。本研究では、低減可能な認識論的不確実さに焦点を当て、原子炉建屋のモデル化手法の違いによる地震応答結果への影響を明らかにすることを目的としている。まず、原子炉建屋は、従来の質点系(SR)モデルと3次元詳細(3D FE)モデルの2種類のモデル化手法によるモデルを用いる。入力地震動として、不確実さを有する震源断層モデルによって生成された200種類の地震波を用いた。不確実さの定量化のために、各入力地震動に対して、2種類のモデル化手法による建屋応答への影響を統計的に分析し、異なるモデル化手法による建屋応答への不確実さを定量的に評価した。特にモデル化手法の違いは、床と壁の開口部近傍で明確に表れた。また、地震応答解析における3次元効果について得られた知見を報告する。

After the 2011 Fukushima accident, the seismic regulation for nuclear power plants (NPP) have been strengthened to take countermeasures against accidents beyond design basis conditions. Therefore, the importance of seismic probabilistic risk assessment has drawn much attention. Uncertainty quantification is a very important issue in the fragility assessment for NPP buildings. In this study, the authors focus on the epistemic uncertainty that can be reduced, and aims to clarify the effects due to different modeling methods of NPP buildings on seismic response results. As the first step of this study, the authors compared the effects on seismic response using two kinds of modeling methods. In order to evaluate the effect, seismic response analysis was performed on two types of building models; the three dimensional finite element model and the conventional lumped mass with sway-rocking model. As the input ground motion, the authors adopted 200 types of simulated seismic ground motions generated by fault rupture models with stochastic seismic source characteristics. For the uncertainty quantification, the authors conducted statistical analyses of the effects on seismic response results of two kinds of modeling methods on building response for each input ground motions, and quantitatively evaluated the uncertainty of response considering different modeling methods. In particular, the difference in modeling methods clearly appeared near the openings of the floors and walls. The authors also report on the knowledge about these three-dimensional effects in seismic response analysis.

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