原子力施設耐震設計における福島・茨城県境を震源とする長周期地震動評価の高度化研究

Improve long periodic ground motion evaluation with the epicenter on the border between Fukushima and Ibaraki prefectures in seismic design of nuclear facilities

桐田 史生 ; 冨永 昌宏; 山崎 敏彦 ; 瀬下 和芳 ; 瓜生 満

Kirita, Fumio; Tominaga, Masahiro; Yamazaki, Toshihiko; Seshimo, Kazuyoshi; Uryu, Mitsuru

核燃料サイクル工学研究所(以下、サイクル研)では、1990年代より地震観測を行っている。内陸地殻内地震について、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震(以下、3.11地震)までは、茨城県北部福島県において発生頻度が低い状況であったが、3.11地震後、この地域で余震が頻発するようになり、福島県浜通り付近で発生した地震(2011年4月11日福島県浜通りの地震等)では、サイクル研の地震観測記録に顕著な長周期成分が観測された。この地震の震源付近の観測地点の記録には長周期成分は含まれておらず、サイクル研までの伝搬過程で、長周期成分が生成されたものと考えられる。敷地周辺の地下構造探査結果から深部の地震基盤には、盆地状構造が確認されており、この基盤形状を起因とした長周期成分の生成と評価した。原子力施設の耐震設計に用いる地震動評価では、敷地で得られた観測記録を要素地震に用いた経験的グリーン関数法により評価を行っており、サイクル研の観測記録を要素地震に用いて地震動評価を行った場合、震源ではわずかな長周期成分を伝搬過程で増幅したものを震源に戻し波形合成することとなり、長周期成分が過度に増幅される結果となる。このため本検討では、地震動の長周期成分の評価を精緻化するために、震源及び敷地周辺を含む広域の深部地盤の形状を反映できる三次元地盤構造モデルによる地震動評価を実施した。モデルは、浜通り地震の震源域付近から茨城県北部沿岸域を範囲(幅約80km長さ約110km)とし、本研究における長周期地震動評価を適切に行えるよう2秒以上の周期帯の精度を担保するようなメッシュサイズを調整した。三次元地盤構造モデル構築にあたっては、複数の観測記録や震源モデルを用いて、最適な三次元地盤構造モデルを作成し、複数の地震のシミュレーション解析、分析等を行い、その適切性、有用性を確認した。これらの研究成果を実際の許認可業務の基礎資料として活用した。

Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories (NCL) has been observing ground motion for a long time. On the border from northern Ibaraki prefecture to Fukushima prefecture, inland crustal earthquakes occur less frequently until the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake (hereinafter referred to as Tohoku Earthquake). After Tohoku Earthquake, aftershocks have become more frequent in this area, and in the Hamadori region of Fukushima earthquake that a remarkable long periodic component was observed in the NCL seismic observation record. Until now there were no such things that long periodic components were observed at the observation points near the epicenter of April 2011 Fukushima earthquake, but it was thought basin structure in deep basement around the NCL affected the propagation process to NCL by reflection survey result. As basement structure of NCL affected the seismic wave propagation process, the seismic wave repeatedly reflects and refracts. For that reason, long periodic components of seismic waves may be possibly amplified. In this study, in order to refine the long periodic ground motion evaluation, using a three dimensional ground structure model (3D model) that can reflect the shape of the deep basement structure around the NCL. When modeling 3D ground structure which has a width of about 80km and a length of about 110km and ranges from the epicenter area of April 2011 Fukushima earthquake to the northern coastal area of Ibaraki prefecture modeled, improved the optimum ground structure model using multiple observation records and performed simulation analysis.