Dynamic probabilistic risk assessment of seismic-induced flooding in pressurized water reactor by seismic, flooding, and thermal-hydraulics simulations

地震,溢水及び熱水力シミュレーションによる加圧水型原子炉における地震起因溢水の動的確率論的リスク評価

久保 光太郎   ; Jang, S.*; 高田 孝*; 山口 彰*

Kubo, Kotaro; Jang, S.*; Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*

確率論的リスク評価(PRA)は、原子力発電所の安全性を向上させるための重要なアプローチである。しかし、この手法では、複合ハザードのモデル化は困難である。地震に起因した溢水シナリオでは、地震による炉心損傷、溢水による炉心損傷、地震と溢水が組み合わさった炉心損傷といった複数の炉心損傷シーケンスを含んでいる。溢水に係るフラジリティは、溢水がタンクなどの水源から区画に伝播するため、時間依存性を有している。そのため、現実的なリスク評価及び定量化を行うためには、動的リスク評価を用いる必要がある。本研究では、地震,溢水,熱水力シミュレーションを連成させ、複数ハザード間の依存関係を明示的に考慮し、地震起因溢水のリスク評価を行った。特に、福島第一原子力発電所事故を踏まえた安全性向上対策に注目し、システムの耐力に関する感度解析と可搬型ポンプを用いた蒸気発生器代替注水の効果を評価した。我々は、シミュレーションに基づく動的PRA手法の複合ハザード起因のリスクの評価への使用を実証した。

Probabilistic risk assessment (PRA) is an essential approach to improving the safety of nuclear power plants. However, this method includes certain difficulties, such as modeling of combinations of multiple hazards. Seismic-induced flooding scenario includes several core damage sequences, i.e., core damage caused by earthquake, flooding, and combination of earthquake and flooding. The flooding fragility is time-dependent as the flooding water propagates from the water source such as a tank to compartments. Therefore, dynamic PRA should be used to perform a realistic risk analysis and quantification. This study analyzed the risk of seismic-induced flooding events by coupling seismic, flooding, and thermal-hydraulics simulations, considering the dependency between multiple hazards explicitly. For requirements of safety improvement, especially in light of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, sensitivity analysis was performed on the seismic capacity of systems, and the effectiveness of alternative steam generator injection by a portable pump was estimated. We demonstrate the use of this simulation-based dynamic PRA methodology to evaluate the risk induced by a combination of hazards.