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論文

Method for detecting optimal seismic intensity index utilized for ground motion generation in seismic PRA

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 宇賀田 健*; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*

Transactions of 24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-24) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/08

原子力施設の安全性向上評価の高度化、信頼性向上を目的として、断層モデルに基づく時刻歴地震波群(ハザード適合地震波)を用いて対象敷地の地震ハザードを評価する手法が提案されている。地震波群は、震源特性の不確定性をモンテカルロシミュレーションを用いて多数作成する必要があるため、非常に解析負荷が大きいのが課題のひとつとなっている。本研究では、任意の機器システムを有する構造物の地震リスクを、断層モデル地震波群を用いて効率的に実施するために、機器システムの損傷と相関の良い地震動強さ指標を選定し、最終的な地震リスク評価に寄与する震源を対象に断層モデル地震波群を作成する効率化手法を提案した。本報では、給水システムを一例として、システム内の脆弱部が異なる複数のシステムケースを設定し、提案手法の妥当性を検証した結果を報告する。

論文

Hazard-consistent ground motions generated with a stochastic fault-rupture model

西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 内山 泰生*; 山本 優*; 村松 健*; 高田 毅士*

Nuclear Engineering and Design, 295, p.875 - 886, 2015/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

確率論的地震リスク評価手法の高度化を目的として、対象サイトの地震ハザードと調和し、震源特性の違いが認識可能な地震動群を生成する手法を提案し、その震源特性の傾向を分析した。原子力施設の地震PRA手法では、地震ハザード評価やフラジリティ評価などを用いた確率論的評価が一般的であり、モンテカルロシミュレーション(MCS)によって多数の地震動を作成して評価する場合にも、一様ハザードスペクトルなどに適合させて生成する場合が多い。しかしながら、このような地震動群には、年間頻度といった対象敷地の危険の程度は考慮されていても震源特性の違いまでは含まれていない。実際には、地震動は様々な震源特性を有しており、これらを考慮した地震動群を用いることによってより精度の高いPRAを行うことができるものと考える。本論文では、地震ハザードと調和し、かつ震源特性の違いを含む地震動群を生成する手法を提案し、その震源特性を分析した結果について述べる。

論文

原子力施設の地震リスク評価手法の高度化のための原子力施設建屋・機器の地震応答解析

西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 村松 健; 高田 毅士*

第8回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム(JCOSSAR 2015)講演論文集(CD-ROM), p.108 - 113, 2015/10

計算科学技術を活用した原子力施設の地震リスク評価手法の高度化に資するため、3次元仮想振動台システムを用いた次世代地震PRA手法の開発を進めている。次世代地震PRAは、評価対象サイトに強い地震動を生じうる全ての震源を考慮して、個々の地震動の発生頻度が明らかな地震動群を作成し、これらを入力とする原子力施設の地震応答解析により得られた建屋や機器の応答を耐力と比較することで、直接的に建屋や機器の損傷頻度を評価するものである。これまでに、大洗の原子力施設を対象として次世代地震PRAに資する地震波群200波($$times$$3方向)(以降、ハザード適合地震波という)等を作成している。本論文では、大洗の原子力施設を対象として生成されたハザード適合地震波を入力とする建屋・機器の3次元有限要素モデルによる地震応答解析およびその結果の分析と考察について述べる。解析結果の分析より、質点系モデルでは表現できない同高さ・異なる通りの建屋応答の違いを3次元解析の結果により確認した。また、地震動の違いによるばらつきと位置(方向、部位)の違いによるばらつきを定量的に比較し傾向を確認した。

論文

ハザード適合地震波による建物の機能損傷の試算

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

第8回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム(JCOSSAR 2015)講演論文集(CD-ROM), p.535 - 541, 2015/10

これまでに、次世代に向けた確率論的地震リスク評価(PRA)に資する入力地震波群として、対象敷地の地震ハザードに調和し、震源特性の不確定性を含む多数の時刻歴地震波群(ハザード適合地震波)を作成している。ハザード適合地震波は様々な震源とその特性を考慮して作成されたものであり、応答スペクトルのばらつきや周期間相関にはこれらの影響が含まれている。本報では、これらが最終的なリスク評価結果である建物機能にどのような影響を及ぼすかを検討するため、比較用の地震波群3ケースのスペクトル適合波群を作成し、一般建物の給水設備システムの損傷確率および年損傷頻度を試算した。その結果、応答スペクトルのばらつきが給水設備システムの損傷確率に大きな影響を及ぼすことを確認した。

論文

Seismic damage probability by ground motions consistent with seismic hazard

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 内山 泰生*; 山本 優*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

Transactions of 23rd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-23) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2015/08

本研究は、原子力施設のリスク評価手法の高度化にかかわる共同研究の一環として実施しているものである。従来の地震波群作成手法では、一様ハザードスペクトルなどに適合するように地震波が作成されることが多いため、スペクトルのばらつきを考慮しない場合もあり、考慮したとしても、その周期間相関は完全相関の仮定の下、地震波群が作成されることが多い。これまでに著者らが提案した地震波群の作成手法による地震波群は、従来の距離減衰式による地震ハザードにも調和し、震源特性の違い(不確定性)を含んだものであることから、継続時間や応答スペクトルの形状などの地震動特性も多様性のあるものとなっている。本論文では、地震波群の応答スペクトルのばらつきの大きさやその周期間相関の違いによって、最終的な建物機能損傷にどの程度の影響があるのかを定量的に評価することを目的として、ばらつきや周期間相関の与え方の異なる複数の地震波群セットを用意し、設備機器システムの損傷確率を比較した結果を示す。

論文

Structural response by ground motions from sources with stochastic characteristics

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 10 Pages, 2015/05

本研究は、原子力施設のリスク評価手法の高度化にかかわる共同研究の一環として実施しているものである。今般、これまでに大洗地区を対象として作成したハザード適合地震波群のうち、南関東の地震のひとつの震源を対象として作成した時刻歴地震波群による一般建物の地震応答解析を行った。この地震波群には、震源特性の微視的・巨視的震源特性の不確定性が考慮されている。応答解析の結果を用いて、震源特性、地震動強さ指標、建物応答の相関を重回帰分析によって明らかにした。この結果、震源特性のうち地震モーメント、平均応力降下量、媒質のQ値係数は、地震動強さ指標や建物応答と明瞭な正の相関が確認された。この相関の傾向については、震源特性による震源のフーリエ加速度スペクトルへの影響から説明できることが分かった。また、アスペリティ位置は、地震動強さ指標と建物応答と負の相関が確認された。この相関の傾向については、対象敷地と震源断層の位置から説明できることが分かった。

論文

Characteristics of simulated ground motions consistent with seismic hazard

西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 内山 泰生*; 山本 優*; 村松 健*; 高田 毅士*

Transactions of 22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-22) (CD-ROM), 10 Pages, 2013/08

確率論的地震リスク評価手法の高度化を目的として、対象サイトの地震ハザードと調和し、震源特性の違いが認識可能な地震動群を生成する手法を提案し、その震源特性の傾向を分析した。原子力施設の地震PRA手法では、地震ハザード評価やフラジリティ評価などを用いた確率論的評価が一般的であり、モンテカルロシミュレーション(MCS)によって多数の地震動を作成して評価する場合にも、一様ハザードスペクトルなどに適合させて生成する場合が多い。しかしながら、このような地震動群には、年間頻度といった対象敷地の危険の程度は考慮されていても震源特性の違いまでは含まれていない。実際には、地震動は様々な震源特性を有しており、これらを考慮した地震動群を用いることによってより精度の高いPRAを行うことができるものと考える。本報では、地震ハザードと調和し、かつ震源特性の違いを含む地震動群を生成する手法を提案し、その震源特性を分析した結果について述べる。

口頭

地震ハザード評価の高度化のための地震動生成法

西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 村松 健; 高田 毅士*

no journal, , 

原子力施設の地震PRA手法では、地震ハザード評価やフラジリティ評価などを用いた確率論的評価が一般的であり、モンテカルロシミュレーション(MCS)によって多数の地震動を作成して評価する場合にも、一様ハザードスペクトルなどに適合させて生成する場合が多い。しかしながら、このような地震動群には、年間頻度といった対象敷地の危険の程度は考慮されていても震源特性の違いまでは含まれていない。実際には、地震動はさまざまな特性の震源から生じるものであり、これらを考慮した地震動群を用いることによってより精度の高いPRAを行うことができるものと考える。本報では、地震ハザードと調和し、かつ震源特性の違いを含む地震動群を生成する手法を提案し、その震源特性を分析した結果を報告する。

口頭

地震ハザードに適合する地震波の作成,1; 地震波作成方法の概要

西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 村松 健*; 高田 毅士*

no journal, , 

原子力施設においてその耐震安全性は重要な課題と位置づけられており、確率論的リスク評価(Probabilistic Risk Assessment: PRA)に関する様々な手法について研究開発が進められてきている。本研究では、より高度化された地震PRA手法を構築することを目的として、対象敷地の地震ハザードに調和し、かつ、断層モデルを考慮した多数の時刻歴波形の集合(地震波群)を作成する手法を提案する。作成した地震波群は、距離減衰式による地震ハザードとの関係が明確であり、さらに各地震波を生じる震源特性の違いを認識できるという点で地震PRAの精度向上に資するものである。本稿(その1)では、この地震波群の作成手法の概要を報告する。

口頭

地震ハザードに適合する地震波の作成,2; 作成した地震波の特性

五十嵐 さやか*; 西田 明美; 坂本 成弘*; 村松 健*; 高田 毅士*

no journal, , 

原子力施設においてその耐震安全性は重要な課題と位置づけられており、確率論的リスク評価(Probabilistic Risk Assessment, PRA)に関する様々な手法について研究開発が進められてきている。本研究では、より高度化された地震PRA手法を構築することを目的として、対象敷地の地震ハザードに調和し、かつ、断層モデルを考慮した多数の時刻歴波形の集合(地震波群)を作成する手法を提案する。作成した地震波群は、距離減衰式による地震ハザードとの関係が明確であり、さらに各地震波を生じる震源特性の違いを認識できるという点で地震PRAの精度向上に資するものである。本稿(その2)では、最終的に採取したハザード適合地震波200波の特性を分析した結果を示す。

口頭

ハザード適合地震波による構造物の応答解析

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*

no journal, , 

これまでに、原子力施設の確率論的地震リスク評価の高度化を目的として、対象サイトの地震ハザードと調和し、かつ、震源特性の違いを含む地震波群(以下、ハザード適合地震波)をモンテカルロシミュレーションにより作成してきた。ハザード適合地震波は、解放基盤での最大加速度が700$$sim$$1100galとなる200波で構成されている。本報では、ハザード適合地震波を入力地震波とした質点系モデルの地震応答解析を実施し、地震波群および構造特性の不確定性が建物応答へ及ぼす影響を分析した結果について報告する。

口頭

震源特性の不確定性を考慮した地震波群による構造物の応答

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

no journal, , 

構造物の耐震安全性評価の手法として、地震の発生から建物・機器の損傷に至るまでの様々な要素の不確定性の影響を考慮する確率論的地震リスク評価(地震PRA)が行われている。従来の地震PRAでは、最大加速度をはじめとするひとつの地震動強さ指標によって地震危険度(地震ハザード)や建物・機器の損傷しやすさ(フラジリティ)を表現することが一般的に行われてきたが、より信頼性の高い地震PRAの構築を目的として、対象敷地に将来発生しうる全ての時刻歴地震波群をモンテカルロシミュレーションによって作成し、地震応答解析によって耐力と応答の関係を直接的に評価しようという試みがなされている。本報では、これまでに作成した地震波群を用いて一般建物を想定した応答解析を実施し、震源特性の不確定性による建物応答への影響や、時刻歴地震波から得られる地震動強さ指標による建物のフラジリティ評価結果について報告する。

口頭

ハザード適合地震波の作成方法の違いによる地震波特性の比較

高田 毅士*; 西田 明美; 五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 村松 健*

no journal, , 

原子力施設の地震PRAの高度化を目的として、モンテカルロシミュレーションにより多数の地震波群による建屋・機器の応答から直接的に損傷の程度を明らかにしようという試みがなされている。筆者らはこのような次世代地震PRAに資する地震波群として、震源特性の偶然的不確定性を考慮し、敷地の地震ハザードに適合した地震波群の作成を行った(以後、ケースA地震波と表す)。さらに、地震ハザード算定用の距離減衰式の違いや震源特性の認識論的不確定性を考慮した地震波群を作成した(以後、ケースB地震波と表す)。本稿では、ケースB地震波の詳細について報告するとともにケースA地震波との比較を行い、地震波特性の傾向を比較する。

口頭

ハザード適合地震波による建物応答解析,1; 地震波強さ指標と建物フラジリティ評価

坂本 成弘*; 五十嵐 さやか*; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*

no journal, , 

既報(西田ほか2013)において地震ハザードに適合するように作成した地震波群の特性について報告した。既報ではハザード評価における地震動強さ指標には最大加速度を用いていたが、本報では、最大速度と累積絶対速度を指標とする場合についても検討し、得られた結果を比較した。また、作成した地震波を用いて建物応答解析を実施し、フラジリティ評価に対してどの指標が妥当かを検討した。その結果、震源特性である応力降下量と更新同数遮断フィルタは最大加速度と最大速度を指標としたときに高い相関を示すことがわかった。応力降下量については、構造応答とも高い相関を持つことを確認した。これらの結果について報告する。

口頭

ハザード適合地震波による一般構造物の応答解析,2; 地震波および構造特性による建物応答のばらつき性状

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 高田 毅士*; 西田 明美; 村松 健*

no journal, , 

地震PRAの高度化を目的として解放基盤における最大加速度が700$$sim$$1,100cm/s$$^{2}$$となるハザード適合地震波200波を作成した。本報では、既報の地盤特性および建物モデルを用いた地震応答解析を実施し、震源特性と地震動特性の関係および震源特性と建物応答の関係を明らかにするとともに、地震動特性のばらつきおよび構造特性のばらつきが建物応答に及ぼす影響について検討した結果を示す。

口頭

震源特性の不確定性を含む地震波群による建築物の応答評価

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 高田 毅士*; 西田 明美; 村松 健

no journal, , 

モンテカルロシミュレーションに基づいた多様性に富む時刻歴地震波群を用いた地震応答解析によって、原子力施設の耐震安全性をより高精度に評価する試みがなされている。これまでに、敷地の地震ハザードに適合し、震源特性と関連づいた時刻歴地震波群を作成しており、本発表では、それらの地震震群のうちひとつの震源から得られた地震波群に着目して、震源特性の不確定性が地震動強さ指標や建物最大応答に対してどの程度の影響があるのかを分析した結果を報告する。

口頭

震源特性の不確定性が地震動強さや建物応答に及ぼす影響

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

no journal, , 

既往の研究では、時刻歴地震波を入力とした地震応答解析による高精度な確率論的地震リスク評価(PRA)に資するものとして、震源特性の不確定性を考慮した地震波群を作成してきた。一方で、震源特性の不確定性が一般的にハザード指標として用いられる地震動強さ指標および建物や機器の損傷判定指標として用いられる建物最大応答とどのような関係性があるのかについては知見が少ない。本論では、ひとつの震源を対象に震源特性の不確定性を考慮して作成した地震波群による一般建物の地震応答解析を行い、震源特性が地震動強さ指標や建物最大応答に及ぼす影響について分析した結果を報告する。

口頭

ハザード適合地震波による建物機能損傷の試算,1; 地震波および建物応答の周期間相関特性

西田 明美; 坂本 成弘*; 五十嵐 さやか*; 村松 健; 高田 毅士*

no journal, , 

時刻歴地震波を入力とした地震応答解析による高精度な確率論的地震リスク評価(PRA)に資するものとして、震源特性の不確定性を考慮した地震波群を作成し、報告してきた。本報告では、既報において報告した最大加速度5$$sim$$10m/s$$^{2}$$の地震波群250波による建物応答解析を行い、応答スペクトル、層間変形角の関係について調べた結果について報告する。解放基盤における地震波の応答スペクトルは、0.1$$sim$$0.2s秒付近を境に周期間相関が低くなり、これは建物への入力や応答にも現れていた。建物は塑性率の高い応答となったが、塑性化による固有周期付近で質点間の加速度応答の相関や層間変形角の相関への影響は大きくはなかった。

口頭

ハザード適合地震波による建物機能損傷の試算,2; 相関の違いが機能損傷に及ぼす影響

坂本 成弘*; 五十嵐 さやか*; 西田 明美; 村松 健; 高田 毅士*

no journal, , 

その1において用いた地震波群(ハザード適合地震波)の応答スペクトルの統計値(中央値, ばらつき, 周期間相関)を利用して、以下の3種類、(1)ハザード適合地震波の応答スペクトル中央値にフィットする地震波群(ばらつき無し)、(2)ハザード適合地震波の応答スペクトル中央値とばらつきにフィットする地震波群、(3)ハザード適合地震波の応答スペクトル中央値とばらつきと周期間相関にフィットする地震波群の地震波群を作成した。これらの地震波について、一般建物の地震応答解析を実施し、設備機器システム(給排水設備)の被災確率の比較を行った結果を示す。

口頭

断層モデル地震波群を用いた建物の機能損傷評価の効率化手法の適用

五十嵐 さやか*; 坂本 成弘*; 宇賀田 健*; 西田 明美; 高田 毅士*

no journal, , 

断層モデル地震波群を用いた建物の確率論的リスク評価の実適用に向けて、地震波群作成に関する効率化手法について検討してきた。効率化手法は、断層モデル地震波群を用いて評価した建物の機能損傷確率を「機能損傷確率順に並べた場合」と「地震波群の地震動強さ順に並べた場合」の差の標準偏差$$sigma$$が最も小さい地震動強さ指標(すなわち、建物機能損傷と最も相関が高い指標)をハザード評価の指標として選定することによって、建物機能損傷への影響度の大きい震源に焦点を当てて、地震波群を作成しようとするものである。本報では、適切な指標を選定するのにどの程度の地震波数が必要かを検討するとともに、断層モデル地震波群を用いた地震リスク評価の全体フローを示す。

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