Development of a probabilistic risk assessment method for combined hazards; A Classification and modeling framework for multihazard events

崔 炳賢; 西田 明美; 堤 英明*; 高田 毅士

Proceedings of Probabilistic Safety Assessment and Management & Asian Symposium on Risk Assessment and Management (PSAM17 & ASRAM2024) (Internet), 8 Pages, 2024/10

福島第一原子力発電所の事故の教訓の一つとして、地震と津波など複数の異なる影響をもたらす外部ハザード(複合ハザード)を考慮に入れたPRA手法の開発が必要であることが指摘されている。本研究では、大きな災害を引き起こす可能性のある複数の外部ハザードが重なる場合の分類の考え方及び従属事象の分類の考え方を整理し、因果関係(従属・独立)や時間関係(同時来襲・時差来襲)による複合ハザードの分類方法を開発した。また、開発した分類方法を基に、複合ハザードを対象にしたモデル化の方法を検討した。このモデル化においては、ハザードカーブ、ハザードの強さ、ハザードの頻度、時間軸、事象の滞在時間等の要素を考慮し、条件付き確率密度関数として定義した。本稿では、以上の因果関係や時間関係による複合ハザードの分類方法、複合ハザードのシナリオとモデル化の考え方等について検討した結果について報告する。

Study on response correlation during earthquakes using a three-dimensional detailed model and a Sway-Rocking model for nuclear building

崔 炳賢; 西田 明美; 滝藤 聖崇; 堤 英明*; 高田 毅士

Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03

東京電力福島第一原子力発電所事故以降、原子力施設の確率論的地震リスク評価(地震PRA)の重要性が注目されている。地震力は多数機器に同時に作用するため、強地震動下のシナリオの詳細分析には、応答や耐力の相関性を考慮した多数機器の同時損傷確率の評価が重要となる。しかしながら、従来の簡易な建屋質点系モデルでは、建屋の局部応答・局部損傷を含めた3次元的な詳細な地震時応答を十分に再現できないことから、損傷事象間の相関性の影響を完全相関(一つ損傷すればすべて損傷と仮定)のように単純化せざるを得なかった。そのため、局部応答・局部損傷を表現できる建屋3次元詳細解析モデルを用いた地震応答解析手法を活用し、機器損傷に関わる建屋の床応答を精緻に求めることで、機器損傷の相関性のより現実的な評価が期待されている。本論文では、原子力施設の機器損傷に関わる建屋の床応答に着目し、従来の建屋質点系モデルと建屋3次元詳細解析モデルによる機器設置位置の床応答間の最大加速度の相関係数等を比較して両モデルによる影響の違いを確認するとともに、機器応答の相関の違いによる地震PRA評価結果への影響について検討し、得られた知見について報告する。

Comparative study on equipment damage correlation during earthquakes using a three-dimensional detailed and a sway-rocking analysis models for nuclear reactor building

崔 炳賢; 西田 明美; 滝藤 聖崇; 堤 英明*; 高田 毅士

Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 8 Pages, 2023/05

福島第一原子力発電所事故以降、原子力施設の確率論的地震リスク評価(地震PRA)の重要性が注目されている。地震力は多数機器に同時に作用するため、厳しい地震動下のシナリオの詳細分析には、応答や耐力の相関性を考慮した多数機器の同時損傷確率の評価が重要となる。しかしながら、従来の簡易な建屋質点系モデルでは、建屋の局部応答・局部損傷を含めた3次元的な詳細な地震時応答を十分に再現できないことから、損傷事象間の相関性の影響を完全相関(一つ損傷すればすべて損傷と仮定)のように単純化せざるを得なかった。そのため、局部応答・局部損傷を表現できる建屋3次元詳細解析モデルを用いた地震応答解析手法を活用し、機器損傷に関わる建屋の床応答を精緻に求めることで、機器損傷の相関性のより現実的な評価が期待されている。本論文では、原子力施設の機器損傷に関わる建屋の床応答に着目し、従来の建屋質点系モデルと建屋3次元詳細解析モデルによる機器設置位置の床応答の最大加速度の相関係数を比較して両モデルの違いを確認するとともに、機器損傷に関する詳細を分析した結果を示す。

Potential inhibitory effects of low-dose thoron inhalation and ascorbic acid administration on alcohol-induced hepatopathy in mice

片岡 隆浩*; 石田 毅*; 直江 翔太*; 神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

Journal of Radiation Research (Internet), 63(5), p.719 - 729, 2022/09

https://doi.org/10.1093/jrr/rrac046

Although thoron inhalation has antioxidative effects on several organs, there are no reports that thoron inhalation inhibits oxidative stress-induced damage. In the present study, we examined the combined effects of thoron inhalation and ascorbic acid (AA) administration on alcohol-induced liver damage. The mice were subjected to thoron inhalation at 500 or 2000 Bq/m and were administered 50% ethanol (alcohol) and 300 mg/kg AA. The results showed that although alcohol administration increased the levels of glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) and glutamic pyruvic transaminase (GPT) in the serum, the combination of thoron inhalation (500 Bq/m) and AA administration 24 h after alcohol administration effectively inhibited alcohol-induced liver damage. In conclusion, combination of thoron inhalation at 500 Bq/m and AA administration indicated an early recovery from alcohol-induced liver damage probably due to the increase of CAT activity.

Resin-injection testing and measurement of the shear displacement and aperture of excavation-damaged-zone fractures; A Case study of mudstone at the Horonobe Underground Research Laboratory, Japan

青柳 和平; 石井 英一; Chen, Y.*; 石田 毅*

Rock Mechanics and Rock Engineering, 55(4), p.1855 - 1869, 2022/04

https://doi.org/10.1007/s00603-022-02777-z

高レベル放射性廃棄物の安全評価では廃棄体から地下水に漏洩した放射性核種の長期的な移動を評価するために、処分場の坑道掘削により坑道周辺に形成される掘削損傷領域割れ目の長期定な透水性を推定する必要がある。本研究は幌延深地層研究センターの地下坑道において、掘削損傷領域割れ目のせん断誘発膨張が同割れ目の開口幅に与える影響を定量的に調べるために、同割れ目を予め樹脂注入より固化した状態で掘削・採取し、観察した。これまで、掘削損傷領域割れ目のせん断変位を詳細に計測した事例はなかったが、せん断誘発膨張が割れ目開口に与える影響を理解することは、坑道埋め戻し後の割れ目の長期的な透水性を評価する上で重要である。樹脂により固化された割れ目の拡大写真を用いて、割れ目のラフネス、せん断変位、および開口幅を詳細に計測した結果、せん断変位量と開口幅に相関性は認められず、割れ目形成後のせん断膨張は有意に生じていないことが示された。この結果は既存の経験則を用いたシミュレーションでも再現でき、深度350mのやや高い垂直応力がせん断誘発膨張を抑制していることが考えられた。垂直応力が大きく低下しない限りは、仮に割れ目がせん断しても、割れ目の開口幅が有意に増加する可能性は低いと考えられる。坑道埋め戻し後の掘削損傷領域割れ目のせん断膨張の可能性を検討する上で、原位置における樹脂注入試験と詳細な割れ目観察は有効な手法であることを示した。

Comparison of antioxidative effects between radon and thoron inhalation in mouse organs

小橋 佑介*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 石田 毅*; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

Radiation and Environmental Biophysics, 59(3), p.473 - 482, 2020/08

https://doi.org/10.1007/s00411-020-00843-0

ラドン療法は古くから酸化ストレス関連疾患に用いられて、生体におけるラドン曝露の効果が研究されてきた。しかし、ラドンの同位体であるトロンの効果はまだ十分に調査されていない。本研究では酸化ストレスに注目して、マウス臓器におけるラドンやトロン吸入の生体影響を比較した。オスのBALB/cマウスを15グループに分けて(疑似吸入、ラドン吸入500Bq/mまたは2000Bq/m、トロン吸入500Bq/mまたは2000 Bq/m)、吸入後すぐに、生化学分析のために様々な組織を採取した。その結果、いくつかの条件下でトロン吸入によってスーパーオキシドディスムターゼや総グルタチオン量が有意に増加し、過酸化脂質量が有意に減少した。加えて、ラドンとトロンの間で異なる濃度と吸入時間で同様の効果が見られ、トロン吸入も酸化ストレスに対して抗酸化機能を高めることが示唆された。しかしながら、ラドンとトロンの性質の差を考えた慎重な解析評価が必要である

Evaluation of the effects of differences in building models on the seismic response of a nuclear power plant structure

崔 炳賢; 西田 明美; 村松 健*; 高田 毅士*

日本地震工学会論文集(インターネット), 20(2), p.2_1 - 2_16, 2020/02

AA2018-0122.pdf:2.15MB

https://doi.org/10.5610/jaee.20.2_1

本研究では、原子力施設の確率論的地震リスク評価の信頼性向上に資するため、原子炉建屋の地震応答解析結果におけるモデル化手法の違いによる影響を評価し、フラジリティ評価における認識論的不確実さを定量化することを目的としている。入力地震動として、偶然的不確実さを考慮するため、ハザード適合地震波を用いた。現実的な応答を得るため、原子炉建屋の3次元詳細モデルによる地震応答解析を実施し、建屋の壁および床の最大加速度について、中央値と対数標準偏差により統計的評価を行った。本研究により、建屋の上層部や床の開口部周辺において面外変形などの3次元効果が現れることが分かった。

Uncertainty of different modeling methods of NPP building subject to seismic ground motions

崔 炳賢; 西田 明美; 塩見 忠彦; 村松 健*; 高田 毅士*

Transactions of the 25th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-25) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2019/08

確率論的地震リスク評価(SPRA)における不確実さは、自然現象そのものに由来する偶然的不確実さと知識不足に由来する認識論的不確実さに分類される。SPRAの信頼性向上のためには、不確実さをなるべく低減させることが望ましい。偶然的不確実さの低減は困難であるが、認識論的不確実さは知識不足を補うことで低減されることが期待される。本研究では、認識論的不確実さの低減を最終目的とし、まずは認識論的不確実さの定量化を目的とする。入力としてハザード適合地震波を用い、従来の質点系モデルと3次元有限要素モデルの2種類のモデルによる耐震壁の最大加速度応答の違いに着目する。特に、各入力波の特性と両モデルの応答差との関係を調査し、得られた知見を報告する。

Development of seismic counter measures against cliff edges for enhancement of comprehensive safety of nuclear power plants, 8; Identification and assessment of cliff edges of NPP structural system

西田 明美; 崔 炳賢; 山野 秀将; 糸井 達哉*; 高田 毅士*

Transactions of the 25th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-25) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2019/08

本研究では、リスク概念と深層防護の考え方に基づいて、様々なクリフエッジ状態を特定・定量化するトータルシステムにより原子力プラントの耐震安全性を評価し、クリフエッジ状態を回避する手法を開発することを目的としている。本論文では、原子力プラント構造システムに関して、免震導入による物理的クリフエッジの回避とともに、モデル化の違いに基づく知識起因クリフエッジの回避について検討し、得られた知見について述べる。応答解析は設計に用いられるスウェイ・ロッキング(SR)モデルと3次元詳細モデルを用いて実施し、耐震建屋の応答結果と比較することで免震導入建屋の免震効果を確認した。また、入力が過大となり免震導入建屋が擁壁と衝突する場合を想定して感度解析を実施し、衝突箇所のモデル化により建屋への影響が異なることを確認した。一方、SRモデルと3次元詳細モデルのモデル化手法の違いによる応答結果への影響を定量的に確認した。特に、3次元詳細モデルを用いて同一フロアの床応答のばらつきを定量的に評価し、建屋構造のフラジリティ評価への反映を検討した。本論文では、これらの解析や検討により得られた知見を述べる。

Development of seismic countermeasures against cliff edges for enhancement of comprehensive safety of nuclear power plants; Cliff edges relevant to NPP building system

西田 明美; 崔 炳賢; 山野 秀将; 高田 毅士*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 11 Pages, 2018/07

本研究では、原子力プラントの安全性確保のためにプラントをトータルシステムとして取り扱い、リスク概念と深層防護の考え方に基づいて様々なクリフエッジ状態を特定・定量化し、これらを回避する技術を開発することを目的としている。本研究では、物理的なクリフエッジと知識起因のクリフエッジの2つのクリフエッジを扱う。物理的クリフエッジに対しては免震効果他を、知識起因のクリフエッジについては建物のモデル化手法や境界条件の違いなどについて検討を行った。応答解析は、原子力施設のモデルプラント建屋のスウェイロッキング(SR)モデルと3次元モデルを用いて行われた。耐震建屋の解析結果と比較し、免震導入建屋の大幅な応答低減効果(免震効果)が確認された。免震導入建屋の擁壁との衝突の場合、建屋の損傷は想定される衝突条件のモデル化によって異なることがわかった。一方、SRモデルと3次元モデルの結果の比較により、入力レベルが大きくなるにつれ両者の違いが大きくなることを確認した。