Development of importance measures reflecting the risk triplet in dynamic probabilistic risk assessment; A Case study using MELCOR and RAPID

Zheng, X.; 玉置 等史; 柴本 泰照; 丸山 結; 高田 毅士; 成川 隆文*; 高田 孝*

Journal of Nuclear Engineering (Internet), 6(3), p.21_1 - 21_18, 2025/06

https://doi.org/10.3390/jne6030021

While traditional risk importance measures (RIMs) in probabilistic risk assessment (PRA) are effective for ranking safety-significant components, they often overlook critical aspects such as the timing of accident progression and consequences. Dynamic PRA offers a framework to quantify such risk information, but standardized approaches for estimating RIMs remain underdeveloped. This study addresses this gap by: (1) reviewing traditional RIMs and their regulatory applications, highlighting their limitations, while introducing newly proposed risk-triplet-based RIMs, consisting of timing-based worth (TBW), frequency-based worth (FBW), and consequence-based worth (CBW); (2) conducting a case study of Level 2 dynamic PRA using the JAEA's RAPID tool coupled with the severe accident code of MELCOR 2.2 to simulate a station blackout scenario in a boiling water reactor, generating probabilistically sampled sequences with quantified timing, frequency, and consequence of source term release; (3) demonstrating that TBW, FBW, and CBW provide differentiated insights into risk significance, enabling multidimensional prioritization of systems and mitigation strategies, for example, TBW quantifies the delay effect of mitigation systems and CBW evaluates consequence-mitigating potential. The study underscores the potential of dynamic PRA and risk-triplet-based RIMs to support risk-informed and performance-based regulatory decision-making, particularly in contexts where the timing and severity of accident consequences are critical.

Brightening triplet excitons enable high-performance white-light emission in organic small molecules via integrating n-- transitions

Yang, Q.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Fei, Y.*; Li, F.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Han, Y.*; 服部 高典; Zhu, P.*; et al.

Nature Communications (Internet), 15, p.7778_1 - 7778_9, 2024/09

https://doi.org/10.1038/s41467-024-52196-7

明るい一重項励起子と三重項励起子を同時に発現する発光材料は、オプトエレクトロニクス、サイネージ、情報暗号化において大きな可能性を秘めている。しかしながら、高性能の白色発光を実現するためには、蛍光と燐光の寄与が不均衡であることが大きな障害となっている。ここでは、水素結合の協同効果による圧力処理エンジニアリングによって、n--遷移の混合を実現し、イソフタル酸(IPA)中で三重項状態の発光を7%から40%に高めることで、この課題に対処した。加圧処理したIPAでは、蛍光と燐光のハイブリッドに基づく優れた白色発光が得られ、フォトルミネッセンス量子収率は当初の19%(青色発光)から75%に増加した。その場での高圧IRスペクトル、X線回折、中性子回折から、圧力の上昇に伴い水素結合が連続的に強化されることが明らかになった。さらに、この強化された水素結合は、圧力処理後も常圧条件下まで保持され、バランスの取れた一重項/三重項励起子集団のための効率的な系間交差を目的としたIPAに与え、効率的な白色発光をもたらした。この研究は、有機低分子の三重項状態を明るくするルートを提案するだけでなく、一重項励起子と三重項励起子の比率を調節して、高性能の白色発光を構築するものである。

Dynamic probabilistic risk assessment of nuclear power plants using multi-fidelity simulations

Zheng, X.; 玉置 等史; 杉山 智之; 丸山 結

Reliability Engineering & System Safety, 223, p.108503_1 - 108503_12, 2022/07

AA2021-0588.pdf:1.29MB

https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.108503

Dynamic probabilistic risk assessment (PRA) more explicitly treats timing issues and stochastic elements of risk models. It extensively resorts to iterative simulations of accident progressions for the quantification of risk triplets including accident scenarios, probabilities and consequences. Dynamic PRA leverages the level of detail for risk modeling while intricately increases computational complexities, which result in heavy computational cost. This paper proposes to apply multi-fidelity simulations for a cost- effective dynamic PRA. It applies and improves the multi-fidelity importance sampling (MFIS) algorithm to generate cost-effective samples of nuclear reactor accident sequences. Sampled accident sequences are paralleled simulated by using mechanistic codes, which is treated as a high-fidelity model. Adaptively trained by using the high-fidelity data, low-fidelity model is used to predicting simulation results. Interested predictions with reactor core damages are sorted out to build the density function of the biased distribution for importance sampling. After when collect enough number of high-fidelity data, risk triplets can be estimated. By solving a demonstration problem and a practical PRA problem by using MELCOR 2.2, the approach has been proven to be effective for risk assessment. Comparing with previous studies, the proposed multi-fidelity approach provides comparative estimation of risk triplets, while significantly reduces computational cost.

Effect of orbital degeneracy on triplet superconductivity in -electron systems

堀田 貴嗣; 上田 和夫

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.443 - 446, 2003/00

f-電子系に対する有効模型として、f-電子のホッピング項とクーロン相互作用項から成る2軌道ハバードハミルトニアンを、f-軌道の対称性に注意して構成する。この模型の基底状態の性質を厳密対角化法にそって解析し、異方的非BCS超伝導の可能な機構について議論する。

Effects of the non quasi steady state on the emission lines in plasmas

加藤 隆子*; 久保 博孝; 清水 勝宏

Proc. of 1996 Int. Conf. on Plasma Physics, Vol.1, p.730 - 733, 1996/00

JT-60Uのダイバータプラズマでは、炭素イオンの可視発光線の絶対強度分布を測定している。そこでは、CIIIの線強度が、プラズマからの発光線強度を解析する場合に一般的である準平衡状態で説明できないことが示された。我々は、CIIIの準安定準位のポピュレーションが基底準位のポピュレーションより大きいことに注目し、準安定準位を含めてイオン存在率の時間変化を計算した。ここで得られた線強度は、準平衡モデルによって得られた結果の約1/3となり、JT-60Uにおける測定値と準平衡モデルを用いた解析結果の相違が説明できた。

Particle identification for heavy ions in a time-of-flight spectrometer

池添 博; 村上 哲也*; 冨田 芳明; 鹿園 直基

Nuclear Instruments and Methods, 196(1), p.215 - 218, 1982/00

タンデム加速器棟のターゲット室に設置された重イオンTOFスペクトロメーターの性能について報告する。飛行時間法(TOF)の精度をあげるために、位置検出可能なスタート検出器を開発した。その時間分解能は120psで、位置精度0.3mmであった。さらにその位置の非直線性は0.7%で十分満足できるものである。TOFスペクトロメーターの焦点での像を観測するために、2次元位置検出可能な位置検出器を製作し、その性能を調べた。その結果、位置の精度0.3mmで、位置のゆがみが十分小さく、像を観測出来た。この検出器を使って、スペクトロメーターの立体角の測定を行い、最大立体角9.5msrを得た。さらに、粒子検出器として、新しいタイプのガスカウンターであるブラッグカーブカウンターが開発され、その性能がテストされた。エネルギー測定精度1%、原子番号測定精度Z/Z=1/50であった。このスペクトロメーター質量分解能はA/A=1/80である。