第３回原子力安全基盤科学研究シンポジウム東京電力福島第一原子力発電所事故後の

震 津波地震・津波と原子力リスク

新規制基準で求められる基準地震動Ss－地震動評価における不確かさとその評価－

京都 学 炉実験京都大学原子炉実験所

釜江克宏釜江克宏

基準地震動Ssの策定フロー

敷地ご

して策

①過去及び現在の地震の発生状況等

⑥応答スペクトごとに震源

策定する

②地震発生様式等による地震の分類

⑥応答スペクトル に 基 づ く地 震 動 評 価

源を特定

る地震動

・ 内 陸 地 殻 内 地 震・ プ レ ー ト 境 界 地 震・海洋プレート内地震

④検討用地震の 選 定敷地に大きな影響を与える恐れ

③ 活 断 層 調 査・ 文 献 調 査

変 動 地 形 学 調 査

響を与える恐れがある地震を検討用地震として選定

⑦断層モデルを用いた手法による 地 震 動 評 価

Ss-3 NS : 971.8gal

-980

0

980

0 10 20 30 40

時間 (s)

加速

度 (

gal)

震源を特

策定する

・ 変 動 地 形 学 調 査・ 地 表 地 質 調 査・地球物理学的調査

る 地 震 動 評 価 時間 (s)

Ss-3 EW : 687.7gal

-690

0

690

0 10 20 30 40

時間 (s)

加速

度 (

gal)

190

特定せず

る地震動

⑤震源を特定せず策定する地震動・ 観 測 記 録 を 収 集 し て 評 価

伝 播 特 性 や 地 盤 特 性 の 補 正

Ss-3 UD : 183.8gal

-190

0

190

0 10 20 30 40

時間 (s)

加速

度 (

gal)

ず動・ 伝 播 特 性 や 地 盤 特 性 の 補 正

加藤スペクトルや最近の地震記録

地震･津波に関する新規制基準の主なポイント

津波に対する基準を厳格化

既往最大を上回るレベルの津波を「基準津波」として策定し、基準津波への対応として防潮堤等の津波防護施設等の設置を要求（ドライサイト）

高い耐震性を要求

の津波防護施設等の設置を要求（ドライサイト）

津波防護施設等は、原子炉圧力容器等と高い耐震性を要求する対象を拡大

活断層 認定

津波防護施設等は、原子炉圧力容器等と同じ耐震設計上最も高い「Ｓクラス」に

後期更新世以降（約12～13万年前以降）の活動活断層の認定基準を厳格化

後期更新世以降（約12 13万年前以降）の活動

が否定できないもの。必要な場合は、中期更新世以降（約40万年前以降）まで遡って活動性を評価

より精度の高い基準地震動の策定

サイト敷地の地下構造を三次元的に把握震源が敷地に極め 近 場合 裕度 向上基準地震動の策定

地震による揺れに加

震源が敷地に極めて近い場合の裕度の向上

不確かさの重畳が要求地震 よる揺れ 加え「ずれや変形」に対する基準を明確化

Ｓクラスの建物・構築物等は、活動性のある断層等の露頭が無い地盤に設置

地震による揺れに加え「ずれや変形」に対する基準を明確化る基準を明確化

Ｓクラスの建物・構築物等

は、活動性のある断層等 震源として考慮する活断層のほか、地震活動には、活動性のある断層等

の露頭が無い地盤に設置

震源として考慮する活断層のほか、地震活動に伴って永久変位が生じる断層に加え、支持地盤まで変位及び変形が及ぶ地すべり面を含む。

シナリオ地震の設定：内陸地殻内地震• 活断層とは・・・

– 震源断層が地表まで到達

旧指針や新規制基準では

後期更新世（最終間氷期）以降の活動震源断層が地表まで到達

– 地表地震断層の発生

– 地震の繰り返しにより変形が累積

が否定できないもの

（最終活動期が8万年～13万年前以降）

– 地震の繰り返しにより変形が累積

– 地表の痕跡として地形に残されたもの 調査結果によっては中期更新世（40万年前）まで遡る

変動地形学的調査変動地形学的調査地表地質調査地球物理学的調査

地表地震断層と震源断層の関係 (島崎,1997)

震源が特定できない地震

検討用地震の選択検討用地震の選択

日本列島の周辺には4つのプレートが存在しており、そのプレートが長い年月をかけて少しずつ移動し、その際に、プレート境界部やプ トの内部に大きな力が加わり そ がずれる時に地震が発生プレートの内部に大きな力が加わり、そこがずれる時に地震が発生すると言われている。

海溝、トラフ

海洋プレート

陸域の浅い地震

（活断層による）

沈み込んだプレート内部の地震

プレート境界の地震

沈み込むプレート内部の地震

東北地方太平洋沖地震の震源域

活断層とは・・・

一般には最近の地質時代に繰り返し活動し、将来も活動する可

震沈み込んだプレート内部の深い地震

沖地震の震源域般 は最近の地質時代 繰り返し活動し、将来も活動する可

能性のある断層のこと。原子力発電所の耐震設計では後期更新世（最終間氷期）以降の活動が否定できないもの（最終活動期が8万年～13万年前以降）

東海・東南海・南海地震の震源域

地震動（揺れ）を構成する要因 強震動予測の3要素予測

震源特性：堆積盆地

強震動

断層がどのように破壊するかによって，地震波放射の空間分布，波形が変わる。

地盤増幅

伝播経路特性：地震波がどのような経路を辿る

震源断層

地殻

地盤増幅の特性

かによって，振幅，継続時間，波形の特徴が変化する。

震源断層地震波伝播の特性

サイト増幅特性：立地する地盤と入射する地震波によって，揺れの振幅，周期

震源特性，波形の特徴が変化する。

予測強震動＝震源の特性×地震波伝播の特性×地盤増幅の特性

震源の特性

これら諸特性のモデル化と評価手法が強震動評価のほぼ全て

予測強震動 震源の特性×地震波伝播の特性×地盤増幅の特性

1995年兵庫県南部地震（M7.3)から学んだこと

神戸大学（KBU)点震源（小地震 場合 移動震源（大

結果として破壊の進行方向で大振幅パルス波が

Obs.

Syn.

58.2

53.0

震）の場合 移動震源（大地震）の場合

振幅 ルス波が生成される

破壊伝播による指向性効果

震災の帯0 5 10 15 20 25 30

Time(sec)

NS

Obs. 37.2

0 5 10 15 20 25 30Time(sec)

EW

Syn. 30.9

堆積層

震災の帯震災の帯 震源断層直上ではUD

Obs.

Syn.

20.1

20.2

震災の帯震災の帯：震源断層直上ではなく、震源断層から1～2km離れたところに被害が集中した。

強震動生成域（SMGA)と大振幅パルス波

0 5 10 15 20 25 30Time(sec)

淡路側（野島断層）

断層モデルを用いた手法による地震動評価

強震動を予測するにはどんな情報（震源）が必要か

強震動予測レシピ（入倉・他）

１ 将来の地震の震源域はどこか１．将来の地震の震源域はどこか

全破壊域 総地震モーメント平均応力降下量

→巨視的断層パラメータ

２ 断層運動の不均質性 （阪神淡路大震災等で重要性が再確認）２．断層運動の不均質性 （阪神淡路大震災等で重要性が再確認）

強震動生成域 数、場所、大きさとそこでの応力降下

短周期 ベ 微視的震源パラメータ

３．その他の重要パラメータ（阪神淡路大震災等で重要性が再確認）

短周期レベル

そ 他 重要 ラ タ（阪神淡路大震災等 重要性 再確認）

破壊開始点，破壊伝播方向，破壊速度

特性化震源モデル特性化震源モデル震源のモデル化

震源インバージョンによ震源インバージョンによる断層面上 不均質る断層面上 不均質る断層面上での不均質る断層面上での不均質

すべり分布すべり分布

巨視的震源パラメータ巨視的震源パラメータ震源断層の大きさ、平均応力降下量震源断層の大きさ、平均応力降下量

S(=LW), Mo, c

微視的震源パラメータ微視的震源パラメータSMGASMGAの場所、大きさ、応力降下量の場所、大きさ、応力降下量

Sa, a , etc

AOMH05AOMH06

2011年東北地方太平洋沖地震（Mw9.0）

IYTH13

IYTH08AOMH17AOMH13

AOMH05

MYGH03IYTH27

IYTH21

IYTH14

Asp2MYGH12

MYGH08

MYGH10

Lat. (°

)

Asp1Asp1Asp1

Asp32011/03/10 3:16 Mj6.3

FKSH17

FKSH19

FKSH12

IBRH14Asp5

Asp4

p

2011/03/11 14:46 Mj9.0

IBRH16IBRH15IBRH11

IBRH07IBRH20CHBH14

Asp5

2005/10/19 20:44 Mj6.3

CHBH14

観測点位置

本震の防災科学技術研究所・KiK‐net強震計の観測記録（地中、フィルター：0.1‐10Hz）

加速度波形

Tota

l

2011年東北地方太平洋沖地震（Mw9 0）

MG

A1

138˚ 140˚ 142˚ 144˚

2005/12/17 3 32 Mj6 1

平洋沖地震（Mw9.0）

SM

GA

2

IW TH14

IW TH21

IW TH23

IW TH27

40˚

2005/12/17 3:32 Mj6.1Event 1

SM

G3

MYGH12

MYGH10

FKSH17

FKSH19

FKSH14

FKSH12

38˚

2011/03/1114:46 Mw9.0

SMGA1

SMGA2

SMGA3

SMGA4

SM

GA3IBRH14

IBRH15

IBR016

SIT010

TKY025

36˚

2010/06/13 12:32 Mj6.2Event 2

SMGA5

SM

GA

4

34˚

2005/10/19 20:44 Mj6.3Event 3

5カ所のSMGAか

SM

GA

5らなる震源モデル

黒 観測波形 赤 合成波形

MYGH12（NS） FKSH17（NS） IBRH14（NS）

S黒：観測波形 赤：合成波形

川辺・釜江(2013)

超巨大プレート境界地震（Mw9.0)から得られた知見

過去の宮城県沖地震の連動

仮想塩屋崎沖地震

仮想鹿島灘の地震 大すべり域

3カ所の原子力発電所における想定震源域と今回の地震の強震動生成域モデルとの比較

津波から想定されるすべり域の

川辺・釜江モデル（２０１３） Saito et al. (2011)

津波から想定されるすべり域の1例と強震動生成域（□）との比較0.1秒～10秒程度の地震動の生成に大きく寄与

震源パラメータのスケーリング則に関する最新の知見（１）

震源断層面積－地震モーメント関係

検討対象の18個の内陸地殻内地震(Mw5.4～6.9)

国内で発生した内陸地殻内地震(Mw5.4～6.9)を対象に震源インバージョン結果を収集・整理し、Somerville et al.(1999)の規範に従い、震源の巨視的・微視的パラメータを抽出した。結果①：断層破壊面積はMw6.5以下ではSomerville et al.

(1999)あるいは入倉・三宅(2001)とよく一致する。結果②：アスペリティ領域の面積比(Sa/S)はSomerville et

al.(1999) の結果(0.22)に比べて小さい(0.16)。

Miyakoshi et al. (2014)

震源断層長さ－地震モーメント関係結果③：震源断層の長さは、Mw6.5以下では武村(1998)のスケーリング則と調和的である一方、Mw6.5以上では一致せず、入倉・三宅(2001)とよく一致する。

地震モ メントM と短周期レベルAの関係

震源パラメータのスケーリング則に関する最新の知見（２）

地震モーメントM0と短周期レベルAの関係

2007年新潟県中越沖地震壇・他(2001)の平均値の２倍

壇・他(2001)の

壇・他(2001)の平均値の２倍

平均値

内陸地殻内地震では、2007年新潟県中越沖地震の結果を受けて、耐震バックチェックでは

佐藤（2004)

平均値の1.5倍の短周期レベルが要求された

内陸地殻内地震の広帯域震源モデルにおけるSMGAの

震源パラメータのスケーリング則に関する最新の知見（３）

内陸地殻内地震の広帯域震源モデルにおけるSMGAの応力降下量の深さ依存

横ずれ断層と正断層(a)

断層タイプ別の強震動生断層タイプ別の強震動生成域の中心深さと応力降下量の関係

佐藤・岡崎(2013)Satoh and Okazaki (2014)

逆断層(b) SMGAの深さと応力降下量の関係

敷地の地下構造を三次元的に把握より高精度な基準地震動S の策定

敷地の地下構造を三次元的に把握地震動Ssの策定

敷地及び敷地周辺の地下構造（深部・浅部地盤構造）が地震波の伝播特性に与える

影響を検討するため

・敷地及び敷地周辺における地層の傾斜、断層、褶曲構造等の地質構造を評価

・地震基盤の位置・形状、岩相の不均一性、地震波速度構造等の地下構造及び地盤

の減衰特性を評価

地下構造調査結果に基づく主要因の分析 浜岡原子力発電所と駿河湾の地震

■オフセットＶＳＰ調査により、５号機の地下３００～５００ｍ程度に、Ｓ波速度が７００ｍ／ｓ程度と、周囲の岩盤に比べ３割程度低下してい

る部分（低速度層）を確認。

■低速度層を確認できた調査測線は、オフセットVSP調査を実施した１測線のみであるが、地質調査結果に基づく検討より想定した低速

度層 分布 デ 基づき 次 有限差分法 る解析検討を行 た結果 駿 湾 地震（本震）を含め 浜岡 イ 周辺 発生度層の分布モデルに基づき、３次元有限差分法による解析検討を行った結果、駿河湾の地震（本震）を含め、浜岡サイト周辺で発生し

た地震（到来方向：４方向）の“観測記録の傾向”を定性的に説明できたことから、５号機増幅の主要因は低速度層であると推定。

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4Distance (km)

02 4 波

）

3号機 4号機 5号機

北西 南東

<北東方向>

<北北東方向><北西方向>

オフセットＶＳＰ調査における低速度層確認範囲

2

1

. (H

z)

1.6

1.8

2

2.2

2.4

応答

波形

／入

力波

浜岡サイト

５号機の揺れが他号機に比べ

大きかった到来方向

<北東方向><西北西方向>

№2孔№3孔

4号機3号機 5号機

3

2

Freq

.

0 6

0.8

1

1.2

1.4

地盤

増幅

率（地

表応

同程度の到来方向

3G1

4G1

低速度層

40.6

2009/08/11 Suruga Bay Main shock: A-20:reactor core

地

＜3～5号機を通る断面の解析結果＞

（駿河湾の地震（本震））

5G1

建屋位置は投影 Ｎｏ．２孔 Ｎｏ．３孔

＜オフセットＶＳＰ調査結果（Ｓ波速度構造）＞

旧原子力安全・保安院構造W60-3参考資料２より抜粋・加筆

地盤観測点（G.L.-100m）の加速度フーリエスペクトル

（３G１、４G１、５G1）

活断層による地震動評価の不確かさの考慮について

考慮すべき不確かさ考慮すべき不確かさ①断層長さ（断層の連動も含む）、幅（断層面積の不確かさ）②強震動生成域（SMGA)の位置、大きさ（スケーリング則のバラツキ）②強震動生成域（S G )の位置、大きさ（スケ リング則の ラツキ）③応力降下量については平均値の１．５倍又は２０Ｍpa の大きい方

（短周期レベルの不確かさ）④断層上端深さ（断層下端深さ）（断層面積や断層面までの距離の不確かさ）④断層上端深さ（断層下端深さ）（断層面積や断層面までの距離の不確かさ）⑤断層傾斜角（断層面積や断層面までの距離の不確かさ）⑥破壊開始点の位置（複数設定）⑦モデル化に伴う不確かさ（特性化震源モデルにおける今後の課題）

原子力安全・保安院における意見聴取会(2012)に加筆

地震動評価においては、震源特性（震源モデル） 伝播特性（地殻 上部マントル構

基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド

サイト特性については大度ボ グ 地震モデル）、伝播特性（地殻・上部マントル構

造）、サイト特性（深部・浅部地下構造）における各種の不確かさが含まれるため、これらの不確実さ要因を偶然的不確実さと

深度ボーリングでの地震観測等や地下構造探査、各種地震波探査などにれらの不確実さ要因を偶然的不確実さと

認識論的不確実さに分類して、分析が適切になされていることを確認する。

各種地震波探査などによって不確かさを解消

基本震源モデル 断層長さ

活動区間としては，

中央構造線断層帯を対象とした不確かさの考慮の例

活動区間 し は，

広域が連動するケース 480 km 地震本部の中央構造線断層帯と九州側の別府－万年山断層帯の連動

四国西部のセグメントが連動するケース

130 km 地震本部の石鎚山脈北縁西部～伊予灘区間に相当

敷地前面海域セグメントが単独で活動するケース

54 km

が想定されるが，最大規模を想定するとの観点から，480kmを基本震源モデルの長さとする。しかし，部分破壊も考慮することとし，130kmモデル，54kmモデルでも評価を行う。

考慮する不確かさ

四国西部の連動広域連動 480km

130km

①応力降下量②北傾斜×

単独活動

四国西部の連動 130km54km ③南傾斜

④破壊伝播速度⑤アスペリティの平面位置⑥ ケ リ グ則

破壊伝播速度の不確かさは480k と ⑥スケーリング則

第138回原子力発電所の新規制基準適合性に係る審査会合 資料４ 加筆など

確かさは480kmと130kmで考慮する。

「震源を特定せず策定する地震動」は、震源と活断層を関連震源を特定せず策定する地震動」は、震源と活断層を関連

づけることが困難な過去の内陸地殻内の地震について得られ

た震源近傍における観測記録を収集し これらを基に各種のた震源近傍における観測記録を収集し、これらを基に各種の

不確かさを考慮して敷地の地盤物性に応じた応答スペクトルを

設定して策定されている必要がある。

当該地震動評価の変遷

1978年耐震指針

M6 5の直下地震

2006年改訂耐震指針

地震の規模ではなく 観

新規制基準

地震の規模ではなく 観M6.5の直下地震

を想定

地震の規模ではなく、観

測地震動（震源近傍）か

ら評価

地震の規模ではなく、観測地震動（震源近傍）から評価、新たな記録の蓄積、地震規模も選択肢地震規模も選択肢

活断層情報から得られる震源像（地震動評価のための）

・③、④は地震動評価のための震源像は理解（短い孤立した断層、

成長した断層）

・①も規模の小さな地震として理解

・②や②と③の間の地震の地震動評価のための震源像は？

震源を予め特定しにくい地震

特に活断層調査からの震源像は？

④③地表短い ＜ 活断層長さ ＜ 長い

2～3km②①

④

①震源断層

地震発生層②震源断層 ③震源断層 ④震源断層 地震発生層（地震動を生成）（地震動を生成）

震源を特定する地震

（敷地ごとに震源を特定して策定する地震動を考慮する際の地震）

震源を特定できない地震

（地表に明瞭な痕跡を示さない震源断層）

震源を特定せず策定する地震動

1 観測記録収集対象の地震（下表参照 審査ガイドによる）1. 観測記録収集対象の地震（下表参照：審査ガイドによる）

① Mw6.5未満の内陸地殻内地震は、全サイト必須

② Mw6 5以上の内陸地殻内地震は 地域性を踏まえ個別に検討② Mw6.5以上の内陸地殻内地震は、地域性を踏まえ個別に検討

2. 観測記録の収集対象から除いた観測点の地盤構造（著しい地盤増幅特性の確認）

地震名 規模 N 地震名 規模

特性の確認）

3. 収集した観測記録の解放基盤波の評価

No 地震名 規模 No 地震名 規模

1 2008年岩手・宮城内陸地震 Mw6.9 2 2000年鳥取県西部地震 Mw6.63 2011年長野県北部地震 Mw6.2 4 1997年3月鹿児島県北西部地震 Mw6.15 2003年宮城県北部地震 Mw6.1 6 1996年宮城県北部(鬼首)地震 Mw6.07 1997年5月鹿児島県北西部地震 Mw6.0 8 1998年岩手県内陸北部地震 Mw5.99 2011年静岡県東部地震 Mw5.9 10 1997年山口県北部地震 Mw5.89 2011年静岡県東部地震 Mw5.9 10 1997年山口県北部地震 Mw5.811 2011年茨城県北部地震 Mw5.8 12 2013年栃木県北部地震 Mw5.8

13 2004年北海道留萌支庁南部地震 Mw5.7 14 2005年福岡県西方沖地震の最大余震

Mw5.4余震

15 2012年茨城県北部地震 Mw5.2 16 2011年和歌山県北部地震 Mw5.0

｢震源を特定せず策定する地震動｣の今後の課題は？

震源近傍域での観測記録は重要であり、知見として最大限活用すべき・・・ただし、

・審査ガイドに具体的に明示された地震が発生し、その震源近傍記録が今後も得られる可能性が高い（観測網の充実）

す き ただし、

記録が今後も得られる可能性が高い（観測網の充実）

・各原発サイトと観測点での地盤環境の違いの考慮が必要・・・

しかし、

・観測点での地盤情報が少ない（特に基盤までの）ため、基盤波の推定や異なる硬さを有する基盤波への変換が困難

・｢敷地ごとに震源を特定して策定する地震動｣との関係も踏まえ、基準地震動Ssとしての最低レベルを設定する目的に相応しい手法の見直しも必要か？

まとめ

耐震安全性評価の中での基準地震動Ssの位置づけ耐震安全性評価の中での基準地震動Ssの位置づけ

活断層の調査・認定文献調査 変動地形学調査 地表地質調査 地球物理学的調査に基づく確実度・文献調査、変動地形学調査、地表地質調査、地球物理学的調査に基づく確実度

活断層調査から得られる震源像・地表断層から震源断層の推定 地震の規模評価

・可能性・否定できない・地表断層から震源断層の推定、地震の規模評価

Ss策定のための震源のモデル化・スケーリング則など、各種不確かさ

・わからない・安全側

活断層の認定スケ リング則など、各種不確かさ

Ssの評価（特定せず策定する地震動も考慮）・手法の違いや震源モデルの不確かさの考慮による評価結果の違い（複数のSs)

・活断層の認定・地震の規模評価

・科学的根拠をもって評価すべき。Ssを超える可能性は｢残余のリスク｣として考慮

施設・設備の耐震安全性と裕度の評価材料安全率 デ 化 よる評価上 裕度 新規制基準でも先送り・材料安全率、モデル化による評価上の裕度

上記各段階でそれぞれの不確かさや裕度がある。施設の耐震安全性は総合的に評価すべき その方法は？

新規制基準でも先送り

の耐震安全性は総合的に評価すべき－その方法は？

施設の重要性も考慮した地震・津波PRA ?