福島原子力事故調査報告書

(1)

福島原子力事故調査報告書

添付資料

(2)

所在地号機運転開始型式出力(万kW) 主契約者地震発生時の状況

大熊町

1号機 S46.3 BWR3 46.0 GE 定格電気出力運転中 2号機 S49.7 BWR4 78.4 GE/東芝

定格熱出力運転中 3号機 S51.3 BWR4 78.4 東芝

4号機 S53.10 BWR4 78.4 日立

定期検査中

全燃料取出、プールゲート閉

（シュラウド交換作業中）

双葉町 5号機 S53.4 BWR4 78.4 東芝

原子炉圧力容器上蓋閉 6号機 S54.10 BWR5 110 GE/東芝

１号機２号機３号機４号機６号機正門５号機

サービスホール

福島第一原子力発電所の概要

敷地面積：約350万㎡

添付２－１

(3)

所在地号機運転開始型式出力(万kW) 主契約者地震発生時の状況楢葉町 1号機 S57.4

BWR5 110

東芝

定格熱出力運転中

2号機 S59.2 日立

富岡町 3号機 S60.6 東芝

4号機 S62.8 日立

４号機３号機２号機１号機

福島第二原子力発電所の概要

敷地面積：約150万㎡

添付２－２

(4)

型式

BWR3 BWR4 BWR5 BWR5

プラント福島第一１号機福島第一２～５号機福島第一６号機

福島第二１号機福島第二２～４号機電気出力

46

万

kW 78.4

万

kW 110

万

kW 110

万

kW

格納容器形状

マークⅠ型

（フラスコ型）

マークⅠ型

（フラスコ型）

マークⅡ型

（円すい型）

マークⅡ改良型

（つりがね型）

福島第一、福島第二原子力発電所の原子炉格納容器の形状

福島第二1号機福島第二

3

号機

出典：NRCホームページ

添付２－３（１）

(5)

添付２－３（２）

マークⅠ原子炉格納容器の設計について

１．原子炉格納容器体積に関するマークⅠとマークⅡの差異

・沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、配管破断時等に格納容器内に放出される蒸気を、圧力抑制室の水プールをくぐらせ凝縮させることで、圧力の上昇を抑制する圧力抑制型の格納容器を採用しており、そのこと自体は問題ではない。

・格納容器はマークＩ、マークⅡのいずれも圧力抑制型で出力が大きくなると格納容器体積を大きくする設計である。

・相対的な大きさを比較するのに適切な指標として体積－出力比をみると、マークⅠとマークⅡはほぼ同等であり、マークＩが特別小さいということはない。

表：格納容器体積－原子炉出力比

炉 1F-1 1F-2～5 1F-6，2F-1 2F-2～4 KK-6/7（参考）

格納容器マークⅠ マークⅠ マークⅡ マークⅡ改 RCCV 体積－出力比^{※１，※２} 約 4.4 約 3.1 約 3.0 約 4.3 約 3.4

※１格納容器体積[m³]／原子炉熱出力[MWｔ]の値

※２原子炉熱出力は、設置許可申請書本文より。格納容器体積は、設置許可申請書添付書類八のドライウェル体積（ベント管含む）とサプレッションチェンバ空間部体積の和。

２．事故時に発生する水素による格納容器内での爆発対策

・格納容器内に窒素を封入し、酸素濃度を一定値以下で管理することで、水素が大量発生したとしても格納容器内で、燃焼や爆発が発生しないようにしている。

・原子炉建屋内に可燃性ガス濃度制御系（ＦＣＳ）を設けて、事故後の格納容器内の水素・酸素濃度を抑制するため、加熱し再結合させる設計としている。

３．事故時に圧力抑制室に加わる荷重

・米国において、マークⅢ格納容器の開発段階で，配管破断等の際に発生する高圧の蒸気が圧力抑制室に移動する際に発生する荷重が問題となり必要な対策

（動荷重の発生を緩和する設備：（蒸気を一方向ではなく、四方に均等に噴き出す設備（クエンチャ）の設置等）が講じられた。

・日本でも米国の対策を踏まえ同様な対策を実施。荷重に対する検討については、

原子力安全委員会の指針「BWR. MarkⅠ型格納容器圧力抑制系に加わる動荷重の評価指針」としてまとめられている。（マークⅡについても同様の指針を整理している）

４．マークⅠ格納容器の性能改善（ベント）

・米国規制当局（ＮＲＣ）からマークⅠ格納容器に耐圧強化ベントを設けることで炉心損傷のリスクを低減するのに効果的であるとされた。日本でも、確率論的安全評価により耐圧強化ベントの炉心損傷防止や影響緩和への効果の確認や具体的設備の成立性等を検討し、マークⅡ格納容器等も含め、耐圧強化ベントを設置している。

以上

(6)

発震日時； 2011年3月11日（金）午後2時46分

発生場所；三陸沖（北緯38度06.2分、東経142度51.6分）、震源深さ24km 規模；マグニチュード9.0

各地の震度；震度7：宮城県栗原市

震度6強福島県楢葉町、富岡町、大熊町、双葉町震度6弱宮城県石巻市、女川町、茨城県東海村震度5弱新潟県刈羽村

震度4 青森県六ヶ所村、東通村、むつ市、大間町、新潟県柏崎市

東北地方太平洋沖地震の概要

今回の地震・津波は観測史上４番目の世界有数の規模

添付３－１

震源原子力発電所

今回の地震の震度分布今回の地震の震源域

（東京大学地震研究所作成）

すべり量

［

m

］

今回の津波の波源

（東京電力作成）

(7)

添付３－２（１／３）

福島第一原子力発電所地震観測記録と設計用地震動との比較

注）NS：南北，EW：東西，UD：上下

(8)

添付３－２（２／３）

福島第一原子力発電所１号機～６号機の原子炉建屋基礎版上で取得している加速度時刻歴波形を図 1-1～1-6 に、応答スペクトルを基準地震動 Ss を入力して算定した応答スペクトルと併せて図 2-1～2-6 に示す。

図 2-1～2-6 によると、観測記録の応答スペクトルが一部の周期帯において基準地震動 Ss による応答スペクトルを上回っているものの、概ね同程度となっている。

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

447

図 1-1 福島第一 1 号機原子炉建屋基礎版上の加速度時刻歴波形（EW 方向）

周期(秒) (c

(h=0.05)

加速度 m/s )²

図 2-1 福島第一 1 号機原子炉建屋基礎版上の応答スペクトル（EW 方向）

観測記録基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3

加速度(Ｇal)

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

550

周期(秒) (c

(h=0.05)

加速度 m/s )²

加速度(Ｇal)

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

507

周期(秒) (c

(h=0.05)

加速度 m/s )²

加速度(Ｇal)

※水平方向のうち、表において大きい方向を例示（福島第一：EW 方向）

(9)

添付３－２（３／３）

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

319

周期(秒) (c

(h=0.05)

観測記録

加速度 m/s )²

基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3

加速度(Ｇal)

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

548

周期(秒) (cm/s )

(h=0.05)

加速度

加速度(Ｇal) 2

観測記録① 観測記録② 基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

周期(秒) (c

加速度 m/s )²

(h=0.05)

加速度(Ｇal)

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

444

観測記録①

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間（秒）

加速度（Gal）

431

観測記録②

※水平方向のうち、表において大きい方向を例示（福島第一：EW 方向）

(10)

添付３－３（１／２０）

福島第一原子力発電所における地震観測記録のはぎとり解析について

今回の地震で得られた自由地盤系の観測記録を用いてはぎとり用の地盤モデルを推定し，この地盤モデルを用いたはぎとり解析を行い，解放基盤表面での地震動を評価し，基準地震動 Ss との比較を行う。

１．地盤モデルの同定

今回の地震で得られた記録から算定される伝達関数に対する逆解析を行い，はぎとり解析に用いる地盤モデルを推定する。観測記録を用いて評価した伝達関数を図１に示す。これによると，NS・EW の方向による伝達関数の著しい差異はないと考えられることから，ここでは，水平方向の伝達関数は NS・EW の平均を対象に検討を行う。

１）同定解析手法

・平成 23 年東北地方太平洋沖地震の記録の地盤伝達関数に対して，Ｓ波の鉛直入射を仮定した一次元波動論に基づく理論地盤伝達特性を当てはめる逆解析により，水平方向・上下方向のそれぞれに対する地盤モデルの最適化検討を実施する。

・初期モデルを PS 検層結果を参考に設定し，全ての層について最適な S 波速度あるいは P 波速度及び減衰定数を同定する。

・S 波速度・P 波速度の探索範囲は初期モデルの 0.8～1.2 倍を基本とし，以下については，0.25～1.2 倍の範囲とする。

南地点 O.P.+34.9m～O.P.+26.9m 北地点 O.P.+14.2m～O.P.+0.2m

また，南地点の P 波速度のうち O.P.+26.9m～O.P.-3.1m については，既往の検討結果を踏まえ初期モデルの 0.7～1.3 倍とする。

・減衰定数 h(f)は，(1)式の周波数依存型の関数形で与え，h(f)の上限値は 1，下限値は 0 とし，探索範囲は h ₀ ，αとも 0～1 とする。

h(f)＝ h ₀ × f ^-α 0≦h(f)≦1 ・・・ (1)

・逆解析は，GA（遺伝的アルゴリズム）を用い，パラメータは，個体数 20，世代

数 100，交叉確率 0.75，突然変異率は 1/(2×遺伝子長)とする。初期乱数を変え

た 10 回の試行計算を行い，解の収束性を確認した上で，最小誤差を与える地盤

モデルを採用する。

(11)

添付３－３（２／２０）

２）同定結果

○南地点

南地点の記録を用いて推定した地盤モデルを初期モデル・探索範囲を併せて表１，図２に，推定した地盤モデルによる伝達関数と観測記録による伝達関数の比較を図３に示す。また，推定した地盤モデルに，地震計の最深位置（O.P.-300.0m）

での記録を入力した場合の，O.P.-5.0m における応答スペクトルは，図４に示すように，当該位置で得られている地震観測記録から求められる応答スペクトルと概ね整合しており，推定した地盤モデルは妥当であると考えられる。

○北地点

北地点の記録を用いて推定した地盤モデルを初期モデル・探索範囲を併せて表２，図５に，推定した地盤モデルによる伝達関数を図６に示す。また，推定した地盤モデルに，地震計の最深位置（O.P.-300.0m）での記録を入力した場合の，

O.P.-5.0m における応答スペクトルは，図７に示すように，当該位置で得られている地震観測記録から求められる応答スペクトルと概ね整合しており，推定した地盤モデルは妥当であると考えられる。

なお，今回の地震が発生する以前に，「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」等の改訂に伴う，既設発電用原子炉施設の耐震安全性の評価の際に用いていたはぎとり解析のための地盤モデルとの関係を参考１に示す。

２．はぎとり解析

推定した地盤モデルを用いて，平成 23 年東北地方太平洋沖地震の記録のはぎとり解析を行い，解放基盤表面（O.P.-196.0m）における地震動を評価する。用いる観測記録は，解放基盤表面に近い O.P.-200.0m の位置での観測記録とする。

はぎとり解析により求めた解放基盤表面における加速度時刻歴波形を O.P.-200.0m の位置での観測記録と比較して図８に示す。また，疑似速度応答スペクトルを基準地震動 Ss と比較して図９に示す。

これによると，解放基盤表面における地震動は，概ね基準地震動 Ss と同程度のレベルであったことが確認できる。

３．まとめ

地震観測記録を用いた検討により，今回の地震での解放基盤表面における地震動

を評価し，基準地震動 Ss と比較した。検討の結果，解放基盤表面における地震動

は，基準地震動 Ss と同程度のレベルであったと考えられる。

(12)

添付３－３（３／２０）

O.P.+32.9m/O.P.-5.0m O.P.+32.9m/O.P.-100.0m O.P.+32.9m/O.P.-200.0m O.P.+32.9m/O.P.-300.0m

O.P.-5.0m/O.P.-100.0m O.P.-5.0m/O.P.-200.0m O.P.-5.0m/O.P.-300.0m

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ａ．福島第一南地点

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ｂ．福島第一北地点

図１ NS 方向（青）・EW 方向（赤）の伝達関数（振幅スペクトル）の比較

(13)

添付３－３（４／２０）

表１－（１）福島第一南地点水平方向に対する地盤モデル

固定パラメータモデル初期探索範囲同定結果

減衰 S 波速度減衰

h(f)=h₀×f^-α O.P. 層厚密度 S 波速度 S 波速度 h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

(g/cm³)

（m）（m） (m/s) (m/s) h₀

下端上端下端上端下端上端 α

+34.9

2.0 2.10

+32.9 440 110 528 0 1 0 1 285 0.291 0.25

6.0 2.10 +26.9

8.0 2.00 280 224 336 252

+18.9 0 1 0 1

400

0.274 1.00 22.0 1.73 460 368 552

-3.1

1.9 1.73 -5.0

44.1 1.73 -49.1

1.80

520 416 624 486

24.0 -73.1

24.0 1.80 -97.1

2.9 1.77

0 1 0 1

592

0.107 0.67

-100.0

1.77

590 472 708

9.1 -109.1

46.0 1.77 -155.1

1.76

650 520 780 659

40.0 -195.1

0.9 1.76 -196.0

4.0 1.76 -200.0

10.1 1.76 -210.1

89.9 1.81 -300.0

－ 1.81

730 584 876

0 1 0 1

740

0.063 1.00

●：地震計

※：固定パラメータは

PS

検層結果による。

(14)

添付３－３（５／２０）

表１－（２）福島第一南地点上下方向に対する地盤モデル

減衰減衰

O.P. 層厚密度 P 波速度 P 波速度 P 波速度

h(f)=h₀×f^-α h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

(m/s) (g/cm³)

（m）（m） (m/s) h₀ α

下端上端下端上端下端上端 +34.9

2.0 2.10

+32.9 800 200 960 0 1 0 1 366 0.139 0.55

6.0 2.10 +26.9

8.0 2.00 1200 840 1560 1042

+18.9 0 1 0 1 1.000 0.71

22.0 1.73 1211 2249 1502

-3.1

1.9 1.73 -5.0

44.1 1.73 -49.1

24.0 1.80 1730

-73.1 1384 2076 0 1 0 1 1823 0.627 1.00

24.0 1.80 -97.1

2.9 1.77 -100.0

9.1 1.77 -109.1

46.0 1.77

-155.1 1810 1448 2172 1907

40.0 1.76 -195.1

0.9 1.76 -196.0

4.0 1.76 0 1 0 1 0.252 1.00

-200.0

10.1 1.76 2000 1600 2400 2108

-210.1

89.9 1.81 -300.0

－ 1.81

●：地震計

PS

(15)

添付３－３（６／２０）

：探索範囲

：初期値

：推定結果

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000

S波速度(m/s)

O.P.(m)

図２－（１）探索範囲と推定結果（福島第一南地点水平方向）

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000 1500 2000 2500 P波速度(m/s)

O.P.(m)

図２－（２）探索範囲と推定結果（福島第一南地点上下方向）

(16)

添付３－３（７／２０）

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ａ．振幅スペクトル

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m -180

-90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

ｂ．位相スペクトル

図３－（１）福島第一南地点水平方向に対する推定地盤モデルの

伝達関数（赤）と観測記録による伝達関数（黒）

(17)

添付３－３（８／２０）

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ａ．振幅スペクトル

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m -180

-90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

ｂ．位相スペクトル

図３－（２）福島第一南地点上下方向に対する推定地盤モデルの

伝達関数（赤）と観測記録による伝達関数（黒）

(18)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 0.1

0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GS2_NS_PN.waz Res_Sim_GS2_from_GS5_NS.waz

(h=0.05)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GS2_EW_PN.waz Res_Sim_GS2_from_GS5_EW.waz

(h=0.05)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GS2_UD.waz Res_sim_1FP201103111446GS2(fromGS5)_UD.waz

(h=0.05)

添付３－３（９／２０）

図４地盤応答シミュレーション結果（福島第一南地点 O.P.-300.0m→O.P.-5.0m）

（１）NS 方向（２）EW 方向（３）上下方向

観測記録観測記録観測記録

シミュレーション結果シミュレーション結果シミュレーション結果

(19)

添付３－３（１０／２０）

表２－（１）福島第一北地点水平方向に対する地盤モデル

固定パラメータ初期探索範囲同定結果

モデル

減衰減衰

O.P. 層厚密度 S 波速度 S 波速度 h(f)=h₀×f^-α S 波速度 h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

(g/cm³)

（m）（m） (m/s) (m/s) h₀ α

2.0 1.70 150 38 180 0 1 0 1 103 1.000 0.59 +12.2

12.0 1.80 430 108 516 0 1 0 1 294 0.363 0.53 +0.2

5.2 1.68

-5.0 470 376 564 0 1 0 1 471 0.127 1.00

66.8 1.68 -71.8

22.0 1.70 570 456 684 515

-93.8

6.2 1.78

-100.0 610 488 732 551

85.8 1.78 -185.8

0 1 0 1 0.070 0.94

10.2 1.83 -196.0

4.0 1.83

780 624 936 746

-200.0

100.0 1.83 -300.0

－ 1.83

●：地震計

PS

(20)

添付３－３（１１／２０）

表２－（２）福島第一北地点上下方向に対する地盤モデル

固定パラメータ初期探索範囲同定結果

モデル

減衰減衰

O.P. 層厚密度 P 波速度 P 波速度 h(f)=h₀×f^-α P 波速度 h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

(g/cm³)

（m）（m） (m/s) (m/s) h₀ α

2.0 1.70

+12.2 1250 313 1500 0 1 0 1 1229 0.382 0.40

12.0 1.80 +0.2

5.2 1.68 -5.0

66.8 1.68 1730 1384 2076 0 1 0 1 1803 0.582 1.00 -71.8

22.0 1.70 -93.8

6.2 1.78

-100.0 1850 1480 2220 0 1 0 1 1879 0.266 1.00

85.8 1.78 -185.8

10.2 1.83 -196.0

4.0 1.83

1900 1520 2280 0 1 0 1 1982 0.196 1.00 -200.0

100.0 1.83 -300.0

－ 1.83

●：地震計

PS

(21)

添付３－３（１２／２０）

：探索範囲

：初期値

：推定結果

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000

S波速度(m/s)

O.P.(m)

図５－（１）探索範囲と推定結果（福島第一北地点水平方向）

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000 1500 2000 2500 P波速度(m/s)

O.P.(m)

図５－（２）探索範囲と推定結果（福島第一北地点上下方向）

(22)

添付３－３（１３／２０）

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ａ．振幅スペクトル

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m -180

-90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

ｂ．位相スペクトル

図５－（１）福島第一北地点水平方向に対する推定地盤モデルの

伝達関数（赤）と観測記録による伝達関数（黒）

(23)

添付３－３（１４／２０）

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

ａ．振幅スペクトル

O.P.-100.0m/O.P.-200.0m O.P.-100.0m/O.P.-300.0m

O.P.-200.0m/O.P.-300.0m -180

-90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

-180 -90 0 90 180

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

位相

ｂ．位相スペクトル

図６－（２）福島第一北地点上下方向に対する推定地盤モデルの

伝達関数（赤）と観測記録による伝達関数（黒）

(24)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 0.1

0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GN2_NS_PN.waz Res_sim_GN2_from_GN5_NS.waz

(h=0.05)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GN2_EW_PN.waz Res_sim_GN2_from_GN5_EW.waz

(h=0.05)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 500 1000 2000

(cm/s ²)

0.01 0.1

1 10

(cm)

周期(秒) 速

度 (cm/s)

Res_1FP201103111446GN2_UD.waz

Res_sim_1FP201103111446GN2(fromGN5)_UD.waz

(h=0.05)

観測記録観測記録観測記録

シミュレーション結果シミュレーション結果シミュレーション結果

添付３－３（１５／２０）

（１）NS 方向（２）EW 方向（３）上下方向

図７地盤応答シミュレーション結果（福島第一北地点 O.P.-300.0m→O.P.-5.0m）

(25)

添付３－３（１６／２０）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

⁵⁰¹

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

²⁴²

(a)NS 方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

675 0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

³⁵⁵

(b)EW 方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

296 0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

¹⁶³

(c)上下方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

図８（１）はぎとり解析による時刻歴波形（地盤系南地点）

(26)

添付３－３（１７／２０）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

398 0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

²⁵⁰

(a)NS 方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

474 0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

²²⁰

(b)EW 方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

加速度(Gal)

²⁴³

0 50 100 150 200 250

-800 -400 0 400 800

時間(秒)

加速度(Gal)

¹¹⁶

(c)上下方向（上段：はぎとり解析結果，下段：O.P.-200.0m 観測記録）

図８（２）はぎとり解析による時刻歴波形（地盤系北地点）

(27)

添付３－３（１８／２０）

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 100 200 10 00 500 20 00

(cm /s )

2

0.0 1 0.1

1 10

(cm )

周期(秒) 速

度 (cm/s)

基準地震動Ss-1H 基準地震動Ss-2H(1F) 基準地震動Ss-3H

Res_1FP201103111446GS4_NS_PN_2E_20111014K.waz Res_1FP201103111446GN4_NS_PN_2E(20111014)K.waz 基準地震動 Ss-1H

基準地震動 Ss-2H 基準地震動 Ss-3H

解放基盤表面における地震動評価結果（南地点）

解放基盤表面における地震動評価結果（北地点）

(h=0.05)

図９－（１）はぎとり解析による解放基盤表面における地震動評価結果と

基準地震動 Ss の比較（NS 方向）

(28)

添付３－３（１９／２０）

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 10 0 20 0 100 500

0 200

0 (c m/ s )

²

0.0 1 0.1

1 10

(cm )

周期(秒) 速

度 (cm/s)

基準地震動Ss-1H 基準地震動Ss-2H(1F) 基準地震動Ss-3H

Res_1FP201103111446GS4_EW_PN_2E_20111014K.waz Res_1FP201103111446GN4_EW_PN_2E(20111014)K.waz 基準地震動 Ss-1H

基準地震動 Ss-2H 基準地震動 Ss-3H

(h=0.05)

図９－（２）はぎとり解析による解放基盤表面における地震動評価結果と

基準地震動 Ss の比較（EW 方向）

(29)

添付３－３（２０／２０）

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

50 10 0 20 0 50 0 100

0 200

0 (c m /s )

2

0.0 1 0.1

1 10

(cm )

周期(秒) 速

度 (cm/s)

基準地震動Ss-1V 基準地震動Ss-2V(1F) 基準地震動Ss-3V

Res_1FP201103111446GS4_UD_2E_20110425K.waz Res_1FP201103111446GN4_UD_2E(20110519)K.waz 基準地震動 Ss-1V

基準地震動 Ss-2V 基準地震動 Ss-3V

(h=0.05)

図９－（３）はぎとり解析による解放基盤表面における地震動評価結果と

基準地震動 Ss の比較（上下方向）

(30)

添付３－４（１／２）

福島第二原子力発電所地震観測記録と設計用地震動との比較

れた観測記録と基準地震動 Ss に対する応答値との比較

福島第二原子力発電所における地震観測点の配置

注）NS：南北，EW：東西，UD：上下

東北地方太平洋沖地震において福島第二原子力発電所で取得さ

福島第二原子力発電所１号機～４号機の原子炉建屋基礎版上で取得している加速度時刻歴波形を図 1-7～1-10 に、応答スペクトルを基準地震動 Ss を入力して算定した応答スペクトルと併せて図 2-7～2-10 に示す。

図 2-7～2-10 によると、観測記録の応答スペクトルが一部の周期帯において基準地震動 Ss による応答スペクトルを上回っているものの、概ね同程度となっている。

(31)

添付３－４（２／２）

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

周期(秒) 加

速度 /s )² (cm

Res_2FZ2011031114464R2_NS.waz Res_2F4_mat_Ss-1H_NS.waz Res_2F4_mat_Ss-2H_NS.waz Res_2F4_mat_Ss-3H_NS.waz

(h=0.05)

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

周期(秒) 加

速度 m/s )² (c

Res_2FZ2011031114463R2_NS.waz Res_2F3_mat_Ss-1H_NS.waz Res_2F3_mat_Ss-2H_NS.waz Res_2F3_mat_Ss-3H_NS.waz

(h=0.05)

図 1-10 福島第二 4 号機原子炉建屋基礎版上の加速度時刻歴波形（NS 方向）

図 2-10 福島第二 4 号機原子炉建屋基礎版上の応答スペクトル（NS 方向）

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

210 観測記録

基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間(秒)

加速度(Gal)

277

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間（秒）

加速度（Gal）

243

0 50 100 150 200 250

-1000 -500 0 500 1000

時間（秒）

加速度（Gal）

254

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5

0 1000 2000 3000

周期(秒) (c

加速度 m/s )²

(h=0.05)

加速度(Ｇal) 加速度(Ｇal) 加速度(Ｇal)

周期(秒) (c

(h=0.05)

加速度 m/s )加速度(Ｇal) ²

観測記録基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3 観測記録基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3 観測記録基準地震動 Ss-1 基準地震動 Ss-2 基準地震動 Ss-3

※水平方向のうち，表において大きい方向を例示（福島第二：NS 方向）

(32)

添付３－５（１／１２）

福島第二原子力発電所における地震観測記録のはぎとり解析について

今回の地震で得られた観測記録を用いてはぎとり用の地盤モデルを推定し，

この地盤モデルを用いたはぎとり解析を行い，解放基盤表面での地震動を評価し，基準地震動 Ss との比較を行う。

１．はぎとり地盤モデル

今回の地震で得られた記録から算定される伝達関数に対する逆解析を行い，

はぎとり解析に用いる地盤モデルを推定する。観測記録を用いて評価した伝達関数を図１に示す。これによると，NS・EW の方向による伝達関数の著しい差異はないと考えられることから，ここでは，水平方向の伝達関数は NS・EW の平均を対象に検討を行う。

１）同定解析手法

・平成 23 年東北地方太平洋沖地震の記録の地盤伝達関数に対して，Ｓ波の鉛直入射を仮定した一次元波動論に基づく理論地盤伝達特性を当てはめる逆解析により，水平方向・上下方向のそれぞれに対する地盤モデルの最適化検討を実施する。

・初期モデルを PS 検層結果を参考に設定し，全ての層について最適な S 波速度あるいは P 波速度及び減衰定数を同定する。

・S 波速度・P 波速度の探索範囲は初期モデルの 0.8～1.2 倍とする。なお，

O.P.+12.2m～O.P.+8.2m については，0.25～1.2 倍の範囲とする。

・減衰定数 h(f)は，(1)式の周波数依存型の関数形で与え，h(f)の上限値は 1，

下限値は 0 とし，探索範囲は h ₀ ，αとも 0～1 とする。

h(f)＝ h ₀ × f ^-α 0≦h(f)≦1 ・・・ (1)

・逆解析は，GA（遺伝的アルゴリズム）を用い，パラメータは，個体数 20，世代数 100，交叉確率 0.75，突然変異率は 1/(2×遺伝子長)とする。初期乱数を変えた 10 回の試行計算を行い，解の収束性を確認した上で，最小誤差を与える地盤モデルを採用する。

２）同定結果

自由地盤系の記録を用いて推定した地盤モデルを初期モデル・探索範囲を併せて表１，図２に，推定した地盤モデルによる伝達関数と観測記録による伝達関数の比較を図３に示す。また，推定した地盤モデルに，地震計の最深位置

（O.P.-200m）での記録を入力した場合の，地表付近（O.P.+10.2m）における応答スペクトルは，図４に示すように，当該位置で得られている地震観測記録から求められる応答スペクトルと概ね整合しており，推定した地盤モデルは妥当であると考えられる。

なお，今回の地震が発生する以前に，「発電用原子炉施設に関する耐震設計審

査指針」等の改訂に伴う，既設発電用原子炉施設の耐震安全性の評価の際に用

いていたはぎとり解析のための地盤モデルとの関係を参考１に示す。

(33)

添付３－５（２／１２）

２．はぎとり解析

地盤モデルを用いて，平成 23 年東北地方太平洋沖地震の記録のはぎとり解析を行い，解放基盤表面（O.P.-168m）における地震動を評価する。用いる観測記録は，解放基盤表面に近い O.P.-200m の位置での観測記録とする。

はぎとり解析により求めた解放基盤表面における加速度時刻歴波形を O.P.-200.0m の位置での観測記録と比較して図５に示す。また，疑似速度応答スペクトルを基準地震動 Ss と比較して図６に示す。

これによると，解放基盤表面における地震動は，概ね基準地震動 Ss と同程度のレベルであったことが確認できる。

３．まとめ

地震観測記録を用いた検討により，今回の地震での解放基盤表面における地

震動を評価し，基準地震動 Ss と比較した。検討の結果，解放基盤表面における

地震動は，基準地震動 Ss と同程度のレベルであったと考えられる。

(34)

添付３－５（３／１２）

O.P.+10.2m/O.P.-5.5m O.P.+10.2m/O.P.-50.0m O.P.+10.2m/O.P.-200.0m

O.P.-5.5m/O.P.-50.0m O.P.-5.5m/O.P.-200.0m

O.P.-50.0m/O.P.-200.0m 0.1

1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

0.1 1 10

0 5 10 15 20

周波数（Hz）

振幅

図１ NS 方向（青）・EW 方向（赤）の伝達関数（振幅スペクトル）の比較

(35)

添付３－５（４／１２）

表１－（１）福島第二自由地盤系水平方向に対する地盤モデル

固定パラメータ初期

モデル探索範囲同定結果

O.P. 層厚密度

S

波速度

S

波速度減衰

h(f)=h₀×f^-α

S

波速度減衰 h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

（m）（m） (g/cm³) (m/s)

下端上端下端上端下端上端 (m/s) h₀ α

+12.2

2.0 1.65

+10.2 350 88 420 0 1 0 1 237 0.307 0.00

2.0 1.65 +8.2

13.7 1.67 -5.5

5.3 1.67 470 376 564 0 1 0 1 456 0.457 1.00 -10.8

28.0 1.70 -38.8

11.2 1.73 -50.0

42.8 1.73 530 424 636 514

-92.8

65.0 1.73 -157.8

10.2 1.73 -168.0

32.0 1.73 -200.0

－ 1.73

810 648 972

0 1 0 1

●：地震計

PS

0.063 0.72

786

(36)

添付３－５（５／１２）

表１－（２）福島第二自由地盤系上下方向に対する地盤モデル

O.P. 層厚密度 P 波速度 P 波速度減衰

h(f)=h₀×f^-α P 波速度減衰 h(f)=h₀×f^-α

(m/s) h₀ α

（m）（m） (g/cm³) (m/s)

下端上端下端上端下端上端 (m/s) h₀ α

+12.2

2.0 1.65

+10.2 890 223 1068 0 1 0 1 330 0.376 0.00

2.0 1.65 +8.2

13.7 1.67 -5.5

5.3 1.67 1620 1296 1944 0 1 0 1 1655 1.000 0.98 -10.8

28.0 1.70 -38.8

11.2 1.73

-50.0 1800 1440 2160 1833

42.8 1.73 -92.8

65.0 1.73 1880 1504 2256 1914

-157.8 0 1 0 1 0.261 1.00

10.2 1.73 -168.0

32.0 1.73 1950 1560 2340 1985

-200.0

－ 1.73

●：地震計

PS

(37)

添付３－５（６／１２）

：探索範囲

：初期値

：推定結果

-200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000

S波速度(m/s)

O.P.(m)

図２－（１）探索範囲と推定結果（福島第二自由地盤系水平方向）

-200 -150 -100 -50 0 50

0 500 1000 1500 2000 2500 P波速度(m/s)

O.P.(m)

福島原子力事故調査報告書

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