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2021年5月の1件の記事

2021年5月12日 (水)

「原発の耐震性は住宅に比べると低い」という主張は何が誤っているのか

原発再稼働の問題では有名な話だが、2014年に大飯原発訴訟というのがあり、福井地裁で原告が勝訴した。

この時の判決を下した樋口英明裁判官が退官後に講演したり著書を出している。それを報じた新聞記事などが発信源となり、「原発の耐震性は住宅以下」という主張が出回るようになった。

樋口氏の著書は1回読み、判決文も読んだ。その上で言うが、上記の主張は科学的には不勉強のそしりを免れないし、それを「衝撃のデータ」などと鵜呑みにしたメディア関係者達にも問題がある。

まず新聞記事を読んでみよう。

大飯原発の裁判で原発の耐震性を争点にしました。私の自宅でも3千ガル(揺れの勢いを示す加速度の単位)以上で設計されているにもかかわらず、当時の大飯原発はそれをはるかに下回る700ガルでした。全く見当外れの耐震性です。2000年以降、700ガル以上の地震動をもたらした地震は全国で30回ありました。原発は平凡な地震にも耐えられないのです。

「私が原発を止めた理由」は? 三重出身の元裁判官出版 聞き手・大滝哲彰『朝日新聞』2021年3月5日

※下線は筆者

他にもある。

これは一般住宅と比べてどうなのか。樋口さんは「三井ホームの住宅の耐震設計は5115ガル、住友林業は3406ガル。実際に鉄板の上で住宅を揺さぶる実験をして、ここまで大丈夫でした。これに対して原発の基準は上げたところで、この程度。ハウスメーカーの耐震性よりもはるかに低い。

元裁判長が示した「原発の耐震性」衝撃のデータとは 川口雅浩・毎日新聞経済プレミア編集長 2021年4月28日

樋口氏はそう考えた経緯も明らかにしているようである。

1日で決めたそうだ。だから高裁でひっくり返されたのだろう。

私は、反原発論者の山本義隆氏を思い出した。駿台のパンフレットに物理講師で紹介された時は「分からなければうんうん唸って考えるしかないのよ」と釘を刺していたからである。

なお樋口氏は他に、東京新聞、週刊金曜日、プレイボーイ等、他のメディアからも取材を受けている。

この主張の間違いは、「比較する際は物差しを揃えられるか検討する」のを怠ったことである。また、地震を振幅のみで捉え、周期と継続時間を無視している。私の専門は建築ではないが本記事で解説を試みた。構成は【1】~【4】で主たる論点を示し、【5】【6】で結論を与え、【7】に想定問答を付けた。【2】は長くて理系向けの話なので、飛ばして貰っても構わない。

【1】波には周期がある。

まず、地震は波である以上、加速度振幅の他に周期で評価するものである。

私が高校生だった90年代、理系を選択すれば波を学んだ。その程度の基礎教養だ。グラフに記録された地震波を見たことのある人は多いだろう。以下に、東日本大震災と阪神大震災の加速度波形を示す(境有紀「地震動の強さとは」(地震工学会HP リンク)。縦軸に加速度、横軸が時間だ。

_fig1

波形は一見無秩序に見えるが、短い周期の波もあれば長い周期の波もある。個々の周期で振幅も異なる。それらを足し合わせると地震波になる。地震波には色々なパターンがあると言われるのは、その振幅と周期の組み合わせが違っているから。

Fig322_

出典:木下繁夫・大竹政和監修『強震動の基礎』(Webテキスト版)図3.2-2

一方で、物には固有の周期がある。建築物もそう。固有周期の波を受けると共振と言ってその大きさがどんどん増幅する。つまり、建物の固有周期は地震に弱い周期(卓越周期とも呼ぶ)と言い換えることが出来る。

原発の固有周期は0.1秒前後、住宅の固有周期は(実質的には)1秒前後であり、かなりずれている。一方が壊れた地震波なら他方も壊れるだろうと言えないのはそのためでもある。

それどころか、ハウスメーカー自らが単純なガル比較は意味が無いと説明している例がある(一条工務店 リンク)。

ハウスメーカーは自社のPRのため、なるべく大きな値を使いたい。大きな地震がある度その傾向は強まった。そうした著名メーカーをたしなめる「親切な」メーカーが登場するのは、当然と言えるだろう。

1

阪神大震災と東日本大震災を比較すると、前者の方が周期1秒付近での揺れは大きくなる。このことが阪神で住宅が大量に倒壊した理由である。

樋口氏はハウスメーカーが阪神大震災以降に行った努力に繰り返し言及している。しかし、東日本大震災では古い住宅も大量に被災したが、加速度の激しかった地域でも倒壊率は低い。それが上記一条工務店が掲げたグラフの意味するところである。1978年宮城県沖地震の経験から仙台市のように耐震化が熱心だったとの指摘もあるが、全国平均と極端な差は生じていない(震度6強で全壊「少」の理由に迫る、リンク)。

つまり、東日本大震災で古く、且つ耐震補強もしていないような住宅が倒壊しなかったのは、住宅メーカーの努力ではない。固有周期の違いのためであり、樋口氏の主張は片手落ちなのである。

なお阪神大震災だが、1981年に新耐震基準が施行され、それ以後に建てられたビルは被害が少なかった。マンションで例示すると、9割が軽微以下の被害で大破は0.3%に過ぎない(耐震基準(旧耐震VS新耐震)建物を考える・・・、リンク)。被害の大部分は旧耐震基準以前に建てられた木造家屋である(阪神・淡路から20年。耐震基準が明暗をわけた、リンク)。当時から一般のビル以上に設計地震力が高く、全サイトではないにせよ、近年は更なる耐震補強を施されるケースも目に付く原発建屋が、阪神大震災の揺れで半壊・倒壊するとは私にも思えない。

理論は、以下も参考にしてみると良い。

構造コラム第5回「固有周期と共振現象」2016/10/21 株式会社U’plan

冒頭に示した波形は加速度と時間しかないので周期ごとの大きさは分からない。しかし、上記コラムに登場する応答スペクトルに変換すると、周期ごとの加速度を求めて比較することが可能となる。それを【2】で説明する。

【2】地震波はスペクトルと継続時間で理解するもの。

地震波は複数の波のから構成されているので、スペクトルを理解する必要がある。また、継続時間も考慮の必要はある。原発訴訟にはよく出てくるが、氏の発信したものにその情報は無い。

このことを一段深く知ると、ガルだけが絶対的指標にならないことが理解出来るが、躓く人は多いのではないだろうか。そのためか、原子力規制庁なども住宅メーカーの件で質問を受けた際、説明は回避しているようだ。本節ではこれらの基本的な解説をする。長いので飛ばして【3】を読んでも構わない。

まずはスペクトルから。大学生が耐震設計を学ぶ際、こうした問題を理解するため耐震工学、振動工学と呼ばれる分野を学習する。そのテキストはネットにも多数アップされている。26年前の阪神大震災で記録された地震波(神戸海洋気象台)が頻繁に使われているので、数式は余り使わず、これで例えよう。同じ地震波から様々な表現がなされることが実感できるだろう。

よく「〇〇地震では□□の地点で▽▽ガルを記録した」とある。【1】で述べた横軸に時間、縦軸に加速度値をとったものである。時刻歴波形、加速度波、強震記録などとも呼ばれ、時間軸に着目した場合は時刻歴データ、地表で測ったものは地動加速度などとも呼ばれるが、物差し(軸)は全て同じ(構造物の動的弾性応答と応答スペクトル、リンク)。

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神戸海洋気象台の場合は818ガルだが、最大の振幅を読み取っている。体感的には最も分かりやすい地震波のグラフと言えるだろう。

なお、この加速度からは、周期の情報を読み取ることは不可能だ。様々な周期を持つ波の合成値だからである。よって「最大〇ガルを取る加速度波の固有周期は?」と問われたら、「単調な正弦波ではなく、様々な固有周期の波が沢山混じっている」と答える。

※地震観測のデータはEW(東西)、NS(南北)、UD(上下)の3軸それぞれ加速度波のグラフがあるが、簡単のため一つの軸だけ考える。

だが、固有周期との関係を考えると、「周期◎◎秒で▽▽ガル」と分かる方が便利である。

つまり、地震波を加速度と周期で表したグラフがあると良い。

【1】で述べたように地震波は様々な周期の波を重ね合わせたものなので、これを周期ごとに分解することが出来る。その数学的操作をフーリエ変換と呼び、作成されたグラフをフーリエスペクトルと言う。横軸には周期、縦軸は加速度の振幅が表記される。

神戸海洋気象台の818ガルを記録した加速度波のフーリエスペクトルを示す(兵庫県南部地震の地震動と応答スペクトル、リンク)。

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これを見ると、周期0.7秒で600ガル程の最大値を取っている。各周期を足し合わせれば、最大値818ガルの地震波となることは直感的にも理解し易いだろう。

だが、耐震設計者は地震波が構造物に及ぼす影響を知りたい。それも、簡単なグラフがあれば非常に便利。そこで、次のように考えた。

理系で大学に進学すると、基礎教育で振り子に強制振動を与えた際の振る舞いを微分方程式で表現することを習う。強制振動を地震波とすれば、その振り子の振る舞いを描くことが出来る。なお当然、振り子には固有周期がある。

次に、様々な周期の振り子を用意して地震波(加速度波形)に対する最大の応答(振れ)具合を並べる。これを加速度応答スペクトルと呼ぶ。言い換えると「その地震に対して建物がどのような応答をするか」を表したものである。

※フーリエスペクトルは多くの理系学部で学ぶが、応答スペクトルは専ら耐震関連分野で使われているようだ。

地震を怪獣のように例えるなら、怪獣の咆哮で色々な固有周期を持つ街の建物がどのように揺さぶられるかを示したもの、と言ってもよい。ある団地は激しく振られてしまうかも知れないし、別の商業ビルはそれほど影響は受けないかも知れない。怪獣映画と違うのは、ビルが壊れるシーンまでは映らないこと、即ち塑性崩壊や非線形領域の応答は計算できないことである。

全体の関係は以下のようになる(構造物の動的弾性応答と応答スペクトル、リンク)。

__20210512190001

グラフを見ると最大加速度を取る周期からは少し離れてるにも拘らず、周期0.5秒で2068ガルもの大きな値を示している。

元の818ガルの地震波からは直感的にはイメージ出来ないのではないだろうか。

しかし、ここが肝心なところだ。フーリエスペクトルは地震波そのものを別の物差し(軸)を使って表してるだけである。応答スペクトルは、物差しの変更に加えて、指し示してる物が違う。しつこいが「応答」とは「地震波に対する振り子の応答」である。

逆に言うと、フーリエスペクトルでは振り子(構造物)の応答は分からない。強制振動の話ではないから、振り子が計算式に表れない。だから建築耐震分野ではあまり使われないのだ。

少しだけ具体的な計算をしてこの点が分かるように説明する。加速度応答スペクトルの各周期の値を加速度波の最大値で割ったものの絶対値を応答倍率と呼ぶ。神戸海洋気象台の場合は周期0.5秒で2.5、周期1.5秒で1.0となる。

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即ち、神戸海洋気象台で観測された地震波では、周期0.5秒の建物の方が揺れるということだ。

こうして作成した加速度応答スペクトルはその使い方を知っておくのが有用だろう。例えば、グラフを見て応答値の大きな周期からは固有周期が離れるように建物を設計することが考えられる。

また、グラフを読み取るだけで各固有周期での揺れの最大値が分かり、地震波の時刻歴を気にする必要が無いので、静的な加速度のように扱え、部材に必要な強度を計算する上で便利である。神戸海洋気象台の例で田守伸一郎信州大教授が計算例を載せているので、参考にしてほしい(応答スペクトルを用いた構造物の応答解析、リンク)。

原発の場合は、建物を一つの塊(質点)とみなした場合の応答スペクトルではなく、多数の質点により構成されたモデルを考え、建屋の基礎に地震波を入力した際は、各階ごとに床の応答スペクトルを算出する。ここまでがゼネコンの仕事であり、重電メーカーは各階に据え付けられる機器・配管などへどの位の力がかかるのかを床応答スペクトルを参照して計算する。各機器・配管はそれぞれ固有周期が違うので、応答値によってかかる力も変わる。それを元に算出された力に耐えられるような取付金具や基礎ボルトを選定するようだ(参考、後藤政志「格納容器から見た原発の技術史」『福島事故に至る原子力開発史』P144-145)。

ここで漸く本題。基準地震動はこの加速度応答スペクトルのグラフで描画されるものなのである。電力会社がネットにアップしている資料を見てみると、必ず載っていた。中国電力島根原発の例を示す(リンク)。

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まず、同じグラフに沢山の地震記録や地震予測の加速度応答スペクトルを何本も描く。次に、その線の束の最も大きな値を包み込むように直線や曲線で結ぶ。これで基準地震動の加速度応答スペクトルは完成。なお、大きな値はコントロールポイント(基準地震動の線が絶対に通らなければならない点)、直線や曲線で結ぶことを包絡とも呼ぶ。

黒の直線と曲線で結んだものが基準地震動、不定形の波形が様々な地震予測の加速度応答スペクトルである。

では、基準地震動を加速度波のように横軸に時間、縦軸に加速度で表現することは可能だろうか。勿論可能である。数学的処理は割愛するが、「模擬地震波作成」と言うのがそれに当たる。

一般的な例としては、模擬地震波を作成したらその加速度応答スペクトルを求め、設計用に決めた加速度応答スペクトルに近い形状となっているかを算定、ずれている場合はフーリエ係数などを補正して新たな模擬地震波を作成し、その加速度応答スペクトルを求める、というサイクルを繰り返すようである(模擬地震波作成処理の考え方 WANtaro氏、リンク)。

加速度応答スペクトルは振り子の先に記録ペンを付け、軌跡を描くようなものだ。本当にペンが付いていれば最大応答値より下側は塗りつぶされる。そういうものだから時刻に関する情報は消える。例えれば写真で動物や乗り物を露光で撮るのに似てる。動物や乗り物が地震波に当たる。

逆に言えば、ある加速度応答スペクトルがあった時、それを描く模擬地震波の時刻歴波形(加速度波)は、無数に存在する(下記鉄道総研資料、リンク)。

※L2地震動は、一般建築の基準地震動に相当。

L2

極端な話、同じ加速度波を2回繰り返してもその地震波の加速度応答スペクトルは変わらない。

_fig1-_

だから、構造物の設計に適した波形を作成する。

原発の場合は日本電気協会規格であるJEAG4601で規定。1987年版では2章に掲載されている。

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出典:原子力規制庁(リンク

JEAG4601と上記文書「時刻歴波形の作成方法」などにより、包絡線の形状を決定、その中に模擬地震波が収まってることが分かるだろう。突出して大きな加速度は取っていないが、最大値と比べそん色ない振幅を取る時間が長めである。

また原発の場合、模擬地震波の最大加速度は、報道される基準地震動の値(加速度応答スペクトルの周期0.02秒)に合わせてあるようだ。先の島根原発の例を示す。一方で、そういうことをしない分野もある。

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これまでの説明から明らかなように、加速度応答スペクトルと加速度波は、物差し(グラフの軸)も、見ている物も異なるので無理である。比較するなら、どちらかの表示形式に揃えるしかない。

であるから、上記のような模擬地震波(加速度)波であれば、住宅メーカーが振動台に入力する地震波と最大加速度を同じ図で比較することは出来る。

これで物差しも揃って、基準地震動の作り方も理解して、良かったと思うだろう。

私も最初はそう思ったのだが、本当にそれでいいの?と考えるようになった。このことを本節の最後に述べよう。

第一に、住宅メーカーが振動台で使っているのは自然の地震である。

高層ビルには建築基準法告示1461号で定義された加速度応答スペクトル(告示波)があり、他に道路やダムにもそれぞれ定められたものがあるが、住宅には無い。だから、分かり易いPRにもなる過去の地震波を使う。加速度最大値が特定の固有周期の加速度応答スペクトルに一致するように調整されてはいない。

そのような地震波と、基準地震動から包絡線で整形した模擬地震波とを最大加速度のみで比べることに、どの程度の意味があるかは疑問だ。原子力規制庁も福井県の主催した説明会で「比較は出来ないと」回答している(原子力発電所の審査に関する説明会(2月9日)開催後の追加質問に対する 原子力規制庁の回答 リンク 質問No.1と7が該当)。

第二に共振の事を考えると、建物や機器の固有周期付近の値が最も重要となる。固有周期から離れた周波数帯域では、既往の地震波が基準地震動を上回っていても、共振しないのでダメージを受けない、というのが一般的な理解である。1秒以上での加速度が大きく、原発の固有周期と離れている例は【1】の阪神大震災である。

一方、近年極短周期が卓越する地震が相次いで観測され、原発機器の固有周期に近い。これらは本記事最後の【想定質問11】で詳細説明したが、見かけ上大きな数値を示していても、ダメージへの寄与が高くなるとは限らない、と私は考える。

第三に、最大振幅の継続時間の問題がある。加速度応答スペクトルは時間情報が無いので、最大応答値が分かっても最大値付近を取る加速度の継続時間は分からない。これが、極短時間であれば、大加速度が作用しても殆どの構造物は破壊には至らないという考え方に繋がる。下記に模式図を示したが、K-NET築館波を使った住宅実大耐震実験の動画を見ると更に良く分かる。

K-NET築館波の下に仮想的な強震動(60-90秒の振幅を大きくしたもの)を示す。このような波が実在すれば、破壊力は大きくなる。

なお、近年強震動パルス(SPGA)という、加速度が大きな地震動が問題視されている。SPGAは振幅が大きくなることで周期特性の寄与は小さくなる(想定される継続時間は阪神大震災並みに短いようだが)。この地震波は分かり易く誇張したものだからSPGAより更に破壊力は大きいが、振幅の寄与が大であることは理解できるだろう。

初期の原発で採用された鋼製の格納容器、特にPWRのものについては安物の空き缶のように、その体積に比べて板厚が薄く、しかも上部に重量物があるので、SPGAなどには弱いとの指摘もある。

しかし、退官後の樋口氏はそのような主張を展開しているわけではなく、単に過去の地表観測をベースとしている。また、大飯3,4号機は鋼製格納容器ではなくプレストレストコンクリート製原子炉格納容器である。

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なお、基準地震動も読み上げ方によっては人に異なった印象を与える。

加速度応答スペクトルのグラフに描かれた原発の基準地震動は0.02秒では最大値を取らず、0.1秒前後で最大値を取っていることが多い。主要な構造物の固有周期も最大値付近に集中している。

高知県の説明資料では伊方原発を例にしているが、650ガルとされる基準地震動は0.1秒では1600ガルとなる(リンク PDF6枚目)。

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※上図は横軸は周期だが、右上に向かう斜め線を加速度(応答スペクトル)、縦軸を速度(応答スペクトル)、左上に向かう斜め線を変位(応答スペクトル)として二次元のグラフで3つのパラメータを表現するために使われる3軸図(トリパタイト、Tripartite)と呼ばれるものである。本記事では加速度のみを議論するため、それ以外は無視している。詳しい解説は「pythonでトリパタイト(3軸図)を描く」(構造計画研究所、リンク)等を参照のこと。

大飯原発の場合、数年前まで採用されていた0.02秒で700ガルの基準地震動は、0.1秒付近で最大値2000ガルとなる。

樋口氏が犯した間違いの一つは住宅メーカーの誇張を真に受けたことでそれは次の【3】で説明する。だが、上記のような読み取り方も一つの誇張であるという点は似ている。

【3】計測位置(高さ)を揃えるためには明記が必要

地震加速度は、計測条件が揃っていなければ比較に意味が無い。

樋口氏が引用した三井ホームのWebサイトを確認すると5115ガルについて「※入力地振動の数値ではありません。実験時に振動台で計測された実測値です」(ママ)と書かれている。「地+振動」というタイプには苦笑いだが、これだけではよく分からない。最初、屋根で測ったのかと思った位だ。

住友林業の場合は現在PRしているBF工法について、下記の2通りの記述があるが、動画に加速度波が描画されていることから加振値と推定。技術文章の表現としてはNGである。

東日本大震災と同等の最大加速度2,699galの揺れはもちろん、その数値を大幅に上回る3,406galの揺れを記録しましたが(リンク

東日本大震災の最大加速度2,699galおよび、最大3,406galの揺れを加えてもなお(リンク

3406ガルの根拠は分からない住友林業にも問い合わせメールを出したが脱稿前に回答は無かった。

地震計(加速度強震計)のセンサ自体はそんなには大きくは無い。地震計メーカーのミツトヨが出してるカタログを読むと、20cm角位のサイズで、地下から最上階の何処にでも取付可能である(リンク)。当然屋根にも付けられるだろう。

三井ホームは「2016年7月11日・12日・13日 /国立研究開発法人 土木研究所」と試験場所を書いてあった。そこで土木研究所の振動台について調べたところ、水平方向について「最大加速度2Gで任意波形の加振」となっていた(リンク)。

 ※地震動は通常水平方向が垂直方向より大きい。振動台もそれに対応したものが殆どである。

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更に念の入ったことに「実際にはテーブル面で上記の数値を超える加速度等が計測されることもありますが、上記の数値を超える波形を入力することはできません。」とまで明記している(リンク)。

2G≒2000ガルである。それでは、5115ガルを計測した入力値はどうなっているのだろうか。

三井ホームに問い合わせたところ、2Gは100t搭載時に正弦波で加振した場合の1軸の能力であり、実験では(単調な正弦波ではなく)地震波を入力したので定格以上の加速度が計測されている。5115ガルは振動台表面での計測値との回答を頂いた。三井ホームはこの実験に関する論文投稿もしておらず、入力地震波は非公開とのことだった。

これでは、調べようがない。それに、3軸それぞれの最大加速度を示した時刻が同一だとしても、合成すればかなり大きな計測値を示す可能性はある。分かり易く2軸で例示すると、NS方向:3000ガル、EW方向:4000ガルの合成加速度はピタゴラスの定理から5000ガルとなる。

Ns4000ew30005000

この件について調査中、ある脱原発系のライターから「住宅メーカーは丁寧な説明をしている」と反論を受けた。だが、その説明はお粗末そのもの。白抜き部分もあるとはいえ、原子力規制庁に説明するため分厚い審査資料を用意する電力会社とは比べ物にならない。

なお、ハウスメーカーが耐震化に熱心となったのは、先に述べたように阪神大震災で旧耐震基準を中心に大被害が出たためである。そのため、木造住宅については2000年に建築基準法を改正し新・新耐震基準が施行されたが、2016年熊本地震で一部に倒壊するケースがあったので、熊本で得た地震波で実験をしているのである。つまり元々が脆弱過ぎたから改善に努力したのである。一方、鉄筋コンクリート建築についても設計改善などはされているが、耐震基準自体は1981年以来あまり大きな変更はない。

参考に、計測位置を示している数少ない例がミサワホームである。阪神大震災を参考に1000ガルを入力したところ、「屋根の部分では2,500~3,000ガルに達する加速度が加わっていた」とある(リンク)。入力に対する増幅率は3倍。上の階の方が大きく揺れるのは常識だが、それを裏付ける。だから計測位置の確認は重要なのである。

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本来はミサワホームのような記載が最低ラインであり、それを満たさないメーカーは、広告上問題がある。

更に、ベテランの住宅コンサルタントによると、実大実験には基礎がついてないことが多く、実際の建築では基礎との堅結状態が問題になるとのこと(本当に地震に強いハウスメーカー・工務店を選ぶ秘訣(U-hm株式会社)リンク)。そこが弱ければ揺れは大きくなるだろう。

また、振動台実験を行っている住宅は理想的な標準設計に基づく。実際の住宅は顧客のオーダーで壁の量と配置バランスが崩れることがあるし、店舗付き住宅や車庫付き住宅の場合は1階に巨大な開口部があり、脆弱となるが、そのような形状の実験はPRの対象外である。

他にも、建築技術者が住宅メーカーの耐震試験の問題点を指摘したブログなどもある。

※2018-11-22 ハウスメーカーの実大振動実験から各社の耐震性はわかるのか? (バッコ博士の構造塾)

【4】岩盤(第3紀層)と地表の地震動には差がある。

樋口氏は著書でこの点は紹介しているが、インタビュー記事などでは省略されているので当記事でも説明する。

一般の建物、特に住宅はどこにでも建てられているが、原発は岩盤(第3紀層)の上に建てられる。地表まで岩盤が露出していなければ敷地を掘り下げたり、岩盤まで建屋を埋め込む。文献によっては岩着とも呼ぶが同じ事である。

理由は、表層の柔らかい地盤より強固な岩盤に建設する方が揺れが小さくなるから(北海道電力の説明より下図引用 リンク)。

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これは「福島第一原発が30mの崖を10mに削って建てた」理由でもあった。地震の脅威が希薄な国々では岩盤まで掘り込まず建てているサイトもあり、岩着は日本に特徴的な考え方のようだ。福島事故後、知ってる人は増えたと思っていたが、Twitterでの反応を見ている限りは、そうではなかったのだろう。なお福島第一の場合、その差は2.5倍程度と建設時に言われていた。

実は、岩着思想の観点から樋口氏を批判したPowerpc970plus というアカウントの説明がTogetterにまとめられている(togetter.com/li/1678458)。ただし、【5】で示すように岩着だけでは反論になり得ないし、周期の話は私が次のようにヒントがてらガルのみ問題にすることに疑問を呈した後、急遽付け加えている。それも自らの言葉ではない。

なお「地表の3000」とは東日本大震災で築館にて観測された地表での強震観測記録(K-NET築館の2933ガル)を指す。

地震観測網として最もポピュラーなのはK-NET(Kyoshin Network:全国強震観測網)国立研究開発法人防災科学技術研究所(防災科研)が運用し全国に1000ヶ所設置されているが、計測高さは地表である(リンク)。なお地震波は0.02秒ごとに記録する(リンク)。

一方、基準地震動は地下の固い岩盤面(解放基盤表面)で地震の揺れを設定するものである。

解放基盤表面の深さはサイトによってまちまちである(具体的にはリンクの通り)。柏崎刈羽のように原子力発電所の地下階と100m以上かけ離れている場合もあり、そのようなサイトでは深さの違いを明記している(リンク)。

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東電作成の図(リンク)を見れば分かるように、岩盤には建っているが、岩盤と解放基盤表面は厳密には定義が異なることには注意が必要である。岩盤なら全て解放基盤表面として扱われる訳ではない。

なお、北海道の泊と西日本のサイトでは建屋の地下=解放基盤表面となっているケースが多い。この場合は上図の岩盤=解放基盤表面と見なして差支えは無い。

さて、樋口氏の本を買うべきでは無いとPowerPC970plusは主張する。しかし著書では「推進派の弁明」を批判する形で頁を割いていた。無知だとも書いているが、失当である。樋口氏が言及していない【1】~【3】の点を指摘するのが適切だったと考える。

何故Powerpc970plusは推進派から批判されないのか。それは以前から次から次へと論点をずらして粘着することが特徴のネット弁慶として知られているためだろう。実務家と思しき数名は【1】【2】を理解していたようだが、Powerpc970plusと揉めたくないのと、上記まとめが拡散されたのでノータッチにしたのだろう。【3】について言及していた関係者は見当たらない。

【5】福井地裁判決文はセーフだが、退官後の主張はアウト

裁判とは原告と被告が言い分(準備書面等)を出し合って裁判所に判断を仰ぐ仕組みである。よって、基本的に裁判官自身が何か独自に証拠を調べ出すことは無い(職権証拠調べの禁止)。精々提出を促すのが限界である。樋口氏もこの点を著書で言及している。

そこで判決文を読むと、【1】~【3】の点は元々俎上に上っていない。【4】についてのみ議論している。

「岩手内陸地震の際に地表で観測された4022ガルと同じ地震波が原発に来る」ことが趣旨の文章と解釈すれば、確かにNGである。

だが私には、岩手内陸は参考例に過ぎず、岩着効果だけでは「基準地震動以上の地震波が来ないことの証明は不可能」という論旨に読める(リンク 特にPDF45枚目および54~55枚目等)。 その証拠に、各地の原発で基準地震動以上の地震が来た例も挙げられている。

退官後、話を拡張して住宅との比較を行い、【1】~【3】の問題を抱え込んだのが、樋口氏と一連の報道の失敗なのである。

【6】原発と住宅を報道された数値だけで比較するのは無理

【2】で説明した通り、単位がガルでも、加速度波なら加速度波、加速度応答スペクトルなら加速度応答スペクトルで比較すべきである。

それが出来たとしても、【1】で述べたように住宅が破壊する固有周期は1秒前後だが、原発の固有周期は0.1秒前後ということもある。

ハウスメーカーは過去の有名な地震で記録された加速度波形を振動台テーブルから入力しているが、計測した加速度波形をK-NETやKiK-NET(防災科学研究所が日本全国に設置した地震観測網)のように公表してないので、その意味でも基準地震動との比較は不可能である。

また、高さ、地盤、基礎の有無等の条件も確認する必要はあるだろう。

そして、表現されている物の意味を理解し、誇張の型を学んでおくことだ。

例えば【2】で述べたように、加速度応答スペクトルから最大加速値のみ抜き出して比較すれば、基準地震動は2.5倍程度大きな値を取るし、模擬地震波の最大加速度は0.02秒での加速度応答スペクトル値と合うように調整されている。

住宅の地震動については【3】で述べたように屋根や2階での記録値は入力加振値の3倍程度まで増幅する。

私は第三者の個人だから持っている情報は限定される。現時点ではこれ以上のことは言えない。

ただし、樋口氏が問題提起していること、一部の訴訟で原告から疎明(説明)するように問いただされた以上、電力会社は彼等なりにきちんとした回答は出すべきである。

【7】想定質問

【想定質問1】

色々書いているが、基準地震動より大きな地震が来て原発に被害が出たらお前の説得力はゼロだ。

→今日取り上げたのはグラフや条件を読み誤ってる話が主。例えば活断層や地下構造の評価で基準地震動は大きく変わることが知られているが、その話はしていない。私も基準地震動より大きな地震や未経験の特性を持つ地震で原発に被害が出る可能性はあると考える。

なお、過去に原発の地震想定や耐震設計に疑問を呈するブログ記事は書いたが、それらは電気設備やケーブルラック等の脆弱さを論じたもの。建屋が倒壊するとは主張していない。これらは、更新や補強を行うことで現状の想定に追従することは可能である。

更に、私がよく参照する東海第二訴訟では圧力容器や格納容器に損傷を生じる旨の主張をしているが、それら構造物の耐震問題は準備書面が充実しているので当ブログで扱ってない。後藤政志氏が阪神大震災など過去の地震で鋼製の橋脚やタンクに座屈を生じたケースを挙げているが、例えば橋脚の場合は1971年以前の古い耐震基準で建設されたものが大きな損傷を受けた(神戸線三宮駅付近高架橋など、リンク)。同時代PWRの鋼製格納容器ならば技術水準が近いこともあり、同じ様な事は想定し得るのだろう。

【想定質問2】

普段原発を推進しているゼネコン技術者も何も言ってこないが。

→本当にそうなら、自社に住宅部門があり、会社や業界の悪口に繋がるので黙っているだけと考えられる。就業規則で自社の悪口を禁じている企業は多い。公共の利益を意識して問題提起すれば別だが、SNSで憂さ晴らしを目的に行っているケースでは、正体が明らかになると過去の書き込みからその種の悪口も露見してしまうのだ。

その他には、コミュニケーションスキルの不足で相手の立場に立った説明が出来ないとか、自分が苦労して勉強したので人に教えたくないと言った理由なのだろう。

勿論、応答スペクトルなどは説明が煩雑となり、比較の物差しを揃えることが難しいこともあるだろう。

【想定質問3】

・原発建屋はある程度地下に埋め込まれ、深さによっては揺れが半減する研究もある。実験した住宅に地下室は無い。お前は知ってるのか。

・原発建屋に大地震が来るとコンクリートに無数のヒビが入り、建設時の強度を維持できない。お前は知ってるのか。

→確かにそういう話はありますが(リンク)、今回の件から外れるので説明を省略した。

※他、関係無い話への話題逸らしも同じ回答とする。

【想定質問4】

Twitterでの説明と変わってるところがあるようだが。

→今回調べ直し、応答スペクトル関係など訂正したところはある。特に4月以前は少し違うことを言っていたかも知れないが、その場合は本記事を最終回答として欲しい。

【想定質問5】

住宅との比較を準備書面に出してしまった。黙っていてくれないか。

→貴方の訴訟団で検討すること。他所の訴訟を巻き添えにされる方が困る。

社会通念の一例として示したところもあるが、正確には「住宅業界が生み出した」社会通念と言うべきだろう。社会通念を言うなら【1】【3】程度は高校までに学習する内容で理解出来、浸透度合いは比べ物にならない。【2】に関してもそれを解説した大学生向け教科書では「分かるように書く」ことを目標にしており、「~が分かる本」といった参考書も含め無視は出来ないだろう。「社会通念上」と言う言葉を使い過ぎた反動から、今後訴訟の場でも「社会通念とは何か」についての議論が深まっていくのだろうが、よく考えて準備書面を出すべきである。

なお、原子力情報資料室をはじめ、以前から学習を重ねてきた脱原発運動家や団体は「固有周期」「応答スペクトル」が何か?は理解した上で、耐震問題の批判を行っている。それに学ばなかったことを猛省して貰いたいね。

【想定質問6】

もうこの主張にメディアで相乗りしてしまった。黙っていてくれないか。

→貴方の問題。何故複数の原発ウォッチャーが黙っていたのか、よく考えること。

【想定質問7】

もっともらしく応答スペクトルの話をしているが、お前は頭が悪いだろ。文系なのか?どこの大学を出たんだ?耐震設計の実務経験は?取得資格は?投稿論文は?

→資格・経歴自慢が目的ではない。なお、理系大卒で専門は非建築系だが、本記事の調査で苦労したことは良い経験になった。フーリエスペクトルを経由したのも建築畑以外への配慮から(気象庁などに類する説明法 リンク)。

【想定質問8】

加速度の話ばかりで速度や変位の解説が無い。地震が来れば振られたものはスピードがつくし、元の位置からもずれる。速度や変位の応答スペクトルもある。加えて減衰定数の話も無い。式が殆ど無いので時刻歴応答解析も無ければニューマークのβ法による模擬地震波作成への話題展開も無い。不十分では。

→目的に沿わない事項は省略している。一般的な構造物は無論、鋼製の橋脚や格納容器の座屈にも大きな速度や変位が関係してくるが、その話はしなかった。樋口氏が加速度にのみ関心を持っていたことへの反論として速度や変位も大切だと説明しても良かったが、他の解説を優先した。

不足と思った知識は幾らでもネットに解説がある。好きなだけ勉強してください。

【想定質問9】

長文の癖に小難しい!!!お前は本当は頭が悪いんだろ。

→御免なさい。今後も精進します。テクニカルターム?それは覚えてくださいとしか。

【想定質問10】

ハウスメーカーに学ぶことは無いのか。

大地震が繰り返し襲来することを前提に実物モデルで何度も加振したことは見習うべきと考える。

ただし、本文に書いた通り、ハウスメーカー各社の情報開示は不十分で比較は困難である。私の知る限り、基本的な情報を論文等で開示しているのはミサワホームだけ。技報などで明らかにしているなら、広告ページに論文名位は明記はするべきだろう。

なお、ミサワホームも東日本大震災前の少し古い情報が主で、中越沖地震や熊本地震で観測された倒壊率の高い地震波で加振実績がないため、U-hm株式会社のような住宅コンサルタントからの評価は一段階低い(2021年5月現在)。

【想定質問11】

ハウスメーカーが引き合いに出す東日本大震災でのK-NET築館加速度波(最大2933ガル)の加速度応答スペクトルを確認したところ、短周期側で6000ガルを超え、グラフから上端がはみ出している。多くの原発の基準地震動よりも上の値であり、危険なのでは。

→グラフを正しく読めているようで何より。エイト日本技術開発がこの波について解説しているが周期0.24秒で13000ガルとのこと。

ただし、以下の2点からこの数値をそのまま評価には使えない。

(1)極端な増幅効果

これが記録されたK-NET築館の観測点をエイト日本技術開発が機材を持ち込んで確認した所、近くの文化会館駐車場と比べると1.5m程高い位置にあり、短周期の地震波が増幅されていることが分かっている。掲載されてるグラフはHz表記。周期0.25秒=4Hzなので、4Hz付近の比を見ると、概ね2倍程度、更に短周期側(高周波数側)では3倍以上増幅されている(東北地方太平洋沖地震の概要(地震と地震動)、リンク)。

Knet

なお、周囲の建物に被害は少なかった。同社による2008年の現地写真を見ると、かなり脆弱そうな住宅も目につく(K-NET築館(MYG004)、リンク)。

(2)一般に建築物は極短周期の波では壊れないこと

簡単な説明は気象庁にもある(リンク)。原発の場合共振周波数は0.1秒前後と比較的短周期だが、これはよく言われるように、分厚いコンクリート建築、機器は太いボルトで強固に取り付けているから(剛構造)。加えて、短周期成分且つ最大加速度の継続時間が短いと、一般建築でさえ影響は軽微になるのだろう。

直感的には(特に建築物には)正しいと考える。仮に築館波で原発を加振しても、多くのサイトでは停止操作を妨げるような損傷が発生するとは思えない。

鉄道総研によると杭基礎を有する構造物の場合、地盤の動きが拘束され、入射される地震動が低減される効果があり、築館波の場合でも極短周期で最大50%程度減少するとしている(「耐震設計の静的解析における入力損失効果の評価法の開発」で検索すると成果物PDFをダウンロード出来る、ここではサマリーのURLをリンク)。

Photo_20210512033801

原子力安全推進協会は米国の基準を援用し、0.1秒以下の固有周期が影響することは実質的にないとしている(10Hzを超える地震動成分と機械設備の健全性に関する考察、リンク)。

10hz_p10_

鉄道構造物では現状、短周期成分が卓越することを前提に耐震設計することとされており、その点は原子力安全推進協会の主張とは異なるが、【2】の後半で例示したように、最大加速度に近い状態で長い時間揺れないと、脅威にはならないと考える。

【余談】

SNS上の情報拡散で気づいた問題点だが、一見情報を広く収集しながら不都合な情報には拒絶反応を示す内田川崎なるアカウントを確認したところ、twilogに樋口氏の主張をたっぷりRTした跡が残っていた。彼と親しい著名な運動家達も碌に言及をしていない。彼等にこの件でチェック能力を期待することは出来ないことを付記しておく。

※21/6/8:【2】中心に説明を修文。

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