CAFTA（出力）

CAFTAによるPRA

FRI3Dは、原子力発電産業において確率論的リスク評価（PRA）の実施に広く使用されているソフトウェアであるCAFTA（Computer-Aided Fault Tree Analysis：計算機支援フォールトツリー解析）と統合されています。

CAFTAは、**米国電力研究所（EPRI）が開発・保守している確率論的リスク評価（PRA）**ツールキットです。

米国のほとんどの原子力発電所は、火災リスク解析の実施にComputer-Aided Fault Tree Analysis（CAFTA）ソフトウェアを使用しています。
CAFTAとともに用いられるのがFRANX（Fault tree/Risk Assessment Network eXchange）であり、これは火災を起因とする基事象と、それらのプラント機器・系統への対応付けを特定する論理データベースです。

FRANXとプラントデータの統合

FRANXは、プラントおよび機器の情報をPRAでモデル化された特定の故障事象にリンクすることで、火災シナリオの生成を支援するために使用されるMicrosoft Accessベースのデータベースです。
FRANXは、起因事象および故障モードを、対応する機器、ケーブル、ターゲットに関連付けて、事象駆動型の解析を支援します。

FRANXでは、特定の起因事象（イニシエータ）が定義されたターゲットに損傷を与えるように設定でき、これによりプログラムは次のことが可能になります。

故障モードと影響を受ける機器を特定する。
各シナリオに含める、または除外するターゲット（系統、ケーブル、部屋）を決定する。
下流の定量化のためのシナリオケースデータの生成を容易にする。

一方、CAFTAはこの情報を使用して、プラントトリップや事故につながり得る起因事象を緩和するためにクレジット（考慮）される系統、機器、人的操作をモデル化したフォールトツリーを作成・定量化します。
これらのフォールトツリーを定量化することで、次のような測定可能な結果が得られます。

事故の発生可能性
プラント全体のリスクを支配する要因

FRANXも定量化を実行できますが、通常は火災または溢水（フラッディング）の解析に使用されます。
CAFTAは、内部事象、地震、外部ハザードを含むあらゆる種類の起因事象を扱います。

プラントデータモデルシステム（PDMS）

各プラントは、関連する機器、設備、ケーブル、ケーブルレースウェイ、その他のプラントデータを追跡管理するデータベースである**プラントデータモデルシステム（PDMS）**を維持しています。

PDMSは、次の情報の収集に使用されます。

機器とケーブルのリンク
位置およびゾーン情報
関連する図面および文書

ほとんどのプラントは類似の構造を採用していますが、各PDMSは次の点で大きく異なる場合があります。

詳細度
テーブルの内容と関係
参照方法と識別子

FRI3Dは、機器識別子と空間位置データを介してプラントのPDMSと連携し、シミュレートされた火災シナリオをプラント機器およびケーブル系統に直接対応付けることができます。

カスタムプラントデータベースのインポート

標準のPDMSおよびFRANXデータソースに加えて、FRI3Dには、非標準またはプラント固有のデータベースからデータをインポートできるカスタムインポートモジュールが含まれています。
このモジュールは、外部データベースのフィールドをFRI3D内部の機器・ケーブルモデルに対応付けるための柔軟な設定オプションを提供します。

サポートされるソースは次のとおりです。

SQLiteまたはAccessデータベース
CSV、Excel、JSON形式のプラントインベントリ
エンジニアリングシステムや保全管理システムからエクスポートされた独自のデータモデル

インポートモジュールは、次のようなプラント固有のデータ構造に対応するようにカスタマイズできます。

カスタムフィールドマッピング（例：機器ID、ゾーン名、ケーブルトレイ参照）
FRI3D内部構造に対するスキーマ検証
定期的なデータ同期のための増分更新

一度インポートされると、これらのデータベースはネイティブのPDMSソースと同一に扱われ、FRI3Dの火災シミュレーションおよびPRAエクスポートのワークフローと完全に統合されます。

FRI3D ↔ CAFTA統合の概要

FRI3Dは、シミュレーション出力をFRANX入力データと統合することでCAFTAと連携します。
この統合により、FRI3Dは次の処理を自動的に実行できます。

火災の影響を受ける機器およびケーブルを特定する。
物理的損傷を**基事象（Basic Event）**の故障に変換する。
FRANXテーブルを作成または更新する。
定量化のためにCAFTAへ直接インポートできる統合データをエクスポートする。

このプロセスにより、FRI3Dの3D火災動力学が、PRAモデリングで使用されるCAFTAのフォールトツリーロジックに接続されます。

FRI3D ↔ CAFTAの全体プロセス

火災シナリオの作成
- 火災シナリオは、FRI3D内で作成するか、既存のPRA定義からインポートします。
火災シミュレーションの実行
- FRI3Dが詳細な3D火災シミュレーションを実行し、影響を受けるゾーン、ケーブル、機器を特定します。
シナリオの統合
- すべてのシナリオの結果を、プラントのFRANXまたはPDMSデータとマージします。
- 損傷した各機器を、CAFTAモデル内の対応する基事象に対応付けます。
FRANXファイルの生成
- FRI3Dが、次の情報を含むFRANXデータファイル（AccessデータベースまたはXML）を生成または修正します。
  - シナリオ識別子
  - 影響を受ける機器およびケーブル
  - 更新された故障確率
  - 着火頻度、シビアリティ、非鎮火ファクタ
CAFTAへのインポート
- 更新されたFRANXファイルをCAFTAにインポートし、火災シナリオを系統のフォールトツリーにリンクします。
定量化
- CAFTAが更新された故障データを用いて定量化を実行し、ベースラインからのCDFおよびLERFの変化を計算します。

CAFTAにおけるモデルの準備

FRI3Dの結果をインポートする前に、CAFTA側で以下が設定されていることを確認してください。

ベースラインPRAモデル
- CAFTAモデルには、プラント系統に対するイベントツリー、フォールトツリー、基事象が定義されている必要があります。
FRANXインターフェースの有効化
- CAFTAモデルがFRANXデータベース交換またはXMLインポート/エクスポートをサポートしていることを確認します。
機器およびケーブルのタグ付け
- CAFTA内（FRANX経由）の各機器およびケーブルが、FRI3Dのエクスポートマッピングで使用される識別子と一致していることを確認します。

FRI3D / CAFTAエクスポートワークフロー

以下の手順は、FRI3DからCAFTAへのエクスポートワークフローの概要であり、FRI3D内で自動化されています。 0. プラントデータ/FRANXデータベースのインポート

プラントデータ/FRANXデータベースをFRI3Dにインポートします。

火源の設定
- FRI3Dで火源（fire source）を設定します。
火源を実行して火災シナリオをシミュレート
- 指定された火源を実行して、火災シナリオをシミュレートします。
FRANXベースモデルのエクスポート（FRI3Dが自動的に実行）
- ベースとなるFRANXファイル（Access）をCAFTAから作業ディレクトリにエクスポートします。
FRI3Dシミュレーションデータのマージ（FRI3Dが自動的に実行）
- FRI3DがベースFRANXモデルをインポートし、シミュレーション由来の故障を既存のプラント・機器データとマージします。
更新されたFRANXファイルの生成（FRI3Dが自動的に実行）
- FRI3Dが、各シナリオの更新された事象状態、火災頻度、メタデータを含む修正済みFRANXファイルを出力します。
エクスポートするシナリオの選択
- CAFTAにエクスポートするシナリオを選択します。
更新されたファイルのCAFTAへのインポート
- CAFTAのFRANXインポートユーティリティを使用して、更新されたデータを読み込みます。

最後に、CAFTA内でユーザーは次を実行できます。

定量化の実行
- 各火災シナリオまたはケースグループを定量化し、火災によるプラントリスクの変化を計算します。

統合フローの例

flowchart LR
A[FRI3D Fire Simulation] --> B[Identify Damaged Components & Cables]
B --> C[Map to FRANX Basic Events]
C --> D[Generate Updated FRANX Database]
D --> E[Import into CAFTA]
E --> F[Quantify Fire PRA Model]
F --> G[Compute ΔCDF and Fire Risk Metrics]

FRI3D / CAFTA設定

FRI3Dは、次の項目をユーザーが指定できるCAFTA Export Configuration Panel（CAFTAエクスポート設定パネル）を提供します。

CAFTAプロジェクトへのパス
FRANXデータベースまたはXMLファイルへのパス
火災シナリオの識別子およびメタデータ

FRI3D – CAFTA Preferences

まとめ

CAFTAとFRANXは、確率論的な火災リスク評価に広く使用されているEPRIのツールです。
FRI3Dはこれらのツールと直接連携し、PRA定量化のための火災シミュレーション結果の生成、統合、エクスポートを行います。
この統合により、機器故障、着火頻度、シビアリティファクタ、消火（鎮圧）データがFRANXモデルに自動的に反映されます。
FRI3Dの柔軟なインポートモジュールにより、カスタムプラントデータベースもインポートでき、多様なデータシステムとの互換性が確保されます。
インポート後、CAFTAが更新されたモデルを定量化し、火災事象によるプラントリスクの増加を算出します。
この一連のワークフローは、3D物理シミュレーションと確率論的安全解析の間の堅牢な連携を提供します。

参考文献

CAFTA User Manual (EPRI) — Computer-Aided Fault Tree Analysis System
https://www.epri.com
FRANX User Guide (EPRI) — Fault Tree / Risk Assessment Network eXchange Specification
CAFTA統合のためのデータスキーマと相互運用性を定義しています。
NUREG/CR-6850 — Fire PRA Methodology for Nuclear Power Facilities, U.S. NRC / EPRI
火災リスクの定量化およびシナリオモデリングの基礎となる文書です。
FRI3D Fire PRA Export Guide — Internal Technical Note, Centroid LAB, 2025
FRI3DからFRANXへのデータマッピング、エクスポートスキーマ、検証手順を詳述しています。

⚠️ 免責事項:
FRI3DのCAFTAエクスポート機能は、火災シナリオの生成とFRANXの更新を自動化します。
モデル固有の設定が存在するため、エクスポートされたすべてのファイルは、正式な定量化や報告の前にCAFTA内で検証してください。