Risk Spectrum PSA（出力）

概要

FRI3Dは、包括的な3D火災・ハザードモデリング環境を提供し、原子力、エネルギー、産業安全の各分野でリスク評価に用いられている代表的な確率論的安全評価（PSA/PRA）ソフトウェアであるRiskSpectrum PSAと直接連携します。

この連携により、物理ベースの火災シミュレーションと確率論的リスク解析が橋渡しされ、火災シナリオがプラントの系統や機器に与える影響の定量化、故障伝播の評価、そしてその結果としての**炉心損傷頻度（CDF）や早期大規模放出頻度（LERF）**の変化の計算が可能になります。

PSAおよびFRI3Dにおける火災モデリングの考え方

火災事象をPSA/PRAモデルに統合するには、複数のアプローチがあります。火災シナリオは次のように扱うことができます。

フォールトツリーに直接追加し、新たな起因事象として定量化する。
火災専用のイベントツリーに組み込み、条件付きシーケンスを定義する。
既存のイベントツリー内で修正された起因事象としてリンクする。

火災モデルは通常、各区画またはエリアごとの**「全室燃焼（Full room burnup）」シナリオの集合、または個別火源シナリオのセットで構成されます。
各火災シナリオは、その頻度**、シビアリティ（重大度）、および非鎮火確率によって特徴付けられる起因事象として扱われます。

定量化の際、各シナリオで故障する機器は、確率を 1.0 に設定した基事象（Basic Event、BE）として表現されます。
ベースケースと火災を加味したケースの間の総CDFの差が、火災に起因する増分リスクを示します。

FRI3D ↔ RiskSpectrum PSA連携ワークフロー

ステップ	説明
1. シナリオ定義	ユーザーがFRI3Dで火災シナリオを作成するか、既存のRiskSpectrumプロジェクトからインポートします。
2. シミュレーション実行	FRI3Dがシナリオをシミュレートし、影響を受けるケーブルトレイ、損傷した機器、故障した基事象を特定します。
3. シナリオ解析	ユーザーがシミュレーション結果を確認し、着火頻度、シビアリティファクタ、非鎮火確率を定義します。
4. RiskSpectrumへのエクスポート	FRI3Dが、修正済みのPRAデータを準備し、RiskSpectrumへのインポート用にエクスポートします。
5. 定量化	RiskSpectrumがすべての火災シナリオに対してイベントツリー／フォールトツリー解析を実行し、リスクへの全体的な寄与を計算します。

上記のステップを踏まえ、FRI3Dを介してRiskSpectrumで火災PRA/PSAを実行するための詳細な手順を以下に示します。

モデルの準備（RiskSpectrum側で手動で行う必要があります）

火災モデリングを実行する前に、いくつかの事前準備が必要です。計算を簡略化するため、Risk Spectrumでは解析ケースグループ（analysis case group）を作成できます。すべての個別解析ケースをまとめて一度に解析できるように、それらを配下に置く新しいグループを作成する必要があります。また、頻度1.0の火災基事象を追加する必要があります。この事象は、シナリオで故障したすべての基事象と置換（サブスティチュート）されるものであり、火災シナリオの定量化時に、それらの事象を含むカットセットの確率が増加する要因となります。

RiskSpectrumモデルとの統合（FRI3Dが自動的に実行）

FRI3DからRiskSpectrumモデルにシナリオを作成または追加するために、以下の手順がFRI3Dによって自動的に実行されます。

Risk Spectrumのマクロコマンドを使用して、ユーザーがFRI3Dモデルへのリンクを指定したベースプロジェクトを、Risk SpectrumのExcel出力機能により一時作業場所にエクスポートします。
火災により故障する基事象と置換するための火災エクスチェンジ事象（fire exchange event）を追加します。
すべての火災シナリオを容易に計算できるように、火災解析ケースグループを作成します。
ユーザーが計算したい各FRI3D火災シナリオについて、以下を実行します。
1. シナリオ用のハウス事象（house event）を作成します。
2. シナリオ内の各基事象について、ハウス事象と火災エクスチェンジ事象をリンクします。
3. この火災シナリオの基となる解析ケースをコピーし、新しい火災解析ケースとして作成します。
4. その火災解析ケースを火災解析ケースグループに追加します。
5. この火災シナリオを含めるための境界条件（boundary condition）を作成します。
修正したExcelシートを保存します。
Risk Spectrumのマクロコマンドを実行して、修正済みのPRA Excelシートをインポートします。
RiskSpectrumを開き、火災解析ケースグループを解析・実行します。

FRI3D/Risk Spectrum設定（FRI3D側でユーザーが手動で行う）

Risk Spectrum出力に対応するため、FRI3Dのインターフェースに適切な変更が加えられています。具体的には、Risk SpectrumのマスターPSAファイル、ユーザー資格情報、解析ケース、起因事象の指定が含まれます。

RS Setup Preferences

RiskSpectrum火災PSAモデル

Risk Spectrum PSAでは、FRI3Dに対応する火災関連の事象はすべて、接頭辞FIを付けて作成されます。ハウス事象は、実行された火災シナリオごとに作成されます。例えば、FI_FSOURCE_1_CFASTとFI_SGR-A_FULLROOMが作成され、対応する基事象と置換されます。これらは、部屋の一区画での火災と全室燃焼という火災シナリオの例となり得ます。

シナリオのハウス事象は、RiskSpectrumのExchange Events（エクスチェンジ事象）を介して、これらの基事象と置換されます。

RiskSpectrum火災PSAモデルの構造

RiskSpectrum内では、FRI3Dが生成した火災事象は、自動的なリンクと解析を可能にするため、一貫した命名と構造で作成されます。

種別	命名規則	説明
火災事象接頭辞	`FI_`	火災に由来するシナリオを識別します（例：`FI_FSOURCE_1_CFAST`、`FI_ROOM_FULLBURN`）。
ハウス事象	`FI_<ScenarioName>`	シナリオの定量化時に有効化されるシナリオ固有の事象です。
エクスチェンジ事象	`EX_<ComponentID>`	火災ケースにおいて故障した機器を置換するために使用されます。

例：

FI_FSOURCE_1_CFAST → 1つのゾーンにおける局所火災を表します。
FI_SGR-A_FULLROOM → Sub-Generator Room A（副発電機室A）の全室燃焼を表します。

これらのハウス事象は、RiskSpectrumのExchange Eventsを介して対応する基事象と置換されます。
このメカニズムにより、定量化の際にモデルが適切な故障の組み合わせを有効化できるようになります。

ワークフロー例の図解

flowchart LR
A[FRI3D Fire Scenario Simulation] --> B[Identify Failed Components & Zones]
B --> C[Generate House and Exchange Events]
C --> D[Export Modified PRA Data (Excel/XML)]
D --> E[Import into RiskSpectrum PSA]
E --> F[Quantify Fire Analysis Case Group]
F --> G[Compute Fire-Induced ΔCDF and ΔLERF]

主な出力

ファイル	説明
FRI3D_RiskSpectrum_FireScenarios.xlsx	各シナリオに対して生成されたハウス事象およびエクスチェンジ事象を含みます。

頻度およびシビアリティ入力に関する注記

FRI3Dからエクスポートされる各シナリオには、ユーザーが定義した以下のパラメータが含まれます。

パラメータ	説明	例
着火頻度（λ）	起因となる火災事象の頻度。	`1.2E-4` /年
シビアリティファクタ（SF）	モデル化されたシビアリティに達する火災の割合を表します。	`0.3`
非鎮火確率（NSP）	消火（鎮圧）に失敗する確率。	`0.1`
条件付き炉心損傷確率（CCDP）	RiskSpectrumの定量化による出力。	解析後に計算

これらのパラメータの積が、火災CDF寄与分を定義します。

Fire_CDF = λ × SF × NSP × CCDP

信頼性と検証

RiskSpectrum PSA 1.6に対して連携テスト済みです。
安全なモデルのインポート/エクスポートのため、標準のExcelインターフェースマクロを使用します。
複数シナリオのバッチ処理をサポートします。
インポート後は、事象のリンクが正しいことを確認するために検証を推奨します。
エクスポートされたすべての事象は、その生成元であるFRI3Dゾーンおよびシミュレーションのタイムスタンプまで遡って追跡できます。

まとめ

FRI3Dは、火災シナリオデータ、機器故障、確率修正係数を、RiskSpectrum互換のExcelワークブックとして直接エクスポートします。
各シナリオは、RiskSpectrumにおいて独立した解析ケースとして定量化できます。
この連携は、物理シミュレーションと確率論的安全モデリングの間のシームレスな橋渡しを提供します。
結果は、火災リスク指標の導出、リスク低減策の優先順位付け、セーフティケースの根拠の精緻化に活用できます。

参考文献

RiskSpectrum PSA User Manual (v2.2) — RiskSpectrum AB
https://riskspectrum.com
FRI3D Fire PRA Export Guide — Internal Technical Note, Centroid LAB, 2025.
事象マッピング、マクロによる自動化、検証ワークフローについて記述しています。
NUREG/CR-6850 — Fire PRA Methodology for Nuclear Power Facilities, U.S. NRC / EPRI.
火災PRA定量化の標準的な参照文書です。

⚠️ 免責事項:
FRI3DのRiskSpectrumエクスポート機能は、火災PSAのためのシナリオおよび事象の生成を自動化します。
ユーザー定義のイベントツリーやマクロはインストール環境によって異なる可能性があるため、エクスポートされたケースは、定量化や規制当局への提出の前に、必ずRiskSpectrum内で検証してください。