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SAPHIRE（出力）

確率論的リスク評価（PRA）のためのSAPHIREへのエクスポート

はじめに

FRI3Dは、包括的な**確率論的リスク評価（PRA）**ワークフローを実現するために、SAPHIRE（Systems Analysis Programs for Hands-on Integrated Reliability Evaluations）と統合されています。
この統合により、FRI3D内で生成されたハザード、火災、物理シミュレーションのデータを、SAPHIREのリスクモデリングフレームワークと互換性のある構造化された事象・機器データに変換できます。

SAPHIREは、原子力発電所、**SMR（小型モジュール炉）**をはじめとする重要インフラなど、複雑なエンジニアリングシステムの信頼性、可用性、安全性を評価するために、**米国原子力規制委員会（NRC）とアイダホ国立研究所（INL）**によって開発されています。

FRI3Dの3D火災・ハザードシミュレーション環境をSAPHIREとリンクすることで、ユーザーは、火災進展、機器の損傷状態、シミュレーション結果から導出された故障確率を含むシナリオベースのデータを用いて、リスクを定量的に評価できます。

統合の目的

目的説明
ハザードからリスクへの変換FRI3Dの火災、煙、熱シミュレーション結果を、構造化された事象・機器データに変換します。
シナリオの自動化空間的なハザードの帰結（例：異なるゾーンで損傷した機器）に基づいて、複数のPRAシナリオを自動生成します。
定量的リスク評価炉心損傷頻度（CDF）、早期大規模放出頻度（LERF）、その他の指標を計算するための頻度・影響データをSAPHIREに提供します。
双方向のトレーサビリティレビューと検証のために、FRI3Dのジオメトリゾーンと SAPHIREの系統機器との間のトレーサビリティを維持します。

データマッピングの概要

FRI3Dは、SAPHIREエクスポート用のデータを、空間ゾーン、機器モデル、故障事象の間の論理的なマッピングとして整理します。

FRI3DエンティティSAPHIREでの対応要素説明
ゾーン / 区画Location Group / Plant Area事象データを整理するために使用される火災区画または解析境界。
機器インスタンスBasic Event / Component故障確率が定義された個々の機器または系統要素。
火災シナリオInitiating Eventシナリオの起因事象（例：ケーブルトレイ火災、室内火災）。
火災進展経路Event Sequence / Sequence LogicSAPHIREのイベントシーケンスツリーに対応付けられた伝播経路。
シミュレーション結果Failure Probability / Conditional ProbabilityFRI3Dシミュレーションから導出された定量的な結果（例：損傷しきい値の超過）。
緩和系統Recovery Action / Human Reliability EventSAPHIREにおいて回復事象として表現される検知系統または消火系統。

エクスポートワークフロー

1. シミュレーションと解析

  • FRI3D内で火災、煙、または熱シミュレーションを実行し、温度プロファイル、煙の拡散、機器の曝露を求めます。
  • 損傷した機器とゾーンレベルのハザード伝播を特定します。

2. PRAデータの準備

  • FRI3DのPRAエクスポートモジュールが、次の情報を集約します。
    • 機器メタデータ（一意のID、機能クラス、位置）
    • ハザード曝露データ（温度/時間しきい値、故障確率）
    • シナリオ分類（起因事象の種別、継続時間、境界条件）

3. SAPHIREデータの構造化

  • データは、次のSAPHIRE互換要素に整理されます。
    • 起因事象（IE）
    • 基事象（BE）
    • **フォールトツリー（FT）**定義
    • イベントツリー（ET）
    • シーケンスおよび系統モデル

4. エクスポートの生成

FRI3Dは、SAPHIREへのインポート用に構造化されたXMLまたはCSV出力を生成します。
サポートされるエクスポート形式は次のとおりです。

ファイル種別用途説明
saphire_events.xml基事象事象名、確率、識別子を含みます。
saphire_sequences.xmlイベントシーケンス想定される火災進展シーケンスを記述します。
saphire_faulttrees.xmlフォールトツリー機器間の論理的な関係。
saphire_summary.csvサマリーテーブル一括レビュー用の簡略化されたシナリオ概要。

5. SAPHIREへのインポート

  • エクスポートされたXML/CSVファイルは、SAPHIREのModel Import Utility（モデルインポートユーティリティ）を通じてインポートされます。
  • その後、機器およびイベントツリーをプラントモデルに接続し、定量的リスク評価を行うことができます。

エクスポート例

XMLの例

<BasicEvent ID="EVT_101">
  <Name>Fire_Damage_Panel_A12</Name>
  <FailureProbability>2.3E-3</FailureProbability>
  <Component>Panel_A12</Component>
  <Location>Zone_1A</Location>
  <Scenario>Fire_Compartment_A</Scenario>
</BasicEvent>

CSVの例

EventID,Name,Probability,Component,Zone,Scenario
EVT_101,Fire_Damage_Panel_A12,2.3E-3,Panel_A12,Zone_1A,Fire_Compartment_A
EVT_102,Smoke_Detection_Failure,1.2E-2,SmokeSensor_3B,Zone_1B,Smoke_Spread_B

タグ付けとデータ要件

FRI3Dでは、PRAエクスポートの前に、モデル内の機器を適切にタグ付けする必要があります。
これにより、幾何学的な要素と論理的な要素との間で一貫したマッピングが保証されます。

タグ説明例
COMPONENT_IDSAPHIREの事象名にリンクされる一意の機器識別子。Pump_A1、Panel_12
ZONE_ID空間的な火災区画またはシミュレーション体積。Zone_1A、ControlRoom_A
FUNCTION_CLASS系統レベルの役割または依存関係。CoolingSystem、PowerSupply
FAILURE_MODE損傷または機能故障の種類。Overheat、ShortCircuit、LossOfFunction

⚠️ 注意:
マッピングされていない、またはタグ付けされていない機器は、PRAエクスポートから除外されます。
機器およびゾーンの識別子が、SAPHIREのモデル定義で想定されているものと一致していることを確認してください。

信頼性と制限事項

  • エクスポートはSAPHIRE 8.x XMLスキーマに準拠しています（NRC/INLリリースでテスト済み）。
  • 双方向更新（PRA結果をFRI3Dに再インポートする機能）は計画中であり、まだサポートされていません。
  • 人間信頼性解析（HRA）事象は、SAPHIRE側で手動で定義する必要があります。
  • 定量的な結果は、シミュレーションの精度と、エクスポート時に使用される故障相関モデルに依存します。

まとめ

  • FRI3Dは、シミュレーションに基づく故障・シナリオデータを、SAPHIRE互換のXMLおよびCSVファイルとして直接エクスポートします。
  • 火災・ハザード解析からのPRAシナリオの自動生成を可能にします。
  • 適切なマッピングのために、ゾーンと機器の一貫したタグ付けが必要です。
  • シミュレーション領域とPRA領域を横断する統合的なリスク情報を活用した意思決定の基盤を提供します。

参考文献

  • SAPHIRE User Manual (Version 8.1) — Idaho National Laboratory, U.S. NRC
    https://saphire.inl.gov/

  • U.S. NRC NUREG/CR-7039 — SAPHIRE Technical Reference Manual, 2011.
    XMLスキーマとデータインポート構造について記述しています。

  • FRI3D PRA Export Guide — Internal Technical Note, Centroid LAB, 2025.
    FRI3Dのゾーン、機器、PRA構造間のマッピングを詳述しています。

  • IEC 61025:2006 — Fault Tree Analysis (FTA) 規格。
    SAPHIREで使用される論理的依存関係モデリングの参照文書です。

⚠️ 免責事項:
FRI3DのSAPHIREエクスポート機能は、確立されたPRAツールとの相互運用性を目的としています。
SAPHIREスキーマの継続的な更新やユーザー定義のモデリング構造が存在するため、エクスポートされたファイルは、定量的な利用の前にSAPHIRE内で検証してください。

次のステップ

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