一、關鍵挑戰Challenge

1. 全球氣候變遷，節能減碳議題逐漸成為顯學，世界各國開始檢討石化燃料發電所產生的溫室氣體減排問題，並思考制定新的永續能源政策。
2. 核能發電雖具有成本低、效率高、無CO2排放等優點，但有核廢料處理之問題，在其做為各國所依賴的電力來源之ㄧ時，仍須進行縝密的安全評估工作，以降低其可能的風險。
   
3. 核能發電約佔我國總發電量的20%，亦佔全球發電量的17%，是我國重要的基載電力。然而核能電廠的耐震性往往是核能安全的重要評估項目之ㄧ，在2011年3月11日於日本福島核能電廠事件發生之後，位於西太平洋地震帶的台灣，更應注意核電廠的地震安全評估。
   
4. 我國營運中核電廠均從1970年代起建造，期間無論是”世界核能法規、地震知識的演進、本土地質資料的更新”等，在歷經40年來有必要以最新的技術方法對核電廠的耐震安全性予以再評估。
   
5. 以往核電廠的耐震評估關鍵技術均受控於國外專業顧問，然現今我國工業技術及學術發展均已達世界水準，此間中興工程顧問社伴隨著我國土木工程技術的成長與發展，其成立宗旨之ㄧ：「研發最新技術以協助解決國內工程問題」。基於此社會責任，本社乃積極投入研究能量，戮力研發『核能級地震危害度分析技術』，以協助業主建立我國自主的核能電廠地震評估技術。

二、流程Process

符合國際核能法規(NRC-RG1.208、NUREG/CR-6728、JEAG-4601 )的『核能級地震危害度分析』，其主要流程必須包含以下事項，分析流程如圖1：

1. 建立地質與地球物理GIS資料庫，提供震源分區與震源模式評估，包含斷層震源(圖2)、區域震源(圖3、圖4)、隱沒帶震源(圖5)，其中活動斷層的部分除了考慮地質調查所公布的地表斷層跡外，另以孕震源角度考慮地下的盲斷層構造於震源分析模式之中。
2. 地震目錄完整性統計分析，及主震目錄彙編。
   
3. 採用特徵地震模式與截切指數分佈模式分別統計活動斷層與區域震源之地震發生率。
   
4. 活動斷層之震源參數，包含斷層幾何、滑移速率、地震發生率、可能最大地震規模。
   
5. 決定適合場址的強地動反應譜衰減式(Ground Motion Prediction Equation) (圖6、圖7)。
   
6. 以邏輯樹法考慮各項地震危害度分析參數之權重合理性。
   
7. 運用參數拆解進行目標場址受各種震源模式的地震危害度加速度年超越機率曲線。
   
8. 評估不同回歸週期(return period)之均布危害度反應譜。
   
9. 採用實際地震波於時間域中調整為吻合均布危害度反應譜之人工合成地震。
   
10. 提供場址設計地震力以及土壤基礎結構互制分析之參考依據。
    

 

 圖1 核能級地震危害度分析流程架構

 

圖2 台灣地區活動斷層圖

圖3 本計畫台灣地區淺層區域震源劃設成果

圖4 本計畫台灣地區深層區域震源劃設成果

圖5 本計畫東北部與南部隱沒帶震源的劃分成果

 

圖6 地殼地震PGA衰減式(TNGA GMPE)與NGA五組PGA衰減式比較

 

圖7 台灣地區隱沒帶PGA衰減式與國外常見之隱沒帶衰減式比較圖

三、成果Result

『核能級地震危害度分析』研發成果不僅滿足核能規範要求之地震安全評估，亦可擴展應用至重要工程結構之耐震評估(如水壩、橋樑、超高建築)，以及地震次生或複合型災害評估(如地震誘發山崩)。經由GIS系統整合，其成果可用於都會區地震防災之應用，並作為政府對天然災害之防救災決策與風險管理之參考。
研發成果應用如圖8。

 

圖8 核能級地震危害度分析研究應用成果關係圖
 

四、與其他核心技術關連性

「核能級地震危害度分析技術」與其他核心技術相關性如下：

1. DE0301-遙測影像分析與判釋技術
2. DE0303-地下三維地質構造模型建置技術
   
3. DU0102-地震波模擬與強地動評估技術
   
4. DU0103-活動斷層與孕震構造之地震災害潛勢評估
   
5. DU0302-都會區環境地質調查及防災規劃

五、重要發表文獻

1. Po-Shen Lin, Brian Chiou, Norman Abrahamson, Melanie Walling, Chyi-Tyi Lee, and Chin-Tung Cheng (2011). Repeatable Source, Site, and Path Effects on the Standard Deviation for Empirical Ground-Motion Prediction Models, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 101, No. 5, pp. – , October 2011, doi: 10.1785/0120090312
   
2. Lin, Po-Shen, Lee, Chyi-Tyi, Cheng, Chin-Tung, Sung, Chih-Hsuan, Response spectral attenuation relations for shallow crustal earthquakes in Taiwan, Engineering Geology (2011), doi: 10.1016/j.enggeo.2011.04.019
   
3. 林柏伸、謝寶珊、鄭錦桐、邵國士、李易叡、吳元傑、施建樑(2011) 台灣地區活動斷層發震機率評估之概念介紹，中華民國地球物理學會與中華民國地質學會 100 年年會暨學術研討會，2-2-201-NH2-6，p127.
   
4. 李易叡、鄭錦桐、林柏伸、邵國士、胡植慶、盧詩丁(2011) 台灣地區活動斷層發震機率評估之概念介紹，中華民國地球物理學會與中華民國地質學會 100 年年會暨學術研討會，2-1-302-S1-5，p120.
   
5. Lin Po-Shen, Pao-Shan Hsieh, Chin-Tung Cheng , Yuan Chieh Wu and Yu Shan Chien (2010). Vertical and Horizontal Ground-Motion Prediction Equatioin for Taiwan, AGU Fall Meeting, San Francisco, CA, USA
   
6. Po-Shen Lin, Chyi-Tyi Lee, Chin-Tung Cheng, and Chih-Hsuan Sung, (2011). Response spectral attenuation relations for shallow crustal earthquakes in Taiwan, Engineering Geology, http://dx.doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.04.019
   
7. 鄭錦桐、林柏伸、謝寶珊、李錫堤(2010). 新一代強地動衰減式對工址地震危害度分析之影響，中興工程季刊，109期，p.31-40
   
8. Chin-Tung Cheng, Chyi-Tyi Lee, Po-Shen Lin, Bor-Shiun Lin, Yi-Ben Tsai, and Syi-Jang Chiou, (2010). Probabilistic Earthquake Hazard in Metropolitan Taipei and Its Surrounding Regions, Terr. Atmos. Ocean. Sci., Vol. 21, No. 3, 429-446, June 2010