The analyses carried out within the Seismic Probabilistic Risk Assessments (SPRAs) of Nuclear Power Plants (NPPs) are affected by significant aleatory and epistemic uncertainties. These uncertainties have to be represented and quantified coherently with the data, information and knowledge available, to provide reasonable assurance that related decisions can be taken robustly and with confidence. The amount of data, information and knowledge available for seismic risk assessment is typically limited, so that the analysis must strongly rely on expert judgments. In this paper, a Dempster-Shafer Theory (DST) framework for handling uncertainties in NPP SPRAs is proposed and applied to an example case study. The main contributions of this paper are two: (i) applying the complete DST framework to SPRA models, showing how to build the Dempster-Shafer structures of the uncertainty parameters based on industry generic data, and (ii) embedding Bayesian updating based on plant specific data into the framework. The results of the application to a case study show that the approach is feasible and effective in (i) describing and jointly propagating aleatory and epistemic uncertainties in SPRA models and (ii) providing 'conservative' bounds on the safety quantities of interest (i.e. Core Damage Frequency, CDF) that reflect the (limited) state of knowledge of the experts about the system of interest.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.8
no.6
s.40
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pp.23-29
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2004
The design earthquake used for the seismic analysis and design of NPP (Nuclear Power Plant) is determined by the deterministic or probabilistic methods. The probabilistic seismic hazard analysis(PSHA) for the nuclear power plant sites was performed for the probabilistic seismic risk assessment. The probabilistic seismic hazard analysis for the nuclear power plant site had been completed as a part of the probabilistic seismic risk assessment. The probabilistic method become a resonable method to determine the design earthquakes for NPPs. In this study, the defining method of the probability based scenario earthquake was established, and as a sample calculation, the probability based scenario earthquakes were estimated by the de-aggregation of the probabilistic seismic hazard. By using this method, it is possible to define the probability based scenario earthquakes for the seismic design and seismic safety evaluation of structures. It is necessary to develop the rational seismic source map and the attenuation equations for the development of reasonable scenario earthquakes.
A. Can Zulfikar;Seyhan Okuyan Akcan;Ali Yesilyurt;Murat Eroz;Tolga Cimili
Geomechanics and Engineering
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v.35
no.6
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pp.581-591
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2023
North Anatolian Fault Zone is tectonically active with recent earthquakes (Mw7.6 1999-Kocaeli and Mw7.2 1999-Düzce earthquakes) and it passes through Marmara region, which is highly industrialized, densely populated and economically important part of Turkey. Many power plants, located in Marmara region, are exposed to high seismic hazard. In this study, open source OpenQuake software has been used for the probabilistic earthquake hazard analysis of Marmara region and risk assessment for the specified energy facility. The SHARE project seismic zonation model has been used in the analysis with the regional sources, NGA GMPEs and site model logic trees. The earthquake hazard results have been compared with the former and existing earthquake resistant design regulations in Turkey, TSC 2007 and TBSCD 2018. In the scope of the study, the seismic hazard assessment for a typical natural gas combined cycle power plant located in Marmara region has been achieved. The seismic risk assessment has been accomplished for a typical control building located in the power plant using obtained seismic hazard results. The structural and non-structural fragility functions and a consequence model have been used in the seismic risk assessment. Based on the seismic hazard level with a 2% probability of exceedance in 50 years, considered for especially these type of critical structures, the ratios of structural and non-structural loss to the total building cost were obtained as 8.8% and 45.7%, respectively. The results of the study enable the practical seismic risk assessment of the critical facility located on different regions.
Recent earthquakes, measuring over a magnitude of 5.0, on the eastern coast of Korea, have aroused interest in earthquake analyses and the seismic design of caisson-type breakwaters. Most earthquake analysis methods, such as equivalent static analysis, response spectrum analysis, nonlinear analysis, and capacity analysis, are deterministic and have been used for seismic design and performance evaluation of coastal structures. However, deterministic methods are difficult for reflecting on one of the most important characteristics of earthquakes, i.e. the uncertainty of earthquakes. This paper presents results of probabilistic seismic hazard assessment(PSHA) of an actual caisson-type breakwater, considering uncertainties of earthquake occurrences and soil properties. First, the seismic vulnerability of a structure and the seismic hazard of the site are evaluated, using earthquake sets and a seismic hazard map; then, the seismic risk of the structure is assessed.
The probabilistic seismic performance of a standard Korean nuclear power plant (NPP) with an idealized isolation is investigated in the present work. A probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) of the Wolsong site on the Korean peninsula is performed by considering peak ground acceleration (PGA) as an earthquake intensity measure. A procedure is reported on the categorization and selection of two sets of ground motions of the Tohoku earthquake, i.e. long-period and common as Set A and Set B respectively, for the nonlinear time history response analysis of the base-isolated NPP. Limit state values as multiples of the displacement responses of the NPP base isolation are considered for the fragility estimation. The seismic risk of the NPP is further assessed by incorporation of the rate of frequency exceedance and conditional failure probability curves. Furthermore, this framework attempts to show the unacceptable performance of the isolated NPP in terms of the probabilistic distribution and annual probability of limit states. The comparative results for long and common ground motions are discussed to contribute to the future safety of nuclear facilities against drastic events like Tohoku.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.5
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pp.47-56
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2001
In order to assure the safety of NPP structures, margin of safety or conservatism is incorporated in each design step. Seismic risk evaluation of NPP structures is performed based on the realistic capacity and response of structure eliminated the safety margin and conservatism. In this study, the comparative study on the various evaluation methods of the inelastic energy absorption capacity was performed. The inelastic energy absorption capacity due to the nonlinear behavior of structures has significant effect on the results of seismic probabilistic risk assessment. And the comparison study of the HCLPF(high confidence of low probability of failure) values according to the inelastic energy absorption factors was performed. As a conclusion, the inelastic energy absorption factor of NPP containment structure is estimated about 1.5~1.75. It is essential to estimate the nonlinear behavior of structure and its ductility factor correctly for the seismic risk assessment.
A comprehensive probabilistic seismic hazard analysis was carried out in Istanbul to examine the seismotectonic features of the region. The results showed that earthquakes can trigger one another, resulting in the grouping of earthquakes in both time and space. The hazard analysis utilized the Poisson model and a conventional integration technique to generate the hazard curve, which shows the likelihood of ground motion surpassing specific values over a given period. Additionally, the study evaluated the impact of seismic hazard on the structural integrity of an existing masonry tower by simulating its seismic response under different ground motion intensities. The study's results emphasize the importance of considering the seismotectonic characteristics of an area when assessing seismic hazard and the structural performance of buildings in seismic-prone regions.
A probabilistic seismic damage analysis is an essential procedure to identify seismically vulnerable structures, prioritize the seismic retrofit, and ultimately minimize the overall seismic risk. To assess the seismic risk of multiple structures within a region, a large number of nonlinear time-history structural analyses must be conducted and studied. As a result, each assessment requires high computing resources. To overcome this limitation, we explore a deep learning-based metamodel to enable the prediction of the mean and the standard deviation of the seismic damage distribution of track-on steel-plate girder railway bridges in Korea considering the geometric variation. For machine learning training, nonlinear dynamic time-history analyses are performed to generate 800 high-fidelity datasets on the seismic response. Through intensive trial and error, the study is concentrated on developing an optimal machine learning architecture with the pre-identified variables of the physical configuration of the bridge. Additionally, the prediction performance of the proposed method is compared with a previous, well-defined, response surface model. Finally, the statistical testing results indicate that the overall performance of the deep-learning model is improved compared to the response surface model, as its errors are reduced by as much as 61%. In conclusion, the model proposed in this study can be effectively deployed for the seismic fragility and risk assessment of a region with a large number of structures.
Ann, Hojune;Kim, Yousok;Kong, Jung Sik;Choi, Youngjin;Choi, Se Woon;Lee, Min Seok
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.14
no.2
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pp.32-40
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2018
Since 2000, the frequency of earthquakes beyond the 5.0 magnitude quake has been increasing in the Korean peninsula. For instance, the 5.0-magnitude earthquake in Baekryong-do in 2003 has occurred, and recent earthquake with Gyeongju(2016) and Pohang(2017) measured respectively magnitude of 5.2 and 5.8 on the Richter scale. As results, the public concern and anxiety about earthquakes are increasing, and therefore it is necessarily required for social infrastructure to reinforce seismic design and energy production facilities directly related to the national economy and security. This study represents the analysis of seismic performance evaluation methodology such as Seismic Margin Assessment (SMA), Seismic Probabilistic Risk Assessment (SPRA), High Confidence Low Probability Failure (HCLPF) in nuclear power plants in order to develop optimal seismic performance improvement. Current methodologies to evaluate nuclear power plants are also addressed. Through review of the nuclear structure evaluation past and current trend, it contributes to be the basis for the improvement of evaluation techniques on the next generation of nuclear power plants.
Lake Van Basin, located in Eastern Turkey, is worth examining in terms of seismicity due to large-scale losses of property and life during the historical and instrumental period. The most important and largest province in this basin is Van. Recent indicators of the high seismicity risk in the province are damage occurring after devastating earthquakes in 2011 (Mw=7.2 and Mw=5.6) and lastly in 2020 Khoy (Mw=5.9). The seismic hazard analysis for Van and its districts in Eastern Turkey was performed in probabilistic manner. Analyses were made for thirteen different districts in Van. In this study, information is given about the tectonic setting and seismicity of Van. The probabilistic seismic hazard curves were obtained for a probability of exceedance of 2%, 10% and 50% in 50-year periods. The PGA values in the Van province vary from 0.24 g - 0.43 g for earthquakes with repetition period of 475 years. Risk priorities were determined for all districts. The highest risk was calculated for Çaldıran and the lowest risk was found for Gürpınar. Risk priorities for buildings in all districts were also determined via rapid seismic assessment for reinforced-concrete and masonry buildings in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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