Sensitivity analysis of the probabilistic seismic hazard assessment on the Hanhikivi site

Thumbnail Image

Files

master_Tang_Janika_2019.pdf (5.68 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2019-10-22

Department

Major/Subject

Engineering physics

Mcode

SCI3056

Degree programme

Master’s Programme in Engineering Physics

Language

en

Pages

46+25

Series

Abstract

Nuclear energy company Fennovoima is planning to construct a nuclear power plant (NPP) on the Hanhikivi peninsula in Pyhäjoki. Prior to construction, the Hanhikivi 1 NPP shall be designed to withstand seismic hazards. In the Finnish nuclear industry, the assessment of seismic risks begins with a probabilistic seismic hazard assessment (PSHA). The aim of this work is to review the most significant parameters in the logic tree of Hanhikivi 1 PSHA. The scope of the thesis includes examining approaches to evaluate the maximum magnitude mmax and involving two new ground motion prediction equations (GMPEs) in the PSHA. We corrected the weights calculated by applying the Kijko approach in the current PSHA and demonstrated the shortcomings of the weight assessment method. We also attempted to derive the mmax directly from the Kijko approach, but the calculated value was deemed unreasonably low. The first included GMPE was the modified G16 GMPE recently developed to the Fennoscandian conditions. The second GMPE was derived from the Dahle function by the author. The modified Dahle GMPE was calibrated to Fennoscandia in the applicability range of Rhyp <= 200 km and M_w <= 6,5. A comparison to the measured data and the other GMPEs suggests that the modified Dahle GMPE underestimates ground motion for M_w < 5,0 in near distance (Rhyp <= 10 km). Therefore, we included the modified Dahle GMPE in the logic tree with a relatively small weight factor. We ran the seismic hazard analyses on EZ-FRISK and compiled the ground response spectra (GRS) following the logic tree. The GRS were compiled for a range of annual frequencies of exceedance (AFE = 10-4 a-1 - 10-8 a-1), but the thesis only discusses the results at AFE = 10-5 a-1 due to its significance in nuclear safety. We compared the computed GRS with the current GRS of the Hanhikivi 1 site. Including the new GMPEs alleviated the unphysical features in the current Hanhikivi 1 GRS caused by the drastically different ranges of the Pezeshk and Fennoscandian GMPEs. In summary, we improved our understanding of the PSHA sensitivity to the mmax and GMPE parameters, but our work also brought up and highlighted issues regarding them.

Energiayhtiö Fennovoima suunnittelee ydinvoimalaitoksen rakentamista Hanhikivenniemelle Pyhäjoella. Rakentamislupaa varten voimalaitos täytyy suunnitella kestämään seismisiä hasardeja. Suomessa seismisten riskien arviointiin käytetään todennäköisyysperusteista seismisen hasardin arviointia (PSHA). Työssä on tarkoituksena tarkastella Hanhikivi 1 -laitoksen PSHA:n logiikkapuun merkittävimpien parametrien laskentaa. Lisäksi työssä käydään läpi tapoja maksimimagnitudin (mmax) määrittämiseen ja lisätään kaksi uutta maanvaimennusyhtälöä (GMPE) logiikkapuuhun. Työssä korjattiin tämänhetkisen PSHA:n väärinlasketut Kijko-menetelmään pohjautuvat painokertoimet ja demonstroitiin painotusten laskemistavan heikkouksia. Maksimimagnitudi yritettiin määrittää myös suoraan Kijko-menetelmästä, mutta tulos oli epäuskottavan pieni. Logiikkapuun ensimmäinen uusi GMPE on vastikään Fennoskandian oloihin kehitelty muunnettu G16 GMPE. Toinen GMPE johdettiin Dahle-funktiosta osana diplomityötä. Muunnettu Dahle GMPE kalibroitiin Fennoskandian oloihin, jossa sen on arvioitu soveltuvan Rhyp <= 200 km ja Mw <= 6,5 välillä. Muunnettua Dahle GMPE:tä vertailtiin mittauksiin ja muihin GMPE:ihin, minkä perusteella GMPE vaikuttaa aliarvioivan maanliikettä matalilla magnitudeilla Mw < 5,0 lähietäisyydellä (Rhyp <= 10 km). Muunnettu Dahle GMPE sisällytettiin silti logiikkapuuhun, mutta pienemmällä painokertoimella. Seismiset hasardianalyysit ajettiin EZ-FRISK-ohjelmistolla, ja hasardianalyyseistä koostettiin logiikkapuuta vastaavat maavastespektrit. Maavastespektrit koostettiin usealle esiintymistaajuudelle (AFE = 10-4 a-1 - 10-8 a-1), mutta työssä keskitytään esiintymistaajuuteen AFE = 10-5 a-1 taajuuden turvallisuusmerkityksen vuoksi. Vertasimme laskettua maavastespektriä nykyiseen Hanhikivi 1 laitoksen maavastespektriin. Uusien GMPE:iden läsnäolo vähensi nykyisessä Hanhikivi 1 -maavastespektrissä havaittuja epäfysikaalisia piirteitä. Yhteenvetona työ paransi ymmärrystä PSHA:n herkkyydstä mmax- ja GMPE-parametreille, mutta työssä tuotiin esiin myös ongelmat parametreihin liittyen.

Description

Supervisor

Tuomisto, Filip

Thesis advisor

Helander, Juho

Keywords

probabilistic seismic hazard assessment, ground motion predictio, magnitude, nuclear safety, seismology

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201910275952

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI