[論文レビュー] Of Disasters and Dragon Kings: A Statistical Analysis of Nuclear Power Incidents & Accidents

Spencer Wheatley, Benjamin K. Sovacool+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2015

Risk Perception and Management参考文献 30被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、従来の研究と比較して75%も大きなデータセットを用いて、核電力事故の統計的に厳密な分析を実施し、一貫性のない INES スケールではなく、米ドル換算の損害を焦点としている。事故の深刻度に「ドラゴン・キング」現象が存在することが判明し、福島事故が全損害のほぼ60%を占めている。また、今後50年以内に福島規模の事故が発生する確率は50%に達するが、これは従来のリスクモデルが著しく低估していることを示している。

ABSTRACT

We provide, and perform a risk theoretic statistical analysis of, a dataset that is 75 percent larger than the previous best dataset on nuclear incidents and accidents, comparing three measures of severity: INES (International Nuclear Event Scale), radiation released, and damage dollar losses. The annual rate of nuclear accidents, with size above 20 Million US$, per plant, decreased from the 1950s until dropping significantly after Chernobyl (April, 1986). The rate is now roughly stable at 0.002 to 0.003, i.e., around 1 event per year across the current fleet. The distribution of damage values changed after Three Mile Island (TMI; March, 1979), where moderate damages were suppressed but the tail became very heavy, being described by a Pareto distribution with tail index 0.55. Further, there is a runaway disaster regime, associated with the "dragon-king" phenomenon, amplifying the risk of extreme damage. In fact, the damage of the largest event (Fukushima; March, 2011) is equal to 60 percent of the total damage of all 174 accidents in our database since 1946. In dollar losses we compute a 50% chance that (i) a Fukushima event (or larger) occurs in the next 50 years, (ii) a Chernobyl event (or larger) occurs in the next 27 years and (iii) a TMI event (or larger) occurs in the next 10 years. Finally, we find that the INES scale is inconsistent. To be consistent with damage, the Fukushima disaster would need to have an INES level of 11, rather than the maximum of 7.

研究の動機と目的

• 従来の研究よりも包括的かつ正確な統計的分析を提供すること。
• 実際の損害額と放射能放出量（NAMS）データと比較することで、INES スケールの信頼性と一貫性を評価すること。
• 極端な核事故が「ドラゴン・キング」パターンに従うかどうかを調査し、それらが単なる外れ値ではなく、特定の条件下では予測可能である可能性を検証すること。
• INES スケールの限界を避けるために、損害ベースの指標を用いて、高インパクト核事故の頻度と深刻度を定量化すること。
• 確率論的遮断解析（PSA）および規制フレームワークにおける体系的な低估を明らかにし、より良いリスク評価と政策立案を支援すること。

提案手法

• 1946年以降の174件の核事故および事故に関するデータセットを構築し、1レアクター年あたりの損害額を正規化した。これは、過去の研究と比較して顕著に大きなデータセットである。
• 補完的累積分布関数（CCDF）と最尤推定法（MLE）を用いて、損害データに統計モデルを適合させる。
• 約800 MM USDの変化点を有する二段階パレートモデルを適用し、損害深刻度における明確な重い尾を持つ2つの領域を捉える。
• 純粋なパレート分布、左切り捨て付き対数正規分布、および二段階パレート分布の3つのモデルを比較し、損害額の最良適合分布を同定する。
• 実際の損害額とNAMS値との比較を通じて、INES スケールの整合性を評価し、顕著な不整合が判明した。
• 確率論的リスクモデリングを用いて、TMI、チェルノブイリ、福島規模の事故のリターン期間を、適合した損害分布に基づき推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 INES スケールは、核事故における実際の損害額と放射能放出量（NAMS）と整合的か？
• RQ2 極端な核事故は「ドラゴン・キング」パターンに従うか？ すなわち、それらが単なるランダムな外れ値ではなく、特定の条件下で予測可能であるか？
• RQ3 INES 評価ではなく、損害額に基づいて測定した場合、原子力発電所事故の真の頻度と深刻度分布はどのようなものか？
• RQ4 特にThree Mile Island事故やチェルノブイリ事故の後、事故損害額の統計的レジームはどのように変化したか？
• RQ5 経験的データと統計モデリングに基づき、今後50年以内に福島規模以上、もしくはそれ以上の深刻度の核事故が発生する確率はどの程度か？

主な発見

• 1970年代以降、20 MM USDを超える損害を伴う核事故の発生率は低下し、2015年時点で1レアクター年あたり約0.002～0.003件に安定化した。
• 1979年のThree Mile Island事故の後、損害額の分布にレジームシフトが生じ、中央値の損害額は3.5倍減少したが、尾部は著しく重くなり、α ≈ 0.55 のパレート分布でよく記述できるようになった。
• 福島事故は、1946年以降の174件の事故全体の損害額のほぼ60%を占めており、支配的な「ドラゴン・キング」イベントであることが示された。
• 今後50年以内に福島規模以上、もしくはそれ以上の事故が発生する確率は50%、チェルノブイリ規模以上は27年以内、TMI規模以上は10年以内に発生する可能性がある。
• INES スケールは整合性がない。損害額と整合させるためには、福島事故はINES 10～11に相当するべきであり、最大のレベル7ではなく、という点が判明した。
• 20 MM USD以上の損害を伴うが比較的小規模な事故は、年間約1件の割合で発生すると予想され、依然として高い財務的リスクが継続していることが示された。