Приложение 6. Приказ Ростехнадзора от 02.03.2018 N 90 "Об утверждении руководства по безопасности при использовании атомной энергии "Оценка исходной сейсмичности района и площадки размещения объекта использования атомной энергии при инженерных изысканиях и исследованиях" (вместе с "РБ-019-17...")

1. Определить масштабность рассматриваемой территории: регион, район, ближний район, окрестности площадки, площадка и принять соответствующую модель, отражающую дискретные свойства земной коры, активных разломов, потенциальных зон ВОЗ и очагов землетрясений согласно пункту 15 настоящего Руководства по безопасности.

2. Выполнить анализ структур рассматриваемой территории и оценить интенсивность иерархического процесса структурообразования и деформирования элементов модели с учетом размеров активных разломов, геодинамических зон, потенциальных зон ВОЗ и очагов землетрясений (при наличии соответствующей информации). Размер максимального элемента модели L1 (км) рекомендуется принимать с учетом протяженности максимальной зоны ВОЗ района. Размер L1 (км) и коэффициент подобия kп - основные характеристики модели, отражающей структурные свойства района размещения и площадки ОИАЭ, позволяющие формализовать оценки эффективных размеров составных элементов модели (или сейсмогенных структур района) и их кумулятивного количества для оценки прогнозных пределов и прогнозных графиков повторяемости магнитуд в зависимости от условий деформирования (всестороннее, одноосное), упругого предела или хрупко-пластического предела, минимальной и/или максимальной скорости деформации.

При отсутствии статистически представительных данных о структурах (зонах ВОЗ) коэффициент подобия рекомендуется принимать равным квадратному корню из десяти kп ~ 3,16, что не противоречит таблице приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

3. Определить условия деформирования:

всестороннее деформирование, как правило, определяется влиянием регионального поля эндогенных напряжений, при котором в процесс деформирования вовлекаются все сейсмогенные структуры района (все элементы модели) независимо от их пространственного положения;

одноосное деформирование, как правило, определяется влиянием тектонических сил и локальной реакцией поля напряжений, при котором в процесс деформирования вовлекается лишь часть структур района (часть элементов модели), нормальных (или близких к нормали) к действию тектонических сил.

4. Определить долговременные минимальные и максимальные скорости деформации среды G (в год) в районе и на площадке размещения ОИАЭ. Рекомендуется учитывать, что в земной коре скорость неотектонической деформации крупномасшабных тел изменяется в пределах от 10-9 до 10-5 в год, в активных областях - от 5 · 10-8 до 2 · 10-7 в год, а в пределах слабоактивных территорий - от 1 · 10-9 до 2 · 10-8 в год. При сокращении периода наблюдений скорость деформации, как правило, возрастает. Так, согласно пункту 13 и приложению N 4 к данному Руководству по безопасности по результатам геодезических наблюдений максимальные скорости современных деформаций в зависимости от масштабности процессов изменяются от 10-8 до 10-3 в год.

5. Согласно сейсмотектоническим данным диапазон изменения деформаций в очагах землетрясений и соотношения сейсмической энергии Es и сейсмического момента M0 в широком диапазоне размеров очагов и моментных магнитуд изменяются от 10-7 до 10-3. С учетом результатов анализа деформаций в очагах землетрясений для Земли в целом и ее составных элементов, независимо от их размера, рекомендуется принимать упругий предел ~ 3 · 10-5.

6. Для рассматриваемой территории рекомендуется с учетом размера L1 максимального элемента модели и коэффициента подобия kп на основе свойств геометрической прогрессии, описывающей дискретные свойства модели, формализовать оценку:

преобладающих размеров структур разного ранга согласно соотношению:

lg L(n) = lg L1 - d(n - 1), (1)

где: L1 и L(n) - размер максимальной структуры района и размер n-й составной структуры "модели", км; d - разность арифметической прогрессии, равная ~ 0,5 (десятичный логарифм коэффициента подобия kп); n - ранг составного элемента модели. Ранг изменяется i = 1, 2, 3,... до n, где i = 1 ранг максимального элемента модели, а n - ранг элемента минимального размера, значимого для оценки сейсмической опасности;

суммарное количество элементов Nc ранга n и более, включая максимальный элемент модели (n = 1), рекомендуется определять с учетом соотношения:

Nc = b1 · (зi - 1) / (з - 1), (2)

где: Nc - суммарное количество элементов модели ранга n и более до максимального включительно; коэффициент b = 1; з - знаменатель геометрической прогрессии; i - ранг элемента модели (соответствующей структуры рассматриваемой территории), i = 1, 2, 3, 4,... Суммарное количество активизированных элементов модели определяется знаменателем геометрической прогрессии, величина которого зависит от условий деформирования: при одноосном деформировании знаменатель геометрической прогрессии равен коэффициенту подобия kп, а при всестороннем деформировании - kп2.

7. Время подготовки максимального землетрясения Tmax (лет) на максимальном элементе модели L1 рекомендуется определять с учетом соотношения упругого предела и скорости деформации G (в год), а повторяемость землетрясений на составных элементах модели ранга n - с учетом отношения Tmax к количеству составных элементов Nc ранга n и более. Интенсивность структурообразования элементов модели разного ранга рекомендуется определять как отношение количества составных элементов модели Nc ко времени подготовки максимального землетрясения Tmax на максимальном элементе модели (или на максимальной структуре района и площадке размещения ОИАЭ).

8. При обосновании безопасного размещения и эксплуатации ОИАЭ по геодинамическим, сейсмотектоническим и сейсмологическим данным рекомендуется иметь в виду, что интенсивность иерархического процесса структурообразования разного ранга, упругий предел, условия деформирования и скорость деформации изменяются во времени и пространстве с изменением напряженно-деформированного состояния среды под действием эндогенных и тектонических сил. При одноосном деформировании уменьшается количество элементов, вовлеченных в геодинамический и сейсмический процесс, но возрастает скорость деформации в результате уменьшения ширины зоны деформирования (ширины зоны ВОЗ). При возникновении в зоне ВОЗ "спаек" и "зацепов", в зоне их влияния возможно уменьшение величины упругого предела за счет упрочения и консолидации среды и увеличение скорости деформации за счет уплотнения слабых прослоек в межблоковом пространстве.

9. Прогнозные пределы и прогнозные графики повторяемости землетрясений рекомендуется получать на основании прогнозных кривых фрактальности. Кривые фрактальности определяются нормированием количества элементов Nc, определяемых соотношением (2) настоящего приложения, на период Tmax - пункт 7 настоящего приложения (приведение количества потенциальных сейсмогенных событий в районе к одному году). На основе прогнозных кривых фрактальности района и неслучайной зависимости Mmax от размера элемента модели ранга n (соотношения (7) и (8) раздела V настоящего Руководства по безопасности), условий деформирования и типа (хрупкое или хрупко-пластическое) разрушения рассчитываются прогнозные пределы и прогнозные графики повторяемости землетрясений. Достоверность оценки прогнозных кривых фрактальности рекомендуется контролировать кривой фрактальности размеров потенциальных зон ВОЗ (и/или активных разломов) рассматриваемого района размещения ОИАЭ, нормированной на период активизации геодинамического процесса. Повторяемость землетрясений разных диапазонов магнитуд определяется масштабностью модели, максимальным размером структуры рассматриваемой территории, коэффициентом подобия kп, интенсивностью иерархического процесса структурообразования и деформирования элементов модели (или проявления очагов в зонах ВОЗ), зависящего от условий деформирования, упругого предела и скорости деформации. Величина Mmax определяется размером (рангом) элемента модели (или протяженностью потенциальной зоны ВОЗ соответствующего ранга) и характера разрушения (хрупкого или хрупко-пластического). Для условий хрупкого разрушения при расчете рекомендуется учитывать упругий предел ~ 3 · 10-5 (эффективный упругий предел для Земли в целом), а для условий хрупко-пластического разрушения - учитывать хрупко-пластический предел, величина которого определяется соотношением:

, (3)

где L - размер элемента модели (или зоны ВОЗ), км.

Данное соотношение получено согласно эмпирическим данным с учетом соотношения размера структуры и максимального размера, приуроченного к данной структуре очага землетрясения, равного коэффициенту подобия kп. Рекомендуется иметь в виду, что размер очага землетрясения может изменяться в пределах от ~ 1/3 до ~ 1/32 протяженности зоны ВОЗ, при этом преобладающий размер очага равен 1/10 протяженности зоны ВОЗ.

Достоверность оценки прогнозных пределов графиков повторяемости рекомендуется контролировать наблюденными графиками повторяемости, рассчитанными с учетом имеющихся достоверных данных о землетрясениях района размещения ОИАЭ.

10. Прогнозные пределы и прогнозные графики повторяемости магнитуд для района размещения ОИАЭ рекомендуется выполнять для условий всестороннего и одноосного деформирования с учетом минимальной Gмин (в год) и максимальной Gmax (в год) скорости деформации, хрупко-пластического предела и максимального ~ 10-3, и эффективного ~ 3 · 10-5 упругого предела соответственно.

Для условий всестороннего деформирования максимальный период Tmax подготовки максимального землетрясения рекомендуется определять с учетом отношения максимального упругого предела eмах = 10-3 к минимальной скорости деформации Gмин, полученные результаты рекомендуется использовать при оценке долгосрочной сейсмической опасности.

Для условий одноосного деформирования минимальный период Tмин подготовки максимального землетрясения рекомендуется определять с учетом отношения эффективного упругого предела eу = 3 · 10-5 к максимальной скорости деформации Gmax (в год), полученные результаты рекомендуется использовать при оценке текущей сейсмической опасности.

Минимальный период подготовки катастрофического землетрясения рекомендуется определять с учетом отношения минимального упругого предела eу ~ 3 · 10-7 к максимальной скорости деформации Gmax (в год).

11. Изменение напряженно-деформированного состояния среды района и площадки размещения ОИАЭ в пространстве и во времени может приводить к изменению величины упругого предела и скорости деформации. Для достижения лучшего сходства прогнозных пределов и прогнозных графиков повторяемости землетрясений с фрагментами наблюденных графиков повторяемости магнитуд, полученных по достоверным, хотя и статистически непредставительным данным о современных и исторических землетрясениях, рекомендуется осуществлять подбор величин упругого предела и/или скорости деформации, соответствующих условиям проявления реальных землетрясений.

12. При оценке графиков повторяемости магнитуд в выборку данных включаются сейсмические события от источников, сформировавшихся и проявившихся в различных условиях напряженно-деформированного состояния среды, разной масштабности и характера разрушения. В конечном итоге это определяет нелинейность графиков повторяемости магнитуд, рассчитанных на основании инструментальных и исторических данных о землетрясениях района, включая палеоземлетрясения, и микроземлетрясениях (по данным локального сейсмического мониторинга). При совместном анализе прогнозных и наблюденных данных рекомендуется объяснять природу нелинейности наблюденных графиков повторяемости, условия подготовки и проявления землетрясений и принимать физически обоснованные пределы величины Mmax в области редких событий, где из-за ограниченности роста сейсмической энергии с ростом размера очага график повторяемости "в хвосте" отличается от классического закона Гутенберга - Рихтера.

13. При хрупко-пластическом разрушении в очаге для оценки наиболее вероятной магнитуды Mв, в зависимости от размера зоны ВОЗ L (км), рекомендуется использовать соотношение: Mв = lg L + 5,0, а для оценки предельной магнитуды Mпр - соотношение: Mпр = 0,5 · lg L + 6,75. Согласно эмпирическим сейсмотектоническим данным величина Mпр контролирует максимально возможную магнитуду землетрясения для зон ВОЗ разной протяженности.

Данные зависимости получены с учетом соотношения протяженности зоны ВОЗ и максимального размера очага, приуроченного к данной зоне, равного коэффициенту подобия kп, и их рекомендуется использовать, как правило, при оценке прогнозных пределов для условий всестороннего деформирования.

14. На основании анализа генеральной совокупности сейсмотектонических данных о рассеянии магнитуд и параметров (размер, амплитуда подвижки и деформация) очага и сейсмогенных дислокаций также получены эмпирические зависимости для оценки магнитуды M с учетом протяженности зоны ВОЗ Lз (км) и упругого предела. Применительно к задачам безопасного размещения и эксплуатации ОИАЭ рекомендуется учитывать два упругих предела eэф ~ 3 · 10-5 и emax = 10-3, контролирующих диапазон возможного изменения Mmax при прочих равных условиях:

для эффективного упругого предела eэф ~ 3 · 10-5:

Mmax = 1,5lg Lз + 3,25 (4)

и для максимального упругого предела emax = 10-3:

Mmax = 1,5lg Lз + 4,25. (5)

Эти эмпирические зависимости также получены с учетом отношения протяженности зоны ВОЗ к максимальному размеру очага, равного коэффициенту подобия kп ~ 3,2.

15. Неопределенность оценок магнитуд согласно зависимости (4) настоящего приложения и аналитическому соотношению (1) (раздел V настоящего Руководства по безопасности) определяется особенностями учета геометрических размеров очагов землетрясений и ее рекомендуется, как и нелинейность графиков повторяемости магнитуд, учитывать при оценке сейсмической опасности.

16. При сравнении прогнозных пределов графиков повторяемости, приведенных к одному году и рассчитанных для территории района и площадки размещения ОИАЭ (принятой в качестве единичной площади), с наблюденными графиками повторяемости, рассчитанными для территории наблюдения площадью Sнаб (км2), последние рекомендуется также приводить к одному году и единичной площади с учетом отношения площади территории района и площадки размещения ОИАЭ к площади наблюдения землетрясений.

17. При оценке наблюденных графиков повторяемости важно учитывать период представительности наблюдений для разных диапазонов магнитуд, исторических и инструментальных данных о землетрясениях района, включая палеоземлетрясения, и радиус представительности регистрации землетрясений и микроземлетрясений для разных диапазонов магнитуд, устанавливаемый для используемой системы сейсмического мониторинга.