(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４面の外壁より平断面矩形状に形成された建屋胴部とその上方を覆う屋根とを備える原子力プラント建屋であって、前記屋根が、複数の多角形平板状のスラブの外周同士を隣接させてつなぎ合わせて、全体で周辺部よりも中央部が高くなるように構成したシェル構造を有し、かつ前記建屋胴部の隅部に、互いに隣接する前記外壁同士を跨ぎ又は前記屋根と前記外壁とを跨ぐ火打ち壁を設けたことを特徴とする原子力プラント建屋の構造。
【請求項２】
前記隅部に、前記屋根の一部として水平スラブが形成されることを特徴とする請求項１記載の原子力プラント建屋の構造。
【請求項３】
前記隅部に、前記屋根の一部として切り欠き部が形成されることを特徴とする請求項１記載の原子力プラント建屋の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラント建屋の構造に係り、特に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に用いられる建屋の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在我が国で使用されている軽水炉としては、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）と沸騰水型原子炉（ＢＷＲ:Boiling Water Reactor）の２種類がある。
【０００３】
加圧水型原子炉の格納容器としては、耐圧機能を付与すべく円筒形状のものが用いられる。従って、その上部構造は、前記円筒部分を覆うべく半球形（ドーム型）に形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これに対して、沸騰水型原子炉に用いられる建屋では耐圧機能を付与する必要がないため、建物建設の容易さ等の理由から建物胴部は平断面矩形状とされる。
【０００５】
このため、沸騰水型原子炉を用いる原子力プラント建屋の屋根は、一般に、上記矩形状の建物胴部の上方を覆うべく平面状または凸型の三次元形状に形成される（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００６】
この屋根は、軽量化を図るために鉄骨トラス構造であり、その材質は鉄筋コンクリートまたは鉄板で構成される。
【０００７】
上述した原子力プラント建屋は、一般的に大型民間航空機や戦闘機の落下などの飛来物を確率的に考慮する必要の無い地点に立地される。
【０００８】
従って、従来の原子力プラント建屋は、設計条件として航空機衝突を考慮していなかった。
【０００９】
しかしながら、確率的に考慮する必要のある地点に立地する場合や、テロなどを想定して航空機落下を設計条件として考慮する必要がある場合は、飛来物衝突時に原子力プラントの安全機能を担保できない可能性がある。
【００１０】
安全機能を担保する対応例として、安全機能を有する系統・機器を収納する建屋に対して飛来物が衝突した場合、貫通や裏面剥離などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で建屋を構成することが考えられる。
【００１１】
飛来物が衝突した場合に充分な建屋構造の厚さについては多くの条件に依存するが、エンジン衝突による裏面剥離限界厚さの評価式であるＣｈａｎｇ式を用いると、コンクリート強度が３０メガパスカル、直角衝突の場合に余裕代を含めて必要厚は最大２．０ｍとの計算結果となる。現実には、飛来物が建屋屋根に垂直方向から衝突する可能性は無いにしても、飛来物が衝突した場合に充分な建屋構造の厚さとして１．５ｍ程度は必要と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１５７７４４号公報（図４、図６）
【特許文献２】特開２００１−４２０７６号公報（図１４）
【特許文献３】特開平２−２８１１９２号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
沸騰水型原子炉用建屋の最上階は、大空間である運転操作床であるため、運転操作床の中心付近に屋根への支柱を設置することは原子炉建屋の構造上不可能である。
【００１４】
しかしながら、このような屋根下部の中心付近に支柱を設置しない原子力プラント建屋の場合、飛来物衝突による貫通や裏面剥離などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で建屋を構成しようとすると、従来形状の平面状または凸型の三次元形状の屋根では、増加した厚みの屋根の自重のために撓みが生じ、構造上の成立性が低くなってしまう課題があった。
【００１５】
一方、半球形（ドーム型）形状の屋根では、加圧水型原子炉のように胴部が円筒形の場合には構造上容易に形成できるが、建屋胴部が矩形の場合には建屋胴部と屋根部の接合部分の不整合のために、やはり建物構造上の成立性が低くなってしまう課題があった。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、建屋胴部が平断面矩形状でありかつ建屋最上階の中心付近に屋根構造のための支柱を設置することが不可能な沸騰水型原子炉用建屋において、飛来物衝突による損傷などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で構成できる建屋の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明の原子力プラント建屋の構造は、４面の外壁より平断面矩形状に形成された建屋胴部とその上方を覆う屋根とを備える原子力プラント建屋であって、前記屋根が、複数の多角形平板状のスラブの外周同士を隣接させてつなぎ合わせて、全体で周辺部よりも中央部が高くなるように構成したシェル構造を有し、かつ前記建屋胴部の隅部に、互いに隣接する前記外壁同士を跨ぎ又は前記屋根と前記外壁とを跨ぐ火打ち壁を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、建屋胴部が平断面矩形状でありかつ建屋最上階の中心付近に屋根構造のための支柱を設置することが不可能な沸騰水型原子炉用建屋においても、飛来物衝突による損傷などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造を示す斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線切断断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線切断断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋の火打ち壁の構造を模式的に示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造を示す斜視図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線切断断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造を示す断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した場合の平面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る原子力プラント建屋の建設工法を示す一部断面図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程、（ｄ）は第４工程、（ｅ）は第５工程、（ｆ）は第６工程を示す。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る原子力プラント建屋の建設工法を示す一部断面図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程、（ｄ）は第４工程、（ｅ）は第５工程、（ｆ）は第６工程、（ｇ）は第７工程を示す。
【図１１】本発明の第４及び第５の実施の形態に係る原子力プラント建屋の建設工法における屋根部分の施工手順を示す平面図である。
【図１２】屋根部分の他の施工手順を示す平面図である。
【図１３】屋根部分のさらに異なる施工手順を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る原子力プラント建屋の構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造の斜視図を示す。また、図２、図３に、それぞれ図１のＩＩ−ＩＩ線切断断面図、及びＩＩＩ−ＩＩＩ線切断断面図を示す。
【００２４】
この原子力プラント建屋１０は、４枚の平板状の外壁５で形成される平断面形状が正方形の空間の上部を、約６０ｍ四方の寸法を有した多面平板シェル構造の屋根が被覆している。即ち、屋根は、中央部分に位置する屋根水平スラブ１と、その周囲に配列される屋根斜めスラブ２と、屋根水平スラブ１の斜め位置に配列されるコーナー斜めスラブ３と、コーナー斜めスラブ３の端部でかつ屋根の４隅に配されるコーナー水平スラブ４とを備えている。
【００２５】
屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ２、コーナー斜めスラブ３、及びコーナー水平スラブ４は、それぞれ厚さ約１．５ｍの鉄筋コンクリート板で形成されている。また、外壁５は、厚さ約２ｍの鉄筋コンクリート板で形成されている。
【００２６】
また、この原子力プラント建屋１０では、図２に示すように、平断面正方形状の建屋胴部のコーナーである４隅で、コーナー水平スラブ４の下部に、鉄筋コンクリート製の火打ち壁６が設けられている。更に、図３に示すように、平断面正方形状の建屋胴部の中央では、建物壁７が形成されている。
【００２７】
火打ち壁６は、図４に示すように、平板状をなし、両外壁５で形成されるコーナーで両外壁５に固定されて形成される。火打ち壁６は、外壁５と同様に、厚さ約２ｍの鉄筋コンクリート板で形成することができる。なお、火打ち壁６の形状は、平板状のみならず、図４のコーナーの空間を埋めるべく、平断面が直角三角形である三角柱状であってもよい。
【００２８】
この原子力プラント建屋１０は、この火打ち壁６及び外壁５によって、屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ２、コーナー斜めスラブ３、及びコーナー水平スラブ４の自重を支える構造となっている。
【００２９】
このように構成された原子力プラント建屋１０では、屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ２、及びコーナー斜めスラブ３の配列により強度上有利なドーム型に近い形状特性を持ち、コーナー水平スラブ４、火打ち壁６が外壁５の面外変形を拘束する。また、上記のように、屋根の自重を建物外壁５および外周付近の火打ち壁６で支えている。
【００３０】
従って、本実施の形態の原子力プラント建屋１０によれば、屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ２、コーナー斜めスラブ３及びコーナー水平スラブ４の厚さを約１．５ｍと厚く形成することが可能となる。
【００３１】
よって、建屋胴部が平断面矩形状でありかつ建屋最上階の中心付近に屋根構造のための支柱を設置することが不可能な沸騰水型原子炉用建屋においても、飛来物衝突による損傷などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で構成することが可能となる。
【００３２】
また、平板のみで構成される屋根構造であるので、強度増加のための鉄筋を挿入し易く、建設性および成立性を持った構造上の要求を満たす原子力プラント建屋構造とすることができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図５に本発明の第２の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造の斜視図を、図６に図５のＶＩ−ＶＩ線切断断面図を示す。
【００３４】
本実施の形態に係る原子力プラント建屋２０は、図１における原子力プラント建屋１０の四隅に配されているコーナー水平スラブ４の代わりに、切り欠き部１７を形成し、その切り欠き部１７を火打ち壁６’で支持し、さらに４面の外壁５との隣接部に側面斜めスラブ１８を設けて屋根全体として緩やかに変形する形状とした以外は、第１の実施の形態と同様に形成されている。
【００３５】
本実施の形態に係る原子力プラント建屋２０においては、屋根の自重を均一に分散させて外壁５および火打ち壁６で支えることができる。
【００３６】
従って、本実施の形態の原子力プラント建屋２０によれば、屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ２及びコーナー斜めスラブ３の厚さを約１．５ｍと厚く形成することが可能となる。
【００３７】
よって、第１の実施形態に係る原子力プラント建屋１０と同様に、建屋胴部が平断面矩形状でありかつ建屋最上階の中心付近に屋根構造のための支柱を設置することが不可能な沸騰水型原子炉用建屋においても、飛来物衝突による損傷などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で構成することが可能となる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図７に本発明の第３の実施の形態に係る原子力プラント建屋の構造の断面図を、図８に図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断して上方から見た平面図を示す。
【００３９】
この建屋構造３０は、４枚の平板状の外壁５で形成される平断面形状が正方形の空間の上部を、約６０ｍ四方の寸法を有した四角錘台形状の屋根が被覆している。屋根は、中央部分に位置する正方形状の屋根水平スラブ１と、その周囲に配列された台形状の屋根斜めスラブ８とを備えて四角錘台形状をなしている。
【００４０】
また、屋根水平スラブ１、屋根斜めスラブ８は、それぞれ厚さ約１．５ｍの鉄筋コンクリート板で形成されている。また、外壁５は、厚さ約２ｍの鉄筋コンクリート板で形成されている。
【００４１】
更に、この建屋構造３０は、図８で示すように、外壁５の対向面同士に対向面引張材１１が張設されている。
【００４２】
対向面引張材１１は、図中上下方向に張設される引張材１１ａと、図中左右方向に張設される引張材１１ｂとからなり、これらは互いに天井からの位置をずらして張設されている。
【００４３】
更に、４枚の外壁５で形成される建屋胴部のコーナーには、角を挟んで隣接する外壁５を引張る火打ち材１３が張設されている。
【００４４】
対向面引張材１１と火打ち材１３は、Ｈ形鋼による鉄骨材で形成される。
【００４５】
対向面引張材１１は、例えば、梁幅：６００ｍｍ、梁成：１６００ｍｍ、ウェブ厚：２５ｍｍ、フランジ厚：４０ｍｍのＨ形鋼を用いて形成される。
【００４６】
なお、対向面引張材１１と火打ち材１３は、Ｈ形鋼のみに限定されず、例えば丸棒等であっても良い。
【００４７】
この建屋構造３０は、対向面引張材１１および火打ち材１３で外壁５の面外変形を拘束する。
【００４８】
従って、本実施の形態によれば、屋根水平スラブ１及び屋根斜めスラブ８の厚さを約１．５ｍと厚く形成することが可能となる。
【００４９】
よって、建屋胴部が平断面矩形状でありかつ建屋最上階の中心付近に屋根構造のための支柱を設置することが不可能な沸騰水型原子炉用建屋においても、飛来物衝突による損傷などが発生しない充分な厚さを持った壁や天井で構成することが可能となる。
【００５０】
また、第１の実施の形態より単純な形状の建屋構造であるので、建設性および成立性を持った構造上の要求を満たす原子力プラント建屋構造とすることができる。
【００５１】
（第４の実施の形態）
図９に、第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋の建設工法の一例を示す。
【００５２】
まず、（ａ）に示すように、外壁５及び建物壁７を施工する。
【００５３】
次に、（ｂ）に示すように、外壁５及び建物壁７に、鉄製の仮設支柱１４を設置する。
【００５４】
更に、（ｃ）に示すように、仮設支柱１４上にＨ形鋼からなる屋根鉄骨１６を敷設する。
【００５５】
次に、（ｄ）、（ｅ）に示すように、屋根スラブを外壁５側から分割して施工する。即ち、（ｄ）に示すように、まず壁５側から屋根斜めスラブ２を設置後、（ｅ）に示すように、屋根水平スラブ１を配置する。
【００５６】
最後に、（ｆ）に示すように、仮設支柱１４及び屋根鉄骨１６を撤去して、図３に示す第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋を建設する。
【００５７】
なお、（ｆ）において、仮設支柱１４のみを撤去し、屋根鉄骨１６を残しても良い。
【００５８】
本実施の形態の建設工法では、天井クレーンのような大型装置を用いることがなく、簡易に原子力プラント建屋を建設することができる。
【００５９】
（第５の実施の形態）
図１０に、第１の実施の形態に係る原子力プラント建屋の他の建設工法の例を示す。なお、第４の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
まず、（ａ）に示すように、外壁５及び建物壁７を施工する。
【００６１】
次に、（ｂ）に示すように、建物壁７に、クレーン９を設置する。クレーン９は、建物壁７上に形成されたレール１２に沿って、紙面の垂直方向に移動可能に設置される。
【００６２】
次に、（ｃ）に示すように、建物壁７及びクレーン９上に仮設支柱１５を設置し、更に、（ｄ）に示すように、仮設支柱１５上にＨ形鋼からなる屋根鉄骨１６を敷設する。
【００６３】
次に、（ｅ）、（ｆ）に示すように、屋根スラブを壁５側から分割して施工する。即ち、（ｅ）に示すように、まず壁５側から屋根斜めスラブ２を設置後、（ｆ）に示すように、屋根水平スラブ１を配置する。
【００６４】
最後に、（ｇ）に示すように、仮設支柱１５及び屋根鉄骨１６を撤去して完成させる。
【００６５】
なお、（ｇ）において、仮設支柱１４のみを撤去し、屋根鉄骨１６を残しても良い。
【００６６】
本実施の形態においては、屋根スラブ施工時に天井クレーン９を支持構造の一部としている。よって、天井クレーン９を支持構造の一部とすることで運転操作床の中心付近に屋根への支柱を設置する必要のない工法が可能になる。
【００６７】
（その他の実施の形態）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、シェル構造として多面平板状のものを示したが、この形状には限定されず、球状のものも含まれる。
【００６８】
また、第４及び第５の実施の形態では、図１１に示すように、屋根斜めスラブ２を施工後、屋根水平スラブ１を施工する２段階施工としたが、図１２にしめすように、屋根斜めスラブ２を第１施工２１と第２施工２２に分けて施工後、屋根水平スラブ１を施工する第３施工２５を行っても良い。更に、屋根斜めスラブ２を図１３に示すような形状で第１施工２３を行った後、第２施工２４を行っても良い。
【００６９】
更に、第４及び第５の実施の形態では、第１の実施の形態の原子力プラント建屋の建設工法を示したが、第２、第３の実施の形態の原子力プラント建屋の建設工法にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…屋根水平スラブ、２…屋根斜めスラブ、３…コーナー斜めスラブ、４…  コーナー水平スラブ、５…外壁、６，６’…火打ち壁、７…建物壁、８…屋根斜めスラブ、９…クレーン、１０…原子力プラント建屋、１１…対向面引張材、１１ａ、１１ｂ…引張材、１２…レール、１３…火打ち材、１４、１５…仮設支柱、１６…屋根鉄骨、１７…切り欠き部、１８…側面斜めスラブ、２０…原子力プラント建屋、２１、２３…第１施工、２２、２４…第２施工、２５…第３施工、３０…原子力プラント建屋
【図１】
0005433347.tif 000002
【図２】
0005433347.tif 000003
【図３】
0005433347.tif 000004
【図４】
0005433347.tif 000005
【図５】
0005433347.tif 000006
【図６】
0005433347.tif 000007
【図７】
0005433347.tif 000008
【図８】
0005433347.tif 000009
【図９（ａ）】
0005433347.tif 000010
【図９（ｂ）】
0005433347.tif 000011
【図９（ｃ）】
0005433347.tif 000012
【図９（ｄ）】
0005433347.tif 000013
【図９（ｅ）】
0005433347.tif 000014
【図９（ｆ）】
0005433347.tif 000015
【図１０（ａ）】
0005433347.tif 000016
【図１０（ｂ）】
0005433347.tif 000017
【図１０（ｃ）】
0005433347.tif 000018
【図１０（ｄ）】
0005433347.tif 000019
【図１０（ｅ）】
0005433347.tif 000020
【図１０（ｆ）】
0005433347.tif 000021
【図１０（ｇ）】
0005433347.tif 000022
【図１１】
0005433347.tif 000023
【図１２】
0005433347.tif 000024
【図１３】
0005433347.tif 000025