(57)【要約】【課題】  原子力発電所内に設置する非常用水源を貯蔵する平底円筒タンクにおいて、タンク内貯蔵水を水抜きせずに耐震補強を行うことができる平底円筒タンクの耐震補強装置及びその補強方法を提供する。【解決手段】  原子力発電所内にコンクリートにて形成された基礎台上にボルトで固定された底板と、この底板上に円筒状の胴体とからなる平底円筒タンクの耐震補強装置であって、前記底板の外周に位置する前記基礎台に取り付けられた耐震補強基礎ボルトに耐震補強底板を固定し、この耐震補強底板と前記底板を溶接にて取付けるとともに、前記耐震補強底板の耐震補強ボルトと前記底板の前記ボルトとが二列になるように円周上に配置したものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所内にコンクリートにて形成された基礎台上にボルトで固定された底板と、この底板上に円筒状の胴体とからなる平底円筒タンクの耐震補強装置であって、
前記底板の外周に位置する前記基礎台に取り付けられた耐震補強基礎ボルトに耐震補強底板を固定し、この耐震補強底板と前記底板を溶接にて取付けるとともに、
前記耐震補強底板の耐震補強ボルトと前記底板の前記ボルトとが二列になるように円周上に配置したことを特徴とする平底円筒タンクの耐震補強装置。
【請求項２】
請求項１記載の平底円筒タンクの耐震補強装置において、
前記耐震補強底板と前記底板との溶接部の直下に位置する前記基礎台に空間を設けたことを特徴とする平底円筒タンクの耐震補強装置。
【請求項３】
請求項１記載の平底円筒タンクの耐震補強装置において、
前記耐震補強底板に耐震補強ベースと耐震補強リブで構成される耐震補強リングを取付けるとともに、この耐震補強リングを前記胴体の外周に固定したことを特徴とする平底円筒タンクの耐震補強装置。
【請求項４】
請求項１及び２記載のいずれかに記載の平底円筒タンクの耐震補強装置において、
前記耐震補強底板をＬ型耐震補強底板としたことで、裏当板又は空間が不要となることを特徴とする、平底円筒タンクの基礎ボルトの耐震補強方法。
【請求項５】
請求項１記載の平底円筒タンクの耐震補強装置において、
前記Ｌ型耐震補強底板は前記基礎台とは反対方向に直立する立ち上がり部を設けたことを特徴とする平底円筒タンクの耐震補強装置。
【請求項６】
工場にて該当する平底円筒タンクに合致する耐震補強底板を製造ステップと、
製造された耐震補強底板を既存に平底円筒タンクの現場まで搬送するステップと、
耐震補強底板を基礎台に埋設された耐震補強基礎ボルトに挿入して固定するステップと、
耐震補強底板と既存の底板を溶接するステップと、
終了した耐震補強の耐震強度評価を行い、ＯＫであれば工事を終了し、ＮＧであれば耐震補強底板に耐震補強リングを追加するステップ、
とからなることを特徴とする平底円筒タンクの耐震補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所内に設置する非常用水源を貯蔵する平底円筒タンクの耐震補強装置及びその補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所内の屋外に設置されている平底円筒タンクは、耐震設計が行われた構造となっている。
【０００３】
近年、平底円筒タンクにおいては、東日本大震災を契機に地震震度の見直しによる高耐震性構造の設計及び津波対策構造の設計が要求されている。
【０００４】
屋外設置の平底円筒タンクのうち、既に設置されているタンクは、高耐震性構造及び津波対策構造になっていないため対策補強工事が必要になる。しかしながら、原子力発電所内に設置されているタンクのうち非常用水源を貯蔵する平底円筒タンクは、タンク内貯蔵水を長期間水抜きすることができないため、タンク一式取替えが困難であった。
【０００５】
また、タンク内貯蔵水を水抜きせずに、溶接による対策補強工事は不可能であった。
【０００６】
なお、平底円筒タンクの耐震補強部材に関連する従来技術としては特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５９−３８１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
大型平底円筒タンクの耐震補強方法として、基礎ボルトの増設及び胴体の補強を行うものである。
【０００９】
しかしながら施工するにあたって、以下のような問題も生じてしまう。
１．底板と耐震補強底板を溶接する際の熱により、基礎台として使用しているコンクリートが割れてしまうため溶接による取付けが不可能となってしまう。
２．タンク内貯蔵水を長期間水抜きすることができない。また、タンク内貯蔵水を水抜きせずに、胴体の周囲に取付ける耐震補強部材を溶接することは不可能である。
３．底板の外径が大きいため、底板と外面に取付ける耐震補強部材との間に隙間が発生してしまい、溶接による取付けが困難となってしまう。
【００１０】
これに対し特許文献１は平底円筒タンクの胴体を構成する側板の基礎台と接する部分に基礎台を拘束する部材を取り付ける耐震補強を施す技術が記載されている。これにより特許文献１は地震による水平方向の力を耐震補強部材で受けるようにしている。しかしながら特許文献１は既存の平底円筒タンクにおいてもこの耐震補強が可能かについて記載がない。したがって、仮に既存の平底円筒タンクに耐震補強を実施する場合は、貯蔵水を抜かないと耐震補強の工事はできないものと予想される。
【００１１】
そこで本発明の目的は、耐震性が十分でない従来の平底円筒タンクに対して、タンク内貯蔵水を水抜きせずに、溶接による耐震補強させることができる平底円筒タンクの耐震補強装置及びその補強方法を提供することにある。
【００１２】
提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、原子力発電所内にコンクリートにて形成された基礎台上にボルトで固定された底板と、この底板上に円筒状の胴体とからなる平底円筒タンクの耐震補強装置であって、前記底板の外周に位置する前記基礎台に取り付けられた耐震補強基礎ボルトに耐震補強底板を固定し、この耐震補強底板と前記底板を溶接にて取付けるとともに、前記耐震補強底板の耐震補強ボルトと前記底板の前記ボルトとが二列になるように円周上に配置したことを特徴とする。
【００１４】
また上記課題を解決するために本発明は、工場にて該当する平底円筒タンクに合致する耐震補強底板を製造ステップと、製造された耐震補強底板を既存に平底円筒タンクの現場まで搬送するステップと、耐震補強底板を基礎台に埋設された耐震補強基礎ボルトに挿入して固定するステップと、耐震補強底板と既存の底板を溶接するステップと、終了した耐震補強の耐震強度評価を行い、ＯＫであれば工事を終了し、ＮＧであれば耐震補強底板に耐震補強リングを追加するステップ、とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐震性が十分でない従来の平底円筒タンクに対して、タンク内貯蔵水を水抜きせずに、溶接による耐震補強させることができる平底円筒タンクの耐震補強装置及びその補強方法を提供できる。
【００１６】
上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】平底円筒タックの概略を説明するための斜視図である。
【図２】図１を上から見た上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る平底円筒タンク本体の上面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る平底円筒タンク本体の断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る平底円筒タンク本体の斜視図である。
【図９】本発明の実施例３に係る平底円筒タンク本体の上面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】本発明に係る平底円筒タンクの耐震補強方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る平底円筒タンク本体の概略を図１〜図３を使って説明する。
【００１９】
図１は平底円筒タックの概略を説明するための斜視図である。
【００２０】
図２は図１を上から見た上面図である。
【００２１】
図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１、図２、図３において、平底円筒タンク本体１は直径約１５ｍ、高さ約１５ｍの大きさとなっており、本実施例では原子力発電所で使用される冷却水の貯蔵用タンクとなっている。この平底円筒タンク本体１は胴体２部分と底板３部分とで構成されている。底板３は図２に示すように胴体２の底面にリング状に取り付けられている。貯蔵タンク本体１の内部には図３に示すように貯蔵水４が収納されている。この貯蔵水４は非常用水源として常に貯蔵しておく必要がある。
【００２３】
底板３は図３に示すように基礎台５にあらかじめ埋設された基礎ボルト６（アンカーボルトともいう）で挿入されて固定される。基礎台５はコンクリートで構成されており、基礎台５に埋設された基礎ボルト６に底板３を挿入した後ナット６ａを締め付けて底板３が固定されるようになっている。
【００２４】
図３において、例えば平底円筒タンク本体１に対して水平方向地震力Ｆ１が働いたとすると、基礎ボルト６には引張応力σ１とせん断応力τ１が発生するとともに、平底円筒タンク本体１に対しては内部の貯蔵水４とともに転倒モーメントＭ１が発生することになる。
【００２５】
そのため、平底円筒タンク本体１の基礎台５は引張応力σ１とせん断応力τ１によって基礎ボルト６ごと剥がれてしまうことになる。その状態から津波が発生した場合には平底円筒タンク本体１は浮き上がり、流されてしまうことになる。
【００２６】
ところで、これから新たに建造される平底円筒タンク本体は当然耐震補強対策に基づく設計が施されることになる。しかし、既に建造された平底円筒タンク本体については上述したように、底板と耐震補強底板を溶接するなどして耐震補強工事が行われることになる。しかしながら、溶接する際の熱により、基礎台として使用しているコンクリートが割れてしまう可能性がある。また、平底円筒タンクは原子力発電機器の非常用水源であるため、タンク内から貯蔵水を長期間水抜きすることができない。また、タンク内貯蔵水を水抜きすることなく溶接による胴体周囲への耐震補強部材取付けは不可能である。
【００２７】
このように、既に稼働中の平底円筒タンク本体に対する耐震補強工事には制約があった。
【００２８】
そこで、本発明の発明者らはタンク内の貯蔵水を抜くことなく、簡単に耐震補強工事を行うことが可能な地震対策を種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。
【００２９】
以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。
【実施例１】
【００３０】
図４は本発明の実施例１に係る平底円筒タンク本体の上面図である。
【００３１】
図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３２】
なお、図４、図５では図１〜図３で使用した番号と同じ番号は同一物であるため、本図ではその説明は省略する。
【００３３】
図４、図５において、平底円筒タンク本体１の底面に取り付けられた底板３の外周には耐震補強底板７が取り付けられている。この耐震補強底板７は複数個に分割されて形で製造されている。
【００３４】
本実施例による耐震補強底板７は４分割された状態で工場で製造され、現場までトラック輸送されて既存の平底円筒タンク本体１に取り付けられる。本実施例では耐震補強底板７を４分割して製造しているが、タンク本体の大きさいによっては４分割以上或いは以下であっても良く、分割数が限定されるものではない。
【００３５】
図５のＡ部拡大図において、耐震補強底板７は耐震補強基礎ボルト８と耐震補強基礎ナット８ａによって既在の基礎台５に後打ちされる構成となっている。耐震補強底板７と既存の底板３とは溶接部９で示すように現場で溶接接合される。
【００３６】
耐震補強底板７と既存の底板３とが溶接される溶接部９の直下に位置する基礎台５には空間１０が設けられている。この空間１０は溶接部９の直下に位置する基礎台５に溶接の熱（1300℃〜1500℃）が伝わって広がり、溶接部９周辺のコンクリートが割れないようにするためである。本実施例では空間１０としたが、断熱性の良い例えばセラミック板でも良く、溶接による熱がコンクリートに伝わり難い材料であれば何でも良い。なお、溶接部９の直下に空間や断熱部材を収納できない場合は、熱を上部に逃がす構造としても良い。
【００３７】
耐震補強底板７は基礎台５に埋設された耐震補強基礎ボルト８に挿入され、その後耐震補強基礎ナット８ａを締め付けることによって固定される。
【００３８】
なお、図４に示すように、本実施例の耐震補強底板７は１本の耐震補強基礎ボルト８で基礎台４に固定している。しかし、これは図面の見やすさの関係から他の基礎ボルトを省略したものである。したがって、本実施例は地震と津波に耐え得る本数の基礎ボルトを使用することは言うまでもない。
【００３９】
このように本実施例によれば、耐震補強底板７を底板３に取付けたことで、基礎ボルト６と耐震補強基礎ボルト８の配置が円周二列となり、荷重を受け持つボルト本数が増えることになる。そのため、基礎ボルト３への水平方向地震力Ｆ２による引張応力σ２１及びせん断応力τ２１を許容値内にできる。
【００４０】
従来の水平方向地震力Ｆ１と同じ力が水平方向地震力Ｆ２に働いた場合、本発明の耐震補強基礎ボルト８と従来の基礎ボルト６で発生する応力を受け持つため、従来の基礎ボルト６に発生する引張応力σ２１とせん断応力τ２１は小さくなる。
σ１＞σ２１
τ１＞τ２１
地震震度見直しにより、水平方向地震力Ｆ２が従来の水平方向地震力Ｆ１より大きくなった場合、従来の基礎ボルト３と耐震補強基礎ボルト６に引張応力σ２１、σ２２及びせん断応力τ２１、τ２２が発生する。
【００４１】
なお、水平方向地震力Ｆ２の大きさによって、引張応力σ２１、σ２２及びせん断応力τ２１、τ２２を許容値内にするために、耐震補強基礎ボルト８を増やすことで対応が可能となる。
【００４２】
このように本発明によれば、水平方向地震力Ｆ２が平底円筒タンク本体に働いた場合、その荷重を受け持つ基礎ボルト６の耐震性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００４３】
次に実施例２を図にしたがって説明する。
【００４４】
図６は本発明の実施例２に係る平底円筒タンク本体の断面図である。
【００４５】
図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４６】
図８は本発明の実施例２に係る平底円筒タンク本体の斜視図である。
【００４７】
なお、図６、図７、図８では図１〜図３で使用した番号と同じ番号は同一物であるため、本図ではその説明は省略する。
【００４８】
図６、図７、図８において、本実施例は耐震補強底板７に耐震補強リング１１と耐震補強リブ１１a及び耐震補強ベース１１bを用いて胴体２の耐震補強を行ったものである。
【００４９】
つまり、平底円筒タンク本体１の底面に取り付けられた底板３の外周に耐震補強底板７が取り付けられている。この耐震補強底板７は実施例１と同じように複数個に分割され、それぞれの耐震補強底板７には耐震補強リブ１１ａを有する耐震補強リング１１が耐震補強ベース１１bを介して固定されている。また、耐震補強リング１１の両端部には耐震補強リングフランジ１１ｃが形成されており、それぞれの耐震補強リングフランジ１１ｃをボルト１２で連結することによって円形形状となり、平底円筒タンク本体１の胴体２の周囲に設置可能となっている。
【００５０】
これにより、本実施例はタンク内貯蔵水１３を水抜きすることなく胴体２の周囲に耐震補強リング１１を設置することが可能である。
【００５１】
耐震補強リング１１は従来の底板３を固定する基礎ボルト３に固定することもできるが、耐震補強底板７を固定する耐震補強基礎ボルト８に耐震補強ベース１１bを介して固定することでより強固に固定することができる。
【００５２】
耐震補強底板７と既存の底板３とが溶接される溶接部９の直下に位置する基礎台５には空間１０が設けられている。この空間１０は溶接部９の直下に位置する基礎台５に溶接の熱（1300℃〜1500℃）が伝わって広がり、溶接部９周辺のコンクリートが割れないようにするためである。本実施例では空間１０としたが、断熱性の良い例えばセラミック板でも良く、溶接による熱がコンクリートに伝わり難い材料であれば何でも良い。なお、溶接部９の直下に空間や断熱部材を収納できない場合は、熱を上部に逃がす構造としても良い。
【００５３】
図８において、本実施例による耐震補強リング１１はハッチングで示した一体形状の耐震補強部材となっており、工場で製造される。工場で製造された耐震補強リング１１は平底円筒タンク本体１の胴体２を一周する大きさに分割（本実施例では４分割）された形で製造される。完成した耐震補強リング１１は現場までトラック輸送されて既存の平底円筒タンク本体１に取り付けられる。
【００５４】
図６に示すように、本実施例の耐震補強リング１１は４分割されているが、タンク本体の大きさによっては４分割以上或いは以下であっても良く、限定されるものではない。
【００５５】
図７において、水平方向地震力Ｆ２が働いた場合、胴体２には転倒モーメントＭ２が作用する。地震震度見直しにより、転倒モーメントＭ２が従来の転倒モーメントＭ１より大きくなった場合、本発明の耐震補強リング９、耐震補強リブ９a及び耐震補強ベース９bが転倒防止モーメントｍとなり、胴体２に作用する転倒モーメントＭは小さくなる。
Ｍ２−ｍ＝Ｍ
耐震補強リング９が胴体２を支持することで、水平方向地震力Ｆ２により、転倒モーメントＭを低減することができる。
【００５６】
また、耐震補強リング９による胴体２への転倒モーメントＭを低減させることができることから、実施例１の耐震補強基礎ボルト６による引張応力σ２１及びせん断応力τ２１を低減させることができる。
【実施例３】
【００５７】
次に実施例３を図にしたがって説明する。
【００５８】
図９は本発明の実施例３に係る平底円筒タンク本体の上面図である。
【００５９】
図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【００６０】
なお、図９、図１０では図１〜図３で使用した番号と同じ番号は同一物であるため、本図ではその説明は省略する。
【００６１】
図９、図１０において、本実施例は上記実施例１及び実施例２の応用例として、平底円筒タンク本体１にＬ型耐震補強底板１３と耐震補強基礎ボルト８用いて耐震補強を施したものである。
【００６２】
即ち本実施例は、実施例１及び実施例２で使用した耐震補強底板７を、Ｌ型耐震補強底板１３にしたものである。
【００６３】
図１０に示すように、耐震補強基礎ボルト８は基礎台５に埋設され、複数に分割されて製造されたＬ型耐震補強底板１３を耐震補強競うボルト８に挿入して耐震補強基礎ナット８ａで固定されている。Ｌ型耐震補強底板１３は基礎台５とは逆方向に立ち上がった立ち上がり部１３ａを有している。
【００６４】
このＬ型耐震補強底板１３は溶接部９のように底板３にすみ肉溶接によって固定されている。実施例１及び実施例２では溶接の熱による基礎台５の割れを防止するために溶接部９の直下に空間１０設けた。しかし本実施例ではＬ型耐震補強底板１３はすみ肉溶接としたため、基礎台５として使用しているコンクリートに与えるすみ肉溶接８の熱が低く、基礎台４に裏当板又は空間７を設けなくても良い。またすみ肉溶接による熱がＬ型耐震補強底板１３に伝熱したとしても熱は立ち上がり部１３ａ方向に伝熱するため基礎台５を構成するコンクリートが割れることはない。
【００６５】
なお、耐震補強リング１１の取付けについては、実施例２と同じであるため、その説明は省略する。
【００６６】
本実施例は実施例１と同様に、Ｌ型耐震補強底板１３を底板３に取付けたことで、基礎ボルト６と耐震補強基礎ボルト８の配置が円周二列となり、荷重を受け持つボルト本数が増えるため、基礎ボルト３への水平方向地震力Ｆ２による引張応力σ２１及びせん断応力τ２１を許容値内にできる。
【００６７】
また、実施例２同様、耐震補強リング９が胴体２を支持することで、胴体２への水平方向地震力Ｆ２による転倒モーメントＭを低減することができる。
【００６８】
次に、平底円筒タンクの耐震補強方法を図１１のフローチャートを使って説明する。
【００６９】
図１１において、
１．工場にて該当する平底円筒タンクに合致する耐震補強底板を製造する（ステップ１０１）。
２．製造された耐震補強底板を既存に平底円筒タンクの現場まで搬送する（ステップ１０２）
３．耐震補強底板を基礎台に埋設された耐震補強基礎ボルトに挿入して固定する（ステップ１０３）
４．耐震補強底板と既存の底板を溶接する（ステップ１０４）
５．終了した耐震補強の耐震強度評価を行い、ＯＫであれば工事終了、ＮＧであればステップ１０６に進む（ステップ１０５）
６．ＮＧであった場合、耐震補強底板に耐震補強リングを追加する（ステップ１０６）
以上のごとく本発明によれば、工場で該当する平底円筒タンクの大きさや耐震補強に見合った耐震補強部材を製造し、現場で組み立てることができるため短時間で高精度な耐震補強ができる。また、この耐震補強部材は平底円筒タンクに胴体に直接溶接すものではないので、タンク何の貯蔵水を抜くことなく取り付けることができる。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されたものではない。またある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、またある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…平底円筒タンク本体、
２…胴体、
３…底板、
４…貯蔵水、
５…基礎台、
６…基礎ボルト、
６ａ…ナット、
７…耐震補強底板、
８…耐震補強基礎ボルト、
８ａ…耐震補強基礎ナット、
９…溶接部、
１０…空間、
１１…耐震補強リング、
１１a…耐震補強リブ、
１１b…耐震補強ベース
１１ｃ…耐震補強リングフランジ、
１２…ボルト、
１３…Ｌ型耐震補強底板、
１３ａ…立ち上がり部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014201359.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014201359.tif 000011
【図１０】
2014201359.tif 000012
【図１１】
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