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東海第二発電所 工事計画審査資料

営業秘密又は防護上の観点から

資料番号

工認-1030 改 3

提出年月日

平成 30 年 9 月 13 日

公開できません。

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3Ⅴ-3-9-1-4-2

原子炉格納容器貫通部ベローズの強度計算書

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3目次
1. 概要

12. 一般事項

12.1 構造計画

12.2 評価方針

32.3 適用基準

32.4 記号の説明

42.5 計算精度と数値の丸め方

43.

5

評価部位

3.1 形状及び主要寸法53.2 材料及び縦弾性係数

64. 強度評価

74.1 疲労評価方法

74.2 評価条件

74.3 設計繰返し回数74.4 ベローズの伸縮量

84.5 許容繰返し回数の計算

95. 評価結果

111. 概要
本計算書は，原子炉格納容器貫通部ベローズ（以下「ベローズ」という。
）の強度計算書である。
ベローズは，原子炉格納容器の配管貫通部に設けられており，設計基準対象施設の原子炉格納容器と同様に重大事故等クラス２容器として兼用する機器である。
以下，重大事故等クラス２容器として添付書類「Ⅴ-3-1-6 重大事故等クラス２機器及び重大事故等クラス２支持構造物の強度計算の基本方針」にて設定している構造強度の設計方針に基づき，ベローズの強度評価について示す。

2.

一般事項

2.1 構造計画

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

ベローズの構造計画を表 2−1 に示す。

1

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

表 2−1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

ベローズは原子炉格納容器単層板，若しくは 2 層の複配管貫通部の一部に設けられ層板からなる断面蛇腹形状のる。

ステンレス製構造物である。

概略構造図

ベローズ

2

2.2 評価方針
ベローズの強度評価は，添付書類「Ⅴ-3-1-6 重大事故等クラス２機器及び重大事故等クラス２支持構造物の強度計算の基本方針」に基づき，「4. 強度評価」に示す方法にて疲労評価することで実施する。評価結果を「5. 評価結果」に示す。

2.3 適用基準
適用基準を以下に示す。
(1)

発電用原子力設備規格（設計・建設規格（2005 年版（2007 年追補版含む。）)

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ1−2005/2007（日本機械学会 2007 年 9 月）

3

2.4 記号の説明

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

記号記 号 の 説 明

単位

ｂ長さmmｃ

層数−

Ｅ

縦弾性係数

MPaｈ

長さmm

Ｎ

設計繰返し回数−Ｎｓ

許容繰返し回数−ｎ2 倍の波数−

ＰＤ

内圧kPa

ＴＤ

温度℃ｔ

板厚mm

δ

伸縮量mm

σ

応力MPa

2.5 計算精度と数値の丸め方表示する数値の丸め方は表 2−2 に示すとおりとする。
表 2−2 表示する数値の丸め方
数値の種類

単位

処理桁

処理方法

表示桁

面積mm2

有効数字 4 桁目

四捨五入

有効数字 3 桁＊1

断面係数mm3

有効数字 4 桁目

四捨五入

有効数字 3 桁＊1

力N

有効数字 4 桁目

四捨五入

有効数字 3 桁＊1

モーメント

N･mm

有効数字 4 桁目

四捨五入

有効数字 3 桁＊1

算出応力

MPa

小数点以下第 1 位切上げ

整数位

座屈計算値なし

小数点以下第 3 位切上げ

小数点以下第 2 位

累積疲労係数なし

小数点以下第 4 位切上げ

小数点以下第 3 位

許容応力＊2MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

注記 ＊1：絶対値が 1000 以上のときは，べき数表示とする。
＊2：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。

43.

評価部位

3.1 形状及び主要寸法

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3ベローズの形状を図 3−1 に，ベローズの主要寸法を表 3−1 に示す。

図 3−1 ベローズの形状

5

表 3−1 ベローズの主要寸法（単位：mm）
形
＊ｂｈ

＊

状
＊ｔｎ＊

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

貫通部番号

注記＊：記号の説明は，図 3−1 参照

3.2 材料及び縦弾性係数(1)

材料
ベローズ(2)

SUS304縦弾性係数
縦弾性係数Ｅ

1.92×105 MPa（66℃）
1.84×105 MPa（171℃）
1.83×105 MPa（200℃）

6ｃ＊

4. 強度評価
4.1 疲労評価方法
設計繰返し回数が，設計・建設規格 PVE-3800 より算出した許容繰返し回数を超えないことを確認する。
設計繰返し回数は，通常運転時，設計基準事故時（地震時含む）及び重大事故等時の 3 種類であるため，設計繰返し回数と許容繰返し回数との比をそれぞれ加えた値が１以下であることを確認する。
4.2 評価条件(1)NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

(2)

(3)

設計基準対象施設としての圧力及び温度
通常運転温度 ＴＯ

66℃

最高使用圧力 ＰＤ

310 kPa

最高使用温度 ＴＤ

171 ℃

重大事故等対処施設としての評価圧力及び評価温度
内圧 ＰＳＡ620 kPa

温度 ＴＳＡ

200 ℃

地震伸縮量
ベローズの地震伸縮量δを表 4−1 に示す。表 4−1 に示す伸縮量（基準地震動Ｓｓ）は，添付書類「Ⅴ-2-3-2 炉心，原子炉圧力容器及び圧力容器内部構造物並びに原子炉格納容器及び原子炉本体の基礎の地震応答計算書」により計算された原子炉格納容器と原子炉建屋の相対変位に基づき，全ての貫通部を包絡する値を用いる。
表 4−1 地震伸縮量（基準地震動Ｓｓ）（単位：mm）
δｘδｙδｚ4.3 設計繰返し回数
設計繰返し回数Ｎを表 4−2 に示す。
表 4−2 設計繰返し回数（単位：回）
通常運転Ｎ１

設計条件Ｎ２7

重大事故条件Ｎ３

4.4 ベローズの伸縮量
ベローズの全伸縮量δを表 4−3 に示す。
表 4−3 ベローズの全伸縮量（単位：mm）
全伸縮量δ

貫通部番号設計条件

重大事故条件NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

通常運転

全伸縮量δは，次の計算式より計算した値
δ＝δx＋

Ｄm・δy 2＋δz2Ａ

ここに，
Ｄm：ベローズ平均径(mm)Ａ：ベローズ間距離(mm)δx：貫通部軸方向の変位量(mm)δy,δz：互いに直交する貫通部軸直角方向の変位量(mm)84.5 許容繰返し回数の計算
ここでは，貫通部番号 X-2 の設計条件についての計算例を示し，他は計算結果を表 4−4 に示す。

許容繰返し回数Ｎｓ
Ｎ s＝11031
σ3.5＝

11031
983

3.5＝4.733 10 3 回

ここに，σは次の計算式より計算した値
σ＝1.5・Ｅ・ｔ・δ Ｐ・ｈ＋t・cｎ・ ｂ・ｈ3

（調整リングが付いている場合）＝ 983MPa

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3＝設計繰返し回数と許容繰返し回数の比
Ｎ＝
Ｎs＝6.34 10 -29表 4−4 ベローズの設計繰返し回数と許容繰返し回数の比NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3

貫通部番号ＮＳ１Ｎ1
Ｎs1

ＮＳ２Ｎ2
Ｎs2

ＮＳ３Ｎ3
Ｎs3

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

2.78×10-3

2.14×10-1

1.13×10-3

1.22×10-3

4.17×10-2

2.41×10-4

1.22×10-3

4.17×10-2

2.41×10-4

1.52×10-3

4.20×10-2

2.70×10-4

1.52×10-3

5.26×10-2

3.25×10-4

1.52×10-3

5.26×10-2

3.25×10-4

1.52×10-3

4.20×10-2

2.70×10-4

3.32×10-3

1.13×10-1

5.72×10-4

3.32×10-3

1.13×10-1

5.72×10-4

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

3.73×10-3

2.52×10-2

1.62×10-4

105. 評価結果
ベローズの重大事故等対処設備としての強度評価結果を以下に示す。
通常運転，設計条件，重大事故条件の設計繰返し回数と許容繰返し回数との比をそれぞれ加えた値は評価基準値を満足している。

表 5−1 評価結果

NT2 補① Ⅴ-3-9-1-4-2 R3E

評価部位

Ｎ1Ｎ2Ｎ3Ｎ1

Ｎs1

Ｎs2

Ｎs3

Ｎs1

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

6.89×10-2

1○

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

4.91×10-2

1○

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

4.91×10-2

1○-3-2-4-2

1○

2.87×10＋

Ｎ2
Ｎs2＋

評価

Ｎs3

基準値

判定

1.83×10

4.69×10

1.83×10-3

4.69×10-2

2.87×10-4

4.91×10-2

1○2.78×10-3

2.14×10-1

1.13×10-3

2.18×10-1

1○-3-2-4-2

1○

2.41×10

4.91×10Ｎ3

1.22×10

4.17×10

1.22×10-3

4.17×10-2

2.41×10-4

4.32×10-2

1○

1.52×10-3

4.20×10-2

2.70×10-4

4.38×10-2

1○-3-2-4-2

1○

3.25×10

4.32×10

1.52×10

5.26×10

1.52×10-3

5.26×10-2

3.25×10-4

5.45×10-2

1○

1.52×10-3

4.20×10-2

2.70×10-4

4.38×10-2

1○

3.32×10-3

1.13×10-1

5.72×10-4

1.17×10-1

1○-3-1-4-1

1○

3.32×10

1.13×10

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

6.89×10-2

1○

4.99×10-3

6.34×10-2

4.33×10-4

6.89×10-2

1○-3-2-4-2

1○

3.73×10

2.52×10

5.72×105.45×10

1.62×1011

1.17×10

2.91×10