本資料のうち，枠囲みの内容

東海第二発 電所

は営業秘密又は防護上の観点

資 料 番 号から公開できません 。

提出年月日

工事 計画審査資 料
補足-180-2

改 16

平成 30 年 7 月 31 日

工事計画に係る補足説明資料
補足-180-2【燃料体等又は重量物の落下による使用済燃料貯蔵槽内の燃料体等の破損の防止及び使用済燃料貯蔵槽の機能喪失の防止に関する説明書に係る補足説明資料】

平成 30 年 7 月
日本原子力発電株式会社

1.

添付書類に係る補足説明資料「核燃料物質の取扱施設及び貯蔵施設」に係る添付資料（共通資料は除く）の記載内
容を補足するための説明資料リストを以下に示す。

工認添付資料

補足説明資料
1.使用済燃料プール周りの主要な重量物

Ｖ-1-3-3の配置

燃料体等又は重量物の落下による使用済

2.燃料取替機及び原子炉建屋クレーンの燃料貯蔵槽内の燃料体等の破損の防止及待機場所についてび使用済燃料貯蔵槽の機能喪失の防止に

3.原子炉建屋クレーンのインターロック

関する説明書について
4.新燃料の取扱いにおける落下防止対策
5.キャスク取扱い作業時における使用済
燃料プールへの影響
6.照射済燃料及び使用済燃料取扱い時の使用済燃料プールへの影響
7.ワイヤロープ及び主要部材の強度に関する説明について8.イコライザハンガの概要について
9.使用済燃料プールの機能に影響を及ぼすおそれのある重量物の抽出結果
別添1 重量物落下時のチャンネル・ボッ
クスへの荷重について
別 添 2 BWR燃 料 集 合 体 落 下 時 の 使 用 済 燃
料プールライニングの健全性について

2.

別

紙

（１）工認添付資料と設置許可まとめ資料との関係【核燃料物質の取扱施設及び貯蔵施設】

1

別紙 工認添付資料と設置許可まとめ資料との関係【核燃料物質の取扱施設及び貯蔵施設】
工認添付資料
燃料体等又は重量物の落下による使用済燃料貯蔵槽内の燃料体等の破損の防Ｖ-1-3-3
止及び使用済燃料貯蔵槽の機能喪失の防止に関する説明書

DB第 16 条

設置許可まとめ資料

引用内容

燃料体等の取扱施設及び貯蔵施設

落下防止について引用
ただし，燃料取替機，原子炉建屋クレーン及び使用済燃料乾式貯蔵建屋天井クレーンに係る評価方法，評価結果については，各耐震計
算書に示す。

2

補足説明資料目次頁
1.

使用済燃料プール周りの主要な重量物の配置････････････････････････････････････････1-1

2.

燃料取替機及び原子炉建屋クレーンの待機場所について･･････････････････････････････2-1

3.

原子炉建屋クレーンのインターロックについて･･････････････････････････････････････3-1

4.

新燃料の取扱いにおける落下防止対策･･････････････････････････････････････････････4-1

5.

キャスク取扱い作業時における使用済燃料プールへの影響････････････････････････････5-1

6.

照射済燃料及び使用済燃料取扱い時の使用済燃料プールへの影響･･････････････････････6-1

7.

ワイヤロープ及び主要部材の強度に関する説明について･･････････････････････････････7-1

8.

イコライザハンガの概要について･･････････････････････････････････････････････････8-1

9.

使用済燃料プールの機能に影響を及ぼすおそれのある重量物の抽出結果････････････････9-1

別添1 重量物落下時のチャンネル・ボックスへの荷重について･････････････････････････別1-1
別添2 BWR燃料集合体落下時の使用済燃料プールライニングの健全性について････････････別2-1

1.

使用済燃料プール周りの主要な重量物の配置
落下時に使用済燃料プールの機能へ影響を及ぼすおそれのある主要な重量物の配置を第1－1図に示す。

第 1－1 図 使用済燃料プール周りの主要な重量物の配置

1-1

2.

燃料取替機及び原子炉建屋クレーンの待機場所について
燃料取替機及び原子炉建屋クレーンは，使用済燃料プール上へ待機配置せず，待機位置はＤ／
Ｓプール上とする運用にすることで，使用済燃料プールへの落下は防止される。また，レールからの落下を防止するよう，ストッパから基準地震動Ｓｓでの滑りを考慮した距離をとる。第2－1～2図に東海第二発電所の燃料取替機及び原子炉建屋クレーンの待機場所を示す。

第2－1図 燃料取替機待機場所

2-1

第2－2図 原子炉建屋クレーン待機場所

2-2

3.

原子炉建屋クレーンのインターロックについて
原子炉建屋クレーンは，使用済燃料プール上を使用済燃料輸送容器又は使用済燃料乾式貯蔵容器（以下，「キャスク」という。）及び重量物が走行及び横行できないように可動範囲を制限するインターロックを設けている。
原子炉建屋クレーン走行レール及び横行レールは原子炉建屋原子炉棟6階床面全域を走行及び横行できるよう敷設されているが，重量物及びキャスクの移送を行う際には，重量物及びキャスクが使用済燃料プール上を通過しないよう，レールに沿って設置されたリミットスイッチ及びイ
ンターロックによる移送範囲の制限により，使用済燃料プールへの重量物及びキャスクの落下を防止する設計とする。
インターロックには3つのモード（A～Cモード）があり，取り扱う重量物に応じてモード選択を行い，移送範囲を制限することで，使用済燃料プールへの重量物及びキャスクの落下を防止している。上記について，3次文書「工事要領書作成手引き」にて原子炉建屋原子炉棟6階にて楊重作業を行う場合，インターロック（A～Cモード）のモード選択を行い，移送範囲を制限することを明確化し（使用済燃料プールへ移送を行わない場合は，A又はBモードとする。），工事毎の要領書にて，走行範囲を明確にし，使用済燃料プールへの落下防止を図る。
原子炉建屋クレーンのインターロックによる重量物移送範囲とリミットスイッチ展開図の関係
を第3－1～2図に示す。
なお，
使用済燃料プール上へアクセス可能なモードはCモードのみである。

第3－1図 原子炉建屋クレーンのインターロック（Bモード）による重量物移送範囲とリミットスイッチ展開図3-1

第3－2図 原子炉建屋クレーンのインターロック（Aモード）によるキャスク移送範囲とリミットスイッチ展開図

3-2

4.

新燃料の取扱いにおける落下防止対策
新燃料は，新燃料輸送容器に2体ずつ収納され原子炉建屋クレーン（主巻）によって原子炉建屋

原子炉棟6階へ搬入する。新燃料輸送容器から新燃料検査台へは新燃料を1体ずつ原子炉建屋クレーン（補巻）によって移送し，受入検査を実施するとともにチャンネル・ボックスを装着する。
新燃料検査台から新燃料貯蔵庫又はチャンネル着脱機へ原子炉建屋クレーン（補巻）にて移送する。新燃料貯蔵庫からチャンネル着脱機への移送にも原子炉建屋クレーン（補巻）を用いる。吊具として使用するナイロンスリングは気中作業で確実な装着を確認し，安全率は，6 以上を確保している。チャンネル着脱機から使用済燃料プールのラック，ラック間及びラック－原子炉間の移送は燃料取替機にて取り扱われる。
新燃料の取扱いに係る移送フロー及び経路（例）を第4－1図に示す。

＜新燃料移送フロー＞① 原子炉建屋 6 階への搬入② 新燃料検査台への移送（バイパスすることもある）③ 新燃料貯蔵庫へ移送・保管④ チャンネル着脱機への移送⑤ 使用済燃料プールへの移送⑥ 原子炉への移送
第4－1図 新燃料の取扱いに係る移送フロー及び経路（例）
第4－1図に示すとおり，新燃料は，原子炉ウェル上を通過しているが，新燃料移送は運転中に実施するため，原子炉蓋は閉まっており，原子炉内に新燃料が落下することはない。また，新燃料を使用済燃料プールへ移送する際は，使用済燃料プール上を移送しない運用とし，使用済燃料
プール上への落下を防止している（次頁「【参考】新燃料の入水作業」参照）。
原子炉建屋クレーンは，動力電源喪失時にて自動的にブレーキがかかる機能を有しているとともに，フックには外れ止め金具を装備し，新燃料の落下を防止する構造としており，速度制限，過巻防止用のリミットスイッチにより，誤操作等による新燃料の落下は防止される。
原子炉への燃料装荷の際には，燃料取替機による新燃料移送作業を行うこととなるが，燃料取替機についても，動力電源喪失時等における種々のインターロックが設けられており，新燃料の4-1

落下は防止される。
チャンネル着脱機（第4－2図）は，使用済燃料プールの床面に設置し，。チャンネル着脱機は，1体のみ燃
料体等を載せることのできる台座と【参考】新燃料の入水作業
新燃料取扱時においては，原子炉建屋原子炉棟 6 階に搬入された新燃料輸送容器から，原子炉建屋クレーン（補巻）によって，燃料集合体を 1 体ずつ吊上げ，新燃料検査台にて受入検査しチャンネル・ボックスを装着した上で，再び原子炉建屋クレーン（補巻）にて吊上げて移動し（場合によっては新燃料貯蔵庫に貯蔵した後同様に吊上げて移動し），チャンネル着脱機に載せて使用済燃料プールに入水し，燃料取替機に受け渡す。
新燃料検査台又は新燃料貯蔵庫にて，原子炉建屋クレーン（補巻）は，安全率 6 以上のワイヤ
ロープに装着された落下防止装置付きのフックに，安全率 6 以上のナイロンスリングを気中作業にて確実に取り付けた新燃料をゆっくり吊り上げる。
新燃料検査台又は新燃料貯蔵庫からチャンネル着脱機の直近までは，原子炉建屋原子炉棟 6 階の床面上を，新燃料の動線上にある構造物を避けるために必要な高さ（最大約 1.2 m）に吊上げながら移動する。新燃料は，使用済燃料プールのチャンネル着脱機上に移動する前に，約 50 cm の吊上げ高さに降下し，参考図のように，金属製の柵に囲まれたチャンネル着脱機の吊り下ろしエリアへ，作業員が直接手で触れ監視しつつクレーン操作者に指示を出して移動する。チャンネル
着脱機の吊り下ろしエリアでは，水面上に差し掛かる前に新燃料をチャンネル着脱機上面から約10 cm の高さまでゆっくり吊下ろす。
チャンネル着脱機のカートが，水面から深さcm 程度の高さまで上昇した状態で待機しているところへ，作業員が直接手でサポートしながらクレーン操作者に指示を出し，新燃料をカート直上にゆっくりと移動させる。カートの真上に来たことを作業員が目視で確認し，ゆっくりと確
実にカートの上面にある燃料をホールドする四角形の孔に目視をしながら下部タイ・プレートの下端から挿入し，カート下方の台座まで新燃料を降下させる。

4-2

吊り上げた燃料集合体
万一カートの直上以外にアクセスしようとしても柵等が障害となる

チャンネル着脱機カート上にアクセスするまでの動線上に使用済燃料プールライニングは無い。

参考図 チャンネル着脱機のカートへ吊り下ろす直前の状況（イメージ）4-3

第4－2図 チャンネル着脱機概略図

第4－3図 ストッパの位置

4-4

5.

キャスク取扱い作業時における使用済燃料プールへの影響
空のキャスクの取扱い作業は原子炉建屋クレーン（主巻）を使用し，機器ハッチより原子炉建
屋原子炉棟6階床面へキャスクの移送を行い，キャスクピットにて使用済燃料の収納作業が行われる。ラックからキャスクピットのキャスクへの使用済燃料の移送には燃料取替機を用いる。作業
概要について第5－1図に示す。
本作業時における原子炉建屋クレーンの運転は，キャスクが使用済燃料プール上を通過することがないよう，インターロックによる可動範囲制限を行うことで，使用済燃料プールへのキャスクの落下は防止される設計としている。
また，原子炉建屋クレーンはインターロックによる運転の他，動力電源喪失時にて自動的にブレーキがかかる機能を有しているとともに，フックには外れ止め金具が装備されており，速度制
限，過巻防止用のリミットスイッチも設けられていることから，キャスクの落下は防止される設計としている。
なお，キャスクピットでのキャスク取扱い時に，仮に地震等にて原子炉建屋クレーンの各ブレーキ（横行，走行，巻上下）の機能が喪失した場合，キャスクは横行，走行方向及び鉛直方向に滑る恐れがあるが，キャスクをキャスクピットにて取り扱う際には，キャスクピットを使用済燃料プールと隔離して，キャスクピット単独で水抜き等を実施するためのキャスクピットゲートが設置されるため，キャスクが横行，走行方向及び鉛直方向に滑った※1,2としても，使用済燃料プール水位維持のための使用済燃料プールライニング健全性は維持される。キャスクとキャスクピ
ットゲートの上から見た位置関係を第5－2図に示す。
使用済燃料を燃料取替機にてキャスクに収納する際は，キャスクピットにアクセスするため，燃料取替機のモードをキャスクピットモードに切り替える。通常燃料をないインターロックとなっているが，これによって，最大mmしか吊り上げられmmまで吊り上げられるようになる。

しかし当該モード切替は通常モードでアクセス不可となるキャスクピットゲートの手前で行うこととし，mm以上の吊り上げもキャスクの手前であるキャスクピットゲート付近で行うこととする。第5－3図にキャスクとキャスクピットゲートの横から見た位置関係を示す。
キャスクピットから取り出したキャスクは，原子炉建屋原子炉棟6階床面とは隔離されたキャス
ク除染ピットにおいて，転倒防止装置を取り付けることにより固縛する。
※1 キャスク取扱い時は，インターロックにより可動範囲が制限されること及びキャスクピット
はキャスクピットゲートにより使用済燃料プールと隔離されることから，キャスクがキャスク
ピット内に吊下ろされている状態で横行，走行方向に滑ったとしてもキャスクとキャスクピッ
ト壁の隙間は最大でも約20 cmであり，使用済燃料プールライニングを損傷させない。
※2 鉛直方向ブレーキについて，制動力を上回る負荷トルクが発生した場合の滑り量は，「補足●●-● 原子炉建屋クレーンの耐震計算についての補足説明資料」にて示す。

5-1

第5－1図 キャスク取扱い作業フロー（例）5-2

第5－2図 キャスクとキャスクピットゲートの位置関係（上から見た図）5-3

第5－3図 キャスクとキャスクピットゲートの位置関係（横から見た図）

5-4

6． 照射済燃料及び使用済燃料取扱い時の使用済燃料プールへの影響
照射済燃料及び使用済燃料は，直接には燃料取替機のみにて取り扱われ，ラックから燃料取替機によって移動し,使用済燃料プール内にて必要に応じて検査され，所定の場所（燃料装荷の場合
は原子炉，それ以外の場合は使用済燃料プール，キャスクなどを指す）へ移動される。
燃料体等の使用済燃料プール上での移動経路（例）を第6－1図に示す。
なお，使用済燃料プール底部の使用済燃料プールライニングの下に設置されている漏えい検知
溝については第6－1図に示す箇所にて，ラックに隠れていない箇所は存在するが，燃料取替機が原子炉ウェルから使用済燃料プール内へ自動モードにて入ってくる場合，燃料取替機は最南端の使用済燃料貯蔵ラックに燃料を貯蔵する場合であっても，ラック南端のほぼ真上を移動して各ラックへ向かうため，燃料が直接漏えい検知溝上へ落下することはない。また，自動モード範囲外
で唯一漏えい検知溝上を通る可能性があるのは旧チャンネル着脱機にアクセスする場合だが，直下に漏えい検知溝がない東側チャンネル着脱機1基のみを使用可能とすることから，燃料体等は漏えい検知溝上を通らない。

第6－1図 燃料体等の使用済燃料プール上での移動経路（例）

6-1

7.

ワイヤロープ及び主要部材の強度に関する説明について
燃料取替機は，ワイヤロープを2 本有しており，1 本が「燃料集合体及びグラップル」を，もう1 本が「伸縮管」をそれぞれ吊る構造となっている（第7－1図参照）。
燃料取替機は，定格荷重を450 kgとしており，0.5 t未満のためクレーン構造規格適用除外揚重機となるが，ホイスト，走行レール，ガーダの設計については，クレーン構造規格を準用し，その他の部品は，JIS及びメーカ社内基準等に基づいた設計としており，各ワイヤロープは，当該規格要求を満足する安全率を有した設計としている。
万が一どちらかのワイヤロープが切断した場合でも，残り1 本のワイヤロープで吊荷（燃料集合体 約kg），伸縮管（本体側に設置（固定）された第１段を除く第２段～６段の荷重：約kg）及びグラップル（約kg）を保持可能な設計としている。

ワイヤロープの破断荷重（
グラップル 約kN）に対し，使用上の最大荷重は12.5 kN（定格荷重 450 kg，kg，伸縮管（第２段～６段の荷重）約kg：合計約kg）で，安全率は約10であり，クレーン構造規格要求（安全率3.55）を満足した設計となっている。また，燃料吊り
荷重伝達ルートにおける，ワイヤロープ以外の主要強度部材（フック，グラップルシャフト，ワ
イヤロープ取付部等）においても，クレーン構造規格に定めるワイヤロープと同等以上の安全率を有する設計としている。

第7－1図 ワイヤロープ概要図
7-1

・片側ワイ ヤロープ が 切断した場 合の衝撃 荷 重について
先に示し たクレー ン 構造規格要 求の安全 率3.55は，静荷 重に対 して 定められた ものであるため，片 側ワイヤ ロ ープが切断 した場合 の 衝撃荷重が 加わって も ，残りの片 側ワイヤロープが保持 可能であ る ことについ て以下の と おり確認し た。

ワイヤロ ープの破 断 荷重が，衝 撃荷重と 負 担荷重の和 よりも大 き いことを確 認する。
ワイヤロープ2 本の 内 ，伸縮管側 のワイヤ ロ ープが切断 したと仮 定する。この 場合の衝撃荷重Ｆは ，

Ｆ=で表される。ここで ，m：伸縮管荷 重（約kg），v：速 度である。 ワイヤロー プの固有周期をTと すれば ，F＝2πmV/Tとなる。ここで，π ： 円周率，V： 落下距 離到 達時の速度 である。
固有周期Tは ，以下 の式 で表せる。

T = 2πここで，kは ワイヤ ロー プのバネ定 数で，
k＝E・A/L（E：ワイヤロ ープの弾 性 係数 約mm 2 ，L：ワ イヤロー プの 長さ（巻出

ロープの断 面積し長さ） 約N/mm 2 ，A：ワイヤm）

落下距離 は（伸縮 管 －グラップ ル間）と し て46 mmなの で，落 下距 離到達時の 速度Vは重力加速度を9.8 m/s 2 と すれば0.95 m/sと計 算 でき，衝撃 荷重F＝ 約
ワイヤロ ープの負 担 荷重は，定 格荷重kgとグラップ ル約Nとなる 。

kgの合計とし ，衝撃荷重

Fには余裕を みてF＝ 40000 Nとする と，ワイ ヤ ロープの破 断荷重：
破断 荷重/（ 衝撃 荷重＋負担 荷重）＝＝/（40000＋

N より ，

×9.8）＞ 2

上記結果により，片 側 ワイヤロー プ（伸縮 管 側）が切断 した場合 においても， 破断荷重
が衝撃荷重 と負担荷 重 の和を上回 っており ， もう片側の ワイヤロ ー プにて保持 可能な設計を有してい る。

なお，式 の出典は 機 械工学便覧 ，各パラ メ ータは以下 による。
E：ワイヤ ロープの メー カ値を採用 。ワイヤ ロ ープはプレ テンション 加工 ※ を実施 しており，経年 後の固く な った状態を 想定）
A：ワイヤロ ープは ， 約 10 倍の安 全率を有 し た設計であ り，2 定検 毎に交換を 行うこと か ら， 顕 著 な 恒 久 的 伸 び は 発 生 し な い た め ， 断 面 積 の 縮 小 は考 慮 せ ず ， 製 作 時
7-2

の寸法を想 定
L： グラ ッ プ ル を 最 上 限 位 置 ま で 巻 上 げ ， 伸 縮 管 第 ２ 段 ～ ６ 段 の荷 重 が 掛 か っ た 状 態を想定※

製作完了後，引張 装置を使用 し，所定の 荷重（張力）を かけ，一定時間保持 した後，荷重を元に 戻すこと を 一定回数繰 り返すこ と で，使用初 期に生じる 初期伸び及 びロ
ープ径の細 りが少な く なる。なお ，加工に よ り弾性係数 が約 1.3 倍 増加する。

7-3

8.
8.1

イコラ イザハン ガ の概要につ いて
ストッ パの機 構に ついて
イコライザ ハンガの ス トッパ機構 は，ワイ ヤ ロープ，ロ ープクリッ プ，イコラ イザ
シーブ及びストッパ で 構成されて いる。
ワイヤロー プが破断 し たとすると ，吊荷の 質 量によりイ コライザハ ンガからロ ープ
が引き出されるが， 第8－1図のよう にイコ ライ ザハンガの ロープにロ ープクリッ プが取り付けられ，その 下 方にストッ パが備え ら れた構造で あり，ロ ープクリップ がイコ
ライザハンガに当た り 保持される ことで， 引 き出しが止 まるので 吊荷は落下し ない。

第8－1図

8.2

イコライ ザ ハンガのス トッパ概 念 図ワイヤ ロープ 破断 時の動作に ついて
ケース①： ワイヤロ ー プがイコラ イザハン ガ 外で破断し た場合（第8－2図）
吊荷の質量 により， イ コライザハ ンガから 破 断していな い方のワイ ヤロープが 引き出されるが ，ロープ ク リップがス トッパに 当 たり保持さ れることに より，引き 出しが止まり落 下しない 。
ケース②： ワイヤロ ー プがイコラ イザハン ガ 内で破断し た場合（第8－3図）
吊荷の質量 により， イ コライザハ ンガから 両 方のワイヤ ロープが引 き出される が，それぞれの ロープク リ ップがスト ッパに当 た り保持され ることによ り，引き出 しが止まり落下 しない。

第8－2図

ワイヤロ ー プがイコラ イザハン ガ 外で破断し た場合の 概 要図8-1

第8－3図8.3

ワイヤロ ー プがイコラ イザハン ガ 内で破断し た場合の 概 要図

ストッ パ機能 の実 証実験等の 有無につ い て
ロープクリ ップの把 握 力試験にて 確認して い る（限界値 約
あたり約

8.4

kNに 対しワイヤ １本

kNの荷 重 ）。

ロープ クリッ プの 点検につい て
施設定期検 査毎に外 観 点検，ボル トのハン マ リング及び マーキング を行い，ず れの有無を確認すること と している。

8-2

9.

使用済 燃料プー ル の機能に影 響を及ぼ す おそれのあ る重量物 の 抽出結果
使用済燃料プール周 辺 設備等の重 量物につ い て，使用済 燃料プー ルへの落下時 に使用済燃料プールの機能 に 影響を及ぼ すおそれ の ある重量物 について ，使用済燃料 プールとの位置関係，作業計 画 を踏まえて 抽出した 結 果の詳細を 第1表に 示す。気中落下 時の衝突
エネルギが落下試験 の 衝突エネル ギより大 き い設備等に ついて，十分な離隔距離 の確保，
固縛若しくは固定， 又 は基準地震 動Ｓｓに よ る地震荷重 に対し使 用済燃料プー ルへ落下しない設計を行うこ と により落下 防止対策 を 行っている 。なお， 使用済燃料プ ール周辺
で資機材等を設置す る 場合は，落 下時の衝 突 エネルギの 大小に関 わらず，社内 規程に基
づき荷重評価を行い ， 設置場所や 固定方法 に ついて検討 した上で 設置している 。
また，使用済燃料プ ー ルの機能に 影響を及 ぼ すおそれの ある重量 物のうち，使 用済燃料プールのフロアレ ベ ルに設置す るものの 一 覧（第2表），配置 図（第9－2図 ）及び 吊荷の落下防止対策（第 3表 ）を以下に 示す。

9-1

第1表

使用 済燃料 プー ルの機能に 影響を及 ぼ すおそれの ある重量 物の抽出結果 ※ 1

番
号

抽出項目

1

原子炉建屋原子炉棟

2
3
4

燃料取替機
原子炉建屋クレーン
その他クレーン

屋根トラス，耐震壁等
天井照明
燃料取替機
原子炉建屋クレーン
使用済燃料プール用ジブクレーン

5

PCVヘ ッ ド（取扱具含む）

PCVヘ ッ ド 吊 具

6

RPVヘ ッ ド（取扱具含む）7

ドライヤ，セパレータ等（取扱具含む）8

プール内設置物

9

プールゲート類

10

キャスク（取扱具含む）

11

電源盤類

12

フェンス・ラダー類

13

装置類

詳細

作業計画を踏まえ抽出作業計画を踏まえ抽出作業計画を踏まえ抽出使用済燃料プールに対する位置関係，作業計画を踏まえた落下防止対策
基準地震動Ｓｓに対する落下防止対策同上
同上
撤去※2

ウォークダウンにより抽出

離隔，固縛等による
落 下 防 止 対 策 ※ 3,4

ウォークダウンにより抽出

同 上 ※ 3,4

作業計画を踏まえ抽出（プール床置きだが作業時吊り上げる）

同上※4

作業計画を踏まえ抽出（プール床置きだが作業時吊り上げる）

落下時に使用済燃料プールの機能に影響を及ぼさない

作業計画を踏まえ抽出（プール床置きだが作
業時吊り上げる）

離隔，固縛等による落下防止対策※4

作業計画を踏まえ抽出（ウォークダウン時はなし。作業時原子炉建
屋に搬入）

同上※4

ウォークダウンにより抽出

離隔，固縛等による落下防止対策※3

ウォークダウンにより抽出

離隔，固縛等による落下防止対策※3

ウォークダウンにより
抽出

同上※3

抽出の考え方PCVヘ ッ ド

RPVヘ ッ ド（＋スタッドボルトテンショナ）
RPVヘ ッ ド フ ラ ン ジ ガ ス ケ ッ ト
ミラーインシュレーション
スタッドボルト着脱装置
ミラーインシュレーションベロー
ドライヤ
セパレータ
シュラウドヘッドボルト
シュラウドヘッドボルトレンチ
D/S吊 具MSラ イ ン プ ラ グ
MSLP用 電 源 箱
MSLP用 空 気 圧 縮 機
MSLP用 電 動 チ ェ ー ン ブ ロ ッ ク
マルチストロングバック
D/S水 中 移 動 装 置
制御棒ハンガ及び貯蔵中制御棒※5
制御棒
燃料集合体（ツインブレードガイド含む）

収納缶類
LPRM等 使 用 済 炉 内 計 装 品
使用済チャンネル・ボックス
使用済カートリッジフィルタ
燃料プールゲート（大）燃料プールゲート（小）キャスクピットゲート
キャスク
キャスク吊具
ドライキャスク
ドライキャスク吊具
固体廃棄物移送容器
固体廃棄物移送容器用垂直吊具（ R/B用 ）照明用トランス
照明用分電盤チャンネル着脱機制御盤
作業用分電盤
中継端子箱
原子炉建屋クレーン電源切替盤，操作盤
水中照明電源箱
シッピング用操作盤部
シッピング動力盤
開閉器
キャスクピット排水用電源盤
手摺り（除染機用レール含む）
可動ステージ開放用ホイスト架台
原子炉ウェル用梯子
DSP昇 降 梯 子
パーテーション
集塵装置（収納コンテナ含む）
DSPパ ッ キ ン 用 減 圧 器
酸化膜厚測定装置
水中テレビ制御装置
燃料付着物採取用装置（本体，ポール，ヘッド）
水位調整装置リークテスト測定装置

9-2

作業計画を踏まえ抽出

番
号

14

抽出項目

作業用機材類詳細
SFPゲ ー ト 用 架 台
工具類
大型セイバーソー
遮へい体
防炎シート類
足場材
水中簡易清掃装置保管箱
局所排風機
ウェル用資機材
ローリングタワーフィルタ収納容器
LPRM収 納 箱
テント
酸化膜厚測定装置架台
工具箱（引き出しタイプ）鋼製
ドロップライト収納箱
グラップル収納箱
水中カメラ支持ポール
チャンネル固縛仮置き架台
NFV用 吊 り 具 ワ イ ヤ
除染ピット用クーラー
スポットクーラー
注水ユニットキャスク底部固定金具抽出の考え方

使用済燃料プールに対する位置関係，作業計画を踏まえた落下防止対策

ウォークダウンにより抽出

落下時に使用済燃料プールの機能に影響を及ぼさない

ウォークダウンにより抽出

同上

ウォークダウンにより抽出

離隔，固縛等による落下防止対策※3

ウォークダウンにより抽出

同 上 ※ 3,4

足場収納箱

15

計器・カメラ・
通信機器類

差圧計
エリアモニタプロセスモニタ
ページング
固定電話
監視カメラ
IAEAカ メ ラ
使用済燃料プール温度計
使用済燃料プール水位計
水素濃度計
D/Sプ ー ル レ ベ ル ス イ ッ チ （ 保 管 箱 含 む ）16

試験・検査用機材類

17

コンクリートプラグ・ハッチ類

18

空調機

RCWサ ー ジ タ ン ク 液 位 計
地震計
テンショナ用テストブロック
スタッドボルト試験片
FHM用 テ ス ト ウ ェ イ ト
シッパーキャップ架台（ 16キ ャ ッ プ 含 む ）シッピング装置架台
可動ステージ
キャスク除染ピットカバー
DSプ ー ル カ バ ー
原子炉ウェルシールドプラグ
スキマサージタンク用コンクリートプラグ

19

重大事故対処設備

SFPス ロ ッ ト プ ラ グ
SFPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具
DSPス ロ ッ ト プ ラ グ
DSPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具
新燃料貯蔵庫コンクリートプラグ
FPC F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ
CUW F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ
空調機
FHM操 作 室 空 調 機
静的触媒式水素再結合器
常設スプレイヘッダ

ウォークダウンにより抽出作業計画を踏まえ抽出

落下時に使用済燃料プールの機能に影響を及ぼさない
基準地震動Ｓｓに対する落下防止対策※1 なお，重量物の抽出 にあたっては，ニューシ ア情報を確認し重量物の 固縛措置等に関して，東海第二発電所で反 映が必要な事項はないこ とを確認している。
※2 ジブクレーンは基準地震動Ｓｓによる使用済燃料プールへの波及的影響を考慮して撤去する（第9－1図参照） 。
※3 離隔，固縛等による 落下防止対策の詳細につ いて第2表にて記載する 。
※4 吊り上げ時の落下防 止対策の詳細について第 3表にて記載する。
※5 制御棒ハンガは3本 掛けであるが，そのうち 先端部を除く2箇所を使 用する。

9-3

ジブクレー ン

ジブクレー ンは以下 の ものの吊上 げ，吊下ろ しに使用して きた。
・チャンネ ル・ボッ ク ス
・水中 TV カ メラ
・酸化膜厚 測定用治 具・かき取り 装置・シッパー キャップ
当該作業は原子炉建屋クレーンでも可能なため，ジブクレー ン撤去 による当該 作業への 影 響は
ない。
第9－1図

ジブクレ ー ンの撤去

9-4

撤去

第2表

使用 済燃料 プー ルのフロア レベルに 設 置するものの一覧
離隔の考え方（ 使 用 済 燃 料 プ ー ル か ら の 距 離 ，設 置 高 さ ，重量，形状，床の段差）

番
号

抽出項目

No

5

PCVヘ ッ ド（取扱具含む）1

PCVヘ ッ ド

2

PCVヘ ッ ド 吊 具

36

RPVヘ ッ ド（取扱具含む）

4
5
6
7
8
9
10
11
12

11

電源盤類

13

12

フェンス・ラダー類

13

装置類

14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

16

試験・検査用機材類

29
30
31
32
33
34

17

コンクリートプラグ・ハッチ類

35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47

詳細

使用済燃料プールからの距離，重量，形状

RPVヘ ッ ド（＋スタッドボルトテンショナ）
RPVヘ ッ ド フ ラ ン ジ ガ ス ケ ッ ト
ミラーインシュレーション
スタッドボルト着脱装置
ミラーインシュレーションベロー
照明用トランス
照明用分電盤チャンネル着脱機制御盤
作業用分電盤
中継端子箱
原子炉建屋クレーン電源切替盤，操作盤
水中照明電源箱
シッピング用操作盤部
シッピング動力盤
開閉器
キャスクピット排水用電源盤
手摺り（除染機用レール含む）
可動ステージ開放用ホイスト架台
原子炉ウェル用梯子
DSP昇 降 梯 子
パーテーション
集塵装置（収納コンテナ含む）
DSPパ ッ キ ン 用 減 圧 器
酸化膜厚測定装置
水中テレビ制御装置
燃料付着物採取用装置（本体，ポール，ヘッド）
水位調整装置リークテスト測定装置
テンショナ用テストブロック
スタッドボルト試験片
FHM用 テ ス ト ウ ェ イ ト
シッパーキャップ架台（ 16キ ャ ッ プ 含 む ）シッピング装置架台
可動ステージ
キャスク除染ピットカバー
DSプ ー ル カ バ ー
原子炉ウェルシールドプラグ

使用済燃料プールからの距離，重量，形状

使 用 済 燃 料 プ ー ル か ら の 距 離 ，形 状 ，床 の 段 差

使用済燃料プールからの距離，床の段差

使用済燃料プールからの距離，床の段差

使用済燃料プールからの距離，床の段差

スキマサージタンク用コンクリートプラグ

SFPス ロ ッ ト プ ラ グ
SFPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具
DSPス ロ ッ ト プ ラ グ
DSPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具
新燃料貯蔵庫コンクリートプラグ
FPC F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ
CUW F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ

9-5

使用済燃料プールからの距離，重量，形状

第3表
番
号

5

6

抽出項目

PCVヘ ッ ド（取扱具含む）

RPVヘ ッ ド（取扱具含む）

吊荷 の落下 防止 対策
使 用 す る ク レ ー ン（ 主巻・補巻・モノレール
ホイスト）及び吊具（専用・汎用のワイ
ヤ・スリング・吊具）

適用法令・安全率の考え方

PCVヘ ッ ド

主巻・専用吊具

主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。

PCVヘ ッ ド 吊 具

主巻

RPVヘ ッ ド（＋スタッドボルトテンショナ）

主巻・専用吊具

主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。

補巻・汎用吊具（ワイヤロープ）

補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。

詳細

RPVヘ ッ ド フ ラ ン ジ ガ ス ケ ッ ト
ミラーインシュレーション
スタッドボルト着脱装置
ミラーインシュレーションベロー
ドライヤ

主巻・専用吊具

セパレータ
シュラウドヘッドボルト

7

ド ラ イ ヤ ，セ パ レ ー タ 等（取扱具含む）

シュラウドヘッドボルトレンチ

補巻・汎用吊具（ワイヤロープ）

D/S吊 具主巻

MSラ イ ン プ ラ グ
MSLP用 電 源 箱
MSLP用 空 気 圧 縮 機
MSLP用 電 動 チ ェ ー ン ブ ロ ッ ク

補巻・汎用吊具（ワイヤロープ及びナイロンスリング）マルチストロングバック
D/S水 中 移 動 装 置
燃料プールゲート（大）910

補巻・専用吊具
主巻

燃料プールゲート（小）補巻・汎用吊具（ワイヤロープ）

キャスクピットゲート

補巻・汎用のワイヤ

キャスク

主巻・専用吊具

プールゲート類

キャスク（取扱具含む）キャスク吊具主巻

ドライキャスク

主巻・専用吊具

ドライキャスク吊具

主巻

固体廃棄物移送容器

主巻・専用吊具

固体廃棄物移送容器用垂直吊具（ R/B用 ）水位調整装置リークテスト測定装置
可動ステージ17

コンクリートプラグ・ハッチ類

主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。（二重化）
補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。
ナイロンスリングはメーカ値に対して，余裕をもった使用荷重としている。
補巻はクレーン構造規格による。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。
工 認 -028 3.落 下 防 止 対 策 に よ る 。
補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。
補巻はクレーン構造規格による。
汎用のワイヤロープについてはクレーン 等 安 全 規 則 に よ り ，安 全 率 6 以 上 の ものを使用。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。専用吊具は二重化している。
工 認 -028 3.落 下 防 止 対 策 に よ る 。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。専用吊具は二重化している。
工 認 -028 3.落 下 防 止 対 策 に よ る 。
主 巻 に つ い て は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対策 に よ る 。汎 用 の ワ イ ヤ ロ ー プ に つ い てはクレーン等安全規則により，安全率6以上のものを使用。

主巻

工 認 -028 3.落 下 防 止 対 策 に よ る 。

－
－
－

－
－
－
工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よ る 。 汎 用のワイヤロープについてはクレーン等
安 全 規 則 に よ り ，安 全 率 6 以 上 の も の を使用。
補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
ナイロンスリングはメーカ値に対して，余裕をもった使用荷重としている。
補巻はクレーン構造規格による。
ワイヤロープはクレーン等安全規則により，安全率6 以上のものを使用。

キャスク除染ピットカバー

主巻・汎用のワイヤ

DSプ ー ル カ バ ー

補巻・汎用吊具（ワイヤロープ）

原子炉ウェルシールドプラグ

主巻・汎用吊具（ナイロンスリング）

スキマサージタンク用コンクリートプラグ

補巻・汎用吊具（ワイヤロープ）

9-6

工 認 -028 3.落 下 防 止 対 策 に よ る 。

番
号

抽出項目

詳細

使 用 す る ク レ ー ン（ 主巻・補巻・モノレール
ホイスト）及び吊具（専用・汎用のワイ
ヤ・スリング・吊具）

SFPス ロ ッ ト プ ラ グ

補巻・専用吊具

SFPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具

補巻

DSPス ロ ッ ト プ ラ グ

主巻・専用吊具

DSPス ロ ッ ト プ ラ グ 吊 具

主巻

新燃料貯蔵庫コンクリートプラグ

補巻・汎用のワイヤ

FPC
CUW

F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ
F/Dコ ン ク リ ー ト プ ラ グ

モノレールホイスト

9-7

適用法令・安全率の考え方
補巻はクレーン構造規格による。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。
補巻はクレーン構造規格による。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
吊 具 は メ ー カ 社 内 基 準 に 基 づ き ，強 度 評価を実施。
主 巻 は 工 認 -028 3. 落 下 防 止 対 策 に よる。
補 巻 は ク レ ー ン 構 造 規 格 に よ る 。汎 用 のワイヤロープについてはクレーン等安
全 規 則 に よ り ，安 全 率 6 以 上 の も の を 使用。
クレーン構造規格による。

第9―2図使用済燃 料 プールのフ ロアレベ ル に設置するものの一 覧

9-8

別添1
重量物落下 時のチャ ン ネル・ボッ クスへの 荷 重についてチャンネル・ボック ス はチャンネ ル・ファ ス ナによって 上部タイ ・プレートに 結合されており，チ ャンネル ・ ファスナを 通じて上 部 タイ・プレ ートを支 え ている。そ の荷重は摩擦によって 7 つの スペ ーサ及び下 部タイ・ プ レートにか かってい る 。7 つのス ペーサ は 2
本のウォー タ・ロッ ド のうちの 1 本に結 合し ており，支 持されて い る。したが って，燃料棒でなくウ ォータ・ ロ ッドにチャ ンネル・ ボ ックスへの 重量物の 荷 重がかかる ことになる（第 1 図） 。
以上を考慮すると， チ ャンネル・ ボックス に よる支持を 無視し， 燃料棒のみで 落下物の荷重を受け 止める想 定 は保守的で あると考 え られる。

チャンネル・フ ァスナ

第1図

チャ ンネル ・ボ ックスの受 ける荷重 に ついて

別 1-1

別添2
BWR燃料集合 体落下 時の 使用済燃料 プールラ イ ニングの健 全性につ い て

１．確認方 法BWR燃料 集合体 落下 時の使用済 燃料プー ル ライニング の健全性 の 確認方法は ，文献 １ ※の落下試験に基づい て いる。
文献１ において は ，落下時に 使用済燃 料 プールライ ニングに 衝 突する下部 タイ・プレート部分を特に模擬 し た310 kgの 模擬燃料 集 合体を，気 中にて高 さ5.1 mから落 下させている。
使用済 燃料プー ル ライニング は厚さ3.85 mmであり，模擬燃料 集 合体が落下 して衝突したことにより，0.7 mm減肉したも のの，割 れ 等の有害な 欠陥は認 められず，健 全性が確認された。
このと きの落下 エ ネルギは，
310 kg×ｇ×5.1 m ≒ 15.5 kJであるので，使用済 燃 料プールに おけるBWR燃 料集合体落 下を想定 する場合 ，下 部 タ イ ・
プレートの形状は燃 料 集合体によ らずほぼ 同 等であるこ とから， この落下エネ ルギを超えないことの確認に よ り使用済燃 料プール ラ イニングの 健全性を 判断できる。
※文献１ ：株式会 社 日立製作所 「沸騰水 型 原子力発電 所燃料集 合 体落下時の 燃料プール
ライニング の健全性 に ついて」（HLR-050）， 平成6年12月

２．落下試 験の保守 性
文献１ の燃料集 合 体落下試験 には，以 下 の保守性が ある。
（１）燃料 集合体重 量 （気中）東海第 二発電 所の燃 料に対し ，８×８ 燃料 （kg）を除 き，全ての燃料 よりも 重い310 kgの模擬燃料 集 合体を使用 している 。
（２）燃料 集合体重 量 （水中）
気中の落下試験で あ るため，水 中で落下 す る燃料集合 体の浮力 は無視してい る。
（３）水の 抵抗を無 視
気中の落下試験で あ るため，水 中で落下 す る燃料集合 体が受け る水の抵抗を 無視している。
（４）使用 済燃料プ ー ルライニン グ厚さ
東海第二発電所の 使 用済燃料プ ールライ ニ ング厚さは ，公称値6 mm，設計値 mmで，落 下 試 験 に 使 用 し た ラ イ ニ ン グ 厚 さ は そ れ よ り も 薄 い 3.85 mmで あ り ， ま た ， 落 下試
験により0.7 mm減肉 し たものの， 割れ等の 有 害な欠陥は 認められ ず健全であっ た。

別 2-1

（５）落下 高さ
東海第二発電所の使用済燃料プール中で燃料取替機が通常の燃料移動の際の吊上げ高さmmに対 し， 落下試験時 は高さ5.1 mから落下さ せた。

３．東海第 二発電所 の 運用におけ る確認
使用済 燃料プー ル 水中におけ る燃料取 扱 いの運用に おいて， ２ ．の保守性 を超えて非保守的となる項目が あ る場合，そ の他の項 目 の保守性を 考慮した うえで，１． のとおり
落下エネルギによる 確 認が必要と なる。
（１）燃料 集合体重 量
８×８燃料の み，落 下試験に用 いた模擬 燃 料集合体を 上回る重 量（kg）であ る。

これに対しては，排 水 体積分の水 による浮 力 を考慮する ことによ り，落下エネ ルギを評価する（工認-028に て重量が310 kgを下 回 ることを評 価済）。
（２）落下 高さ
使用済燃料プー ル における燃 料取扱い の 運用におい て，吊上げ 高さの上限 は２種類あり，通常 時は上記 の 通りmmで落下 試験 の落下高さ5.1 mに包絡 されるが， キャ

スク 装荷時 は 上限 を 切 り替 え ，キ ャ スク の 最 大寸 法 に応 じ てmmとし て おり ，包絡されない。これに対 しては，排水 体積分の 水による浮 力を考慮す ることに加 え，落下中の水の 抵抗を考 慮 することに より，落 下 エネルギを 評価する（ ４．参照） 。
新燃料搬入 の場合，使 用済燃料プ ールへの 入 水時は，気中吊 上げ高 さを含める と最大mの 高さにな る 。これについて は，新 燃料搬入時，使 用済燃 料プールま での動線において は，チャン ネル着脱機 上で新燃 料 を入水させ るまで ，使 用済燃料プ ールラ
イニング上 を通らな い。新燃料の吊 具として 使 用するナイ ロンスリ ン グは気中作 業で確実な装着 を確認し，安全率は，6 以 上を確 保しており，落 下させ ない運用と している。チャンネル 着脱機 は，新燃料を所 定の場 所に確実に 入水させる よう，入水箇所 の周りを柵等 で囲む構 造 としている 。

４．水の抵 抗を考慮 し た落下エネ ルギ評価
（１）落下 エネルギ 評 価式
燃料集合体の変位（ 落下移動距 離）をx（m），時間をt（s）と し，以下に示す 運動
方 程 式 を 用 い て ， 6 m落 下 後 の 使 用 済 燃 料 プ ー ル ラ イ ニ ン グ 衝 突 直 前 の 速 度 及 び 落 下エネルギを評価する 。本評価では ，燃料 集合 体は垂直に 落下し ，落下中に水に よる浮力及び抵抗（抗力） を 受けること を想定す る 。

=(

)・ｇ

これを，速 度vの式 にす ると
別 2-2

=

・ｇ

ここで，
ｇ：重力加 速度，9.80665 m/s 2
m 1 ：燃 料 集 合体 の 重量 （気 中 ） ，kg（ 東 海第 二 発 電所 使 用済 燃 料プ ー ル 内最 大 重量 燃料：８×８燃料 ）m 2 ：燃料 集合体の 重量 （水中），
Ｄ：抗力（ =kg（ 浮 力考慮）（m 1 －ρ Ｖ））

ρ：水の密 度，9.8045×10 2 kg/m 3 （ 大気圧・ 65 ℃）
C d ：抗力 係数，0.60（ 抗力係数測 定試験結 果 を反映した 設定の考 え 方を参考資 料に示す ）Ａ：流れに 垂直な面 の 投影面積， 正方形断 面 （0.13 m×0.13 m＝1.69×10 ‐ 2 m 2 ）を仮定
m 3 （メーカ 設計値 ）Ｖ：燃料集 合体体積 ，
上記微分方 程式より ，
ｇ

v=

tanh

ここで，

k=

1
2

（２）落下 エネルギ 評 価結果
6 m 落下時 点の速度 v は×2

m/s と評価さ れ ，このとき の落下エネ ルギは，

／2 ≒ 14.9 kJ

であり ，15.5 kJ を下回るた め，使用 済 燃料プール ライニン グ の健全性を 確認した 。
なお，上記 に従った 燃 料集合体の 気中と水 中 の落下距離 と落下速度 の関係を示 した
グラフを図 1 に示す 。

図1

燃料 集合体の 落 下距離と落 下速度の 関 係

別 2-3

参考資料

抗力係数 測 定試験の結 果を反映 し た設定の考 え方につ い て

以下のと おり，燃 料 集合体の抗 力係数測 定 試験を実施 し，燃料 集 合体の使用 済燃料プー
ルライニン グへの落 下 エネルギ評 価に用い る 抗力係数を ，測定値 の ばらつき等 を考慮して設定した。

１．燃料集 合体抗力 測 定試験（１）試験 条件
試験体につい て は，実 機８×８ 形状の 模擬燃 料集合 体（（ 燃料 ペレッ トなし），チ ャ
ンネル・ボ ックス付 ） を用いた。
計測速度に ついては ，実機におけ る燃料集 合 体落下では 約 10 m/s の 速度が想定 されるが，試験 場の機能 の上 限である 6.0 m/s を 最 大値として ，2.8 m/s，4.0 m/s，5.0 m/s，6.0 m/s に て計測し た 。
水温につい ては，実 機 では使用済 燃料プー ル 水温として 最大 65 ℃ まで想定さ れる
ところ，試 験場では 室 温と同等の 20 ℃程 度 となる。

図1

抗力 係数測定 試 験イメージ（２）評価 手順
①燃料集合 体を取り 付 けた状態で ，荷重計 に より計測速 度毎の抗力 D1 を測定。
②燃料集合 体を取外 し た状態で， 荷重計に よ り計測速度 毎の抗力 D2 を測定。
③D1－D2 の 差分から ， 燃料集合体 のみの抗 力 D を得る。
④抗力 D か ら抗力係 数 C d を求める 。
Cd ＝
こ こで，D：抗 力[N]，ρ： 水密度[kg/m 3 ]，A： 流れに垂 直な投影面積[m 2 ]，v：流速[m/s]
ま た，抗力 係 数のレイノ ルズ数依 存 性を確認。
別 2-4

⑤試験体系 での CFD 解 析（２．参 照）によ り ，試験状態 を評価し試 験結果と傾 向を比較，確認 。
⑥CFD 解析 により実 機 状態での抗 力係数を 計 算し，実機 の抗力係数 を推定。
⑦抗力係数 から落 下エ ネルギを評 価し， 既往 の燃料集合 体落下 試験 に包絡され ることを確認。

（３）試験 測定結果
①燃 料集合体 と 固定治具の 合計抗力 D1500

抗力 (N)

400
300
200
100
0
0

1

2

3

4

5
6
流速 (m/s)

7

8

9

10

2

3

4

5

7

8

9

10

7

8

9

10

②固定治具 のみの抗 力 D2
500

抗力(N)

400
300
200
100
0
0

1

6

流速 (m/s)③燃料集合 体のみの 抗 力 D
500

抗力(N)

400
300
200
100
0
0

1

2

3

4
5
6
流速 (m/s)

別 2-5

④燃料集合 体の抗力 係 数 C d
抗力係数（●：試験結果，▲：CFD解析）
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
1.0E+05

1.0E+06

1.0E+07

レイノルズ数

２．CFD 解 析
今回 の試験 に お いて ， 試験 体 の形 状 に つい て は実 機 と同 じ も のを使 用し た が， 速度及び水温の不足分を レ イノルズ数 で整理し て ，CFD 解 析により 抗力係数 C d を 求め補完した。

（１）解析 モデル
解析モデル の概念図 を 図 2 に示す 。燃料集 合 体外形の詳 細形状を模 擬（下部タ イ・
プレートの CAD を使 用 ）し，燃料集合体 内部 形状は多孔 質近似（実 際の集合体 内の流動抵抗係数 （燃料設 計 値）を設定 ）とした 。

（２）解析 手法
解析コード の概要を 表 1 に示す 。解析コ ード は，汎用 熱流体解 析コ ード（STAR-CCM＋）であ り，解 析手法 には定常単 相流解析 を ，乱流モ デルには チャ ンネル・ボックス
近傍をより 精緻に計 算 するモデル を採用し て チャンネル・ボックス 近 傍にメッシ ュを密に配置し ，流速分 布 を考慮する メッシュ 条 件とした。

（３）解析 条件
一様流の中 で燃料集 合 体にかかる 抗力を解 析 するものと し，以下の とおり試験 条件と実機条件 にて解析 し た。
＜試験解析＞流体： 水 （大気圧，20 ℃）， 流 速：1.3 m/s，2.8 m/s，6.0 m/s （レイノ
ルズ数 Re＝ 1.7×10 5 ～ 7.8×10 5 ）＜実機補完＞流体：水（ 大気圧 ，65 ℃），流 速： 10.5 m/s（レイ ノルズ 数 Re＝3.1×10 6 ）

別 2-6

（４）使用 コードの 適 用事例
使用 コードに は ，以下の適 用事例が あ る。
・円柱後流部の渦剥 離 構造におい て，レイ ノ ルズ数 Re

1×10 5 ，2×10 6 ，1×10 7 に対 する抗力係 数 C d に ついて 実験値及び 他コード と の比較によ り妥当性 確認がなされ ている（Ahmed Ibrahim, et al “CFD Simulation of Current Past Bluff Body at High Reynolds
Number,” Offshore Technology Conference, OTC-26911ｆMS, Huston, Texas, USA, May
2016.）・高レイノルズ数体 系 における複 雑形状に 対 する適用事 例多数（ 航空機，自動 車等）

チャンネル・
ボックス

（流路）

多孔質近似
(流動抵抗)

流れ

下部タイ・
プレート
燃料集合
体断面図
図2

（一様流速）
解析 モデルの 概 念図

別 2-7

表1
コード名
項目

解析 コードの 概 要

STAR-CCM＋

使用目的

3 次元流動 解析によ る 燃料集合体 の抗力評 価

開発機関

シーメンス 社

開発時期

2004 年使用したバ ージョン

13.02

計算機コー ドの概要

有限体積法 を用いた 汎 用流体解析 用計算機 プ ログラムで あり，数多くの研 究機関や 企 業において ，航空宇 宙 ，鉄道，自 動車，機械，原子力・火力・水 力・風力発 電などの 様 々な分野の 流体解析に広く利用 されてい る 。
【検証（Verification）】
・ 他コードによる計算結果と比較して検証が実施されていることを確認 した。

検証（Verification） 【妥当性確 認（Validation）】
及 び 妥 当 性 確 認（Validation）

・ 本解析コードは有限体積法を用いた汎用流体解析用計算機
プログラム であり ，数 多くの研究 機関や企業 において ，様々な分野の流体解析に広く利用されていることを確認している。
・ 本解析コー ドは，航 空 宇宙，鉄道 ，自動車， 機械，原子 力・火力・水力・風力発 電 などの様々 な分野にお ける使用実 績を有しており ，妥当性 は 十分に確認 されている 。

別 2-8

３．試験結 果の整理 及 び評価（１）統計 的整理
抗力 係数 C d の試 験結果を計 測車の速 度 毎（≒レ イノルズ 数（Re）毎）に統計的 に整理した結果は以下の と おりである 。
2.76 m/s（Re＝ 3.58×10 5 ）：データ 数 6，平均値 0.866，標 準 偏差 0.0429
3.95 m/s（Re＝ 5.11×10 5 ）：データ 数 2，平均値 0.857，標 準 偏差 0.0126
4.94 m/s（Re＝ 6.39×10 5 ）：デ ータ数 5，平 均値 0.856，標準偏差 0.0225
5.92 m/s（Re＝ 7.67×10 5 ）：データ 数 6，平均値 0.824，標 準 偏差 0.0346
上記 のうち最 も 大きい標準 偏差 0.0429 によって，±3σ=±0.129 にて 99.7 ％ 信頼
区間をとり，試験結 果の 抗力係数か ら 0.129 を 差し引いて 落下エネ ルギ評価に用 いる。

（２）近似 曲線１．（ ３）④ の抗 力係数 C d のグラ フに近 似曲線を加 えたもの が 図 3 である。 流体力
学上の観点から，直 線 近似でなく 対数近似 し た曲線を示 した。対 数近似は双方 の傾向が同様になっており ，摩擦抵抗に レイノル ズ 数の－0.25 乗の項が 含まれるブラ ジウスの式の特徴の一端が 示 されている と考えら れ る。この場 合，試験 測定結果の外 挿（水温 65 ℃，落下速度 10.5 m/s）は 0.77 とな る 。

実機の燃料落下時の範囲

抗力係数（●：試験結果，▲：CFD解析）

1.0
0.9
y = -0.047ln(x) + 1.4636

0.8

●
0.77

0.7
0.6

y = -0.039ln(x) + 1.1949

0.5

1.0E+05

1.0E+06
レイノルズ 数図3

試験 結果の外 挿 の検討

別 2-9

1.0E+07

（３）中実 四角柱の 試 験
比較的高い レイノル ズ 数でのデー タを得る た め，中実の 四角柱（水 が柱体の中 を通過しない）が円管 内流 水によって 受ける抗 力 を測定する 試験も行 った（図 4）。図 3 に
この実験の結果を加 え て，図 5 に示 す。この場 合は内部を 水が通り 抜けることは なく，
レイノルズ数が高く な っても抗力 係数の変 化 は小さい。
（２）と同様に表計算ソ フトの対数近似により外挿 に よっても， 変化が小 さ い傾向を確 認した。

0.20 m
荷重計

中実四角柱
・上下部タイ・プレート に相当する部分を加工して簡単に模擬）・高い L/d を確保しつつ円管の影響を受けないよう断面を小さく 設計

2 m
比較的高いレイノルズ数を得るため水温を約
53 ℃～65 ℃とした

0.05 m円管
流水

図4

中実 四角柱の 実 験

抗力係数（●：試験結果，▲：CFD解析，○中実四角柱実験）

実機の燃料落下時
の範囲

1.2
1.1

y = -0.003ln(x) + 1.1634

1.0

y = -0.047ln(x) + 1.4636
0.9

3σ

0.8

0.77

3σ

0.7

0.64

y = -0.039ln(x) + 1.1949
0.6
0.5
1.0E+05

1.0E+06

レイノルズ 数
図5

抗力 係数の外 挿

別 2-101.0E+07

（４）CFD 解析結果 と 試験測定結 果への考 察
CFD 解析 で は ，燃 料 集 合体 の 外 面形 状 と内 部 流動 抵 抗 を精 密 に模擬 する 一 方 ，表 面
粗さ や 燃料集 合体 内 の 非均 質 性を 無 視し て 単 純化 （図 6） して い るため ， 抗力 係 数解
析値 は 保守側 の小 さ い 値と な る。 解 析の 不 確 かさ を 考慮 し ても 保 守性が 大 きく ， 実際の燃料集合体の抗力 係 数が解析値 を下回る こ とはない。 詳細は表 2 のとおり。

表2

CFD 解 析結果 に対 する感度評 価

項目

説明

抗力係数へ の感度

正多孔質下端部に実際

多孔質近似した燃料集合体内部の流動

約 6 ％増加のの空隙率（流路面積

抵抗が変ら ないよう に 配慮しなが ら，下感割合）を与える

部タイ・プレー ト部分に 相当する多 孔質

度

下端部に実 際の空隙 率 （流路面積 割合 ）を与えた結 果，燃料集合 体内部を通 る流
量に変化は なかった も のの，抗力係数 は増加。これは ，下部 タ イ・プ レート部 分の構造物としての充填率が増加したことにより ，下部 タイ・プレート部 分（ 多孔質下端面 ）に 衝突する 水流の圧力 を直接受ける割合が増加したためと考えら
れる。
横流れ禁止

構造物がある場所には本来流れないた

約 5 ％増加め，横 流れを禁 止する措 置をとると 抗力係数は増加。これは，横 流れ禁止前 には斜めに流入できた経路に流入できなくなり，流入でき ない流れ による圧力 抗力が増加した ためと考 え られる。
表面粗さ

表面 粗 さ を一律 20 μ m（滑 ら か とさ れ

約 1 ％増加る表面の 2 倍～数倍 ） とする
負多孔質近似に用いた圧損係数を 10 ％低 下 させる

約 1 ％低下の圧損係数の誤差感

解析が収束に至るま解析が収束に至るまでの抗力係数の振約 2 ％低下度での抗力係数の振幅

幅は±2 ％程度 あるた め低い方を 考慮

解析手法の誤差

円 柱 の 文 献 値 と CFD 解析 の 誤 差 を 差 し引く

別 2-11

約 1 ％低下大きな抵抗になる非均質 な構造

下部タイ・プレート

流れの方向

大きな抵抗にはなっていない均質な多孔質体で近似

図 6 CFD 解 析の保守 性

抗力係数の 試験測定 結 果は，当初 推定し た 0.80 を下回っ た。燃料集 合体は，外 観は
直方 体 に近い が， 内 部 を通 り 抜け る 水の 影 響 を無 視 でき ず ，内 部 を通り 抜 けた 後 の水流が 後 流の抗 力を 打 ち 消す 方 向に 作 用し た た め， 抗 力係 数 が低 く なった 可 能性 が 考えられる（図 7）。
チャンネル・
ボックス
流れの方向

流れの方向
円柱

内部通過し た流れに よ り
後流の渦は 見られな い
中実円柱
の解析例
図7

燃料集合体 抗力測定試験 の解析結果

内部 通過流の 影 響（CFD 解 析結果の 比 較）（５）試験 結果
試験結果と して，落 下 エネルギを 評価する 。落下エネル ギ評価に用 いる抗力係 数は，（２）近似曲線にて 求 めた 0.77 から，（１ ） 統計的整理 により求 めた 3σ＝ 0.129 を差し引いて，0.64 に 余 裕をみた 0.60 とす る。
抗力係数 0.60 とす ると ，落下高さの速度はm で使 用済燃料プ ール床面 に 衝突するとき

m/s とな り，最も重 い８×８燃 料の重量を 用いて落 下エネルギを 評価す

れば，14.9 kJ であ り ，の落下試 験結果 15.5 kJ よりも 低い結果 と なった。

別 2-12

なお，燃料 集合体の 落 下において ，落下開 始 から使用済 燃料プール ライニング への衝突まで抗力係数を 一 定とする本 手法にお い ては，速度 0 m/s 付近でレイノル ズ数が非常に小さい落下開 始 時には，抗 力係数は 一 般的に大き な値とな り，次第に低 下することを考慮していな い ため，手法 そのもの に も保守性が ある。
また，今回 の燃料集 合 体抗力係数 測定試験 に おいて，模 擬燃料集合 体を水中で 動かし始めてから測定速 度 に達するま での加速 領 域において ，測定区 間よりも大き な抗力を測定した。これよ り ，重力によ って加速 さ れながら静 水中を落 下していく燃 料集合体においても，同様 の 大きな抗力 が働くと 考 えられる。 この抗力 を考慮しなか った今
回の試験結果は，更 に 保守的であ る可能性 が ある。

別 2-13