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東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-1002 改 4

提出年月日

平成 30 年 9 月 12 日

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R0Ⅴ-2-3-4-3-11 中性子計測案内管の耐震性についての計算書

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1目次
1. 一般事項

11.1 記号の説明

11.2 適用基準

11.3 形状・寸法・材料

11.4 解析範囲

11.5 計算結果の概要

12. 計算条件

42.1 設計条件

42.2 運転条件

42.3 荷重の組合せ及び許容応力状態

42.4 材料

42.5 物性値

42.6 荷重の組合せと応力評価

42.7 許容限界

42.8 応力の記号と方向

43. 外荷重の条件

53.1 計算方法

53.2 解析モデル及び諸元

53.3 死荷重

53.4 地震荷重

53.4.1

固有周期53.4.2

設計用地震力53.4.3地震荷重の算出結果

64. 応力計算

64.1 応力評価点

64.2 差圧による応力64.2.1荷重条件（L02）

64.2.2

計算方法

64.3 外荷重による応力74.3.1荷重条件（L04，L14 及び L16）

74.3.2

計算方法

74.4 応力の評価

75. 応力強さの評価

8

5.1 一次一般膜応力強さの評価

8

5.2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価

8目−1

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1

図表目次
図 1−1 形状・寸法・材料・応力評価点2

図 3−1 解析モデル9

図 3−2 中性子計測案内管と中性子計測案内管スタビライザの配置及びグループ分割10

図 3−3 振動モード図

14表 1−1 計算結果の概要

3表 3−1 節点座標11

表 3−2 解析モデルのデータ諸元

12

表 3−3 固有周期13

表 3−4 設計用地震力18

表 3−5 中性子計測案内管外荷重19

表 4−1 断面性状20

表 5−1 一次一般膜応力強さの評価のまとめ

21

表 5−2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ

22目−2

1. 一般事項
本計算書は，中性子計測案内管の耐震性についての計算書である。
中性子計測案内管は，原子炉圧力容器内部構造物であるため，添付書類「Ⅴ-2-3-4-3-1 原子炉圧力容器内部構造物の応力解析の方針」（以下「応力解析の方針」という。
）に基づくものとする。
1.1 記号の説明
記号の説明は，「応力解析の方針」の 2 章に示す。
さらに，本計算書において，以下の記号を用いる。

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

記号

記 号 の 説 明

単 位Ａ断面積mm2Ｄｉ

内径mm

Ｄｏ

外径mm

Ｉ

断面二次モーメントmm4

1.2 適用基準
適用基準は，「応力解析の方針」の 1.3 節に示す。
1.3 形状・寸法・材料
本計算書で解析する箇所の形状・寸法・材料を図 1−1 に示す。
1.4 解析範囲
解析範囲を図 1−1 に示す。
1.5 計算結果の概要
計算結果の概要を表 1−1 に示す。
なお，応力評価点の選定に当たっては，形状不連続部，溶接部及び厳しい荷重作用点に着目し，応力評価上厳しくなる代表的な評価点を本計算書に記載している。

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表 1−1 計算結果の概要

部分及び材料

一次一般膜応力強さ

一次一般膜＋一次曲げ応力強さ

（MPa）

（MPa）

許容応力状態
応力強さ

許容値

応力評価面 応力強さ

許容値

応力評価面

中性子計測案内管

ⅢＡＳ

368

P01’- P02’

62

103

P01’- P02’

SUS304TP

ⅣＡＳ

4

104

P01’- P02’

102

156

P01’- P02’

3

2. 計算条件
2.1 設計条件
設計条件を「応力解析の方針」の 4.1 節に示す。
2.2 運転条件
考慮した運転条件を「応力解析の方針」の 4.2 節に示す。
2.3 荷重の組合せ及び許容応力状態
荷重の組合せ及び許容応力状態は，「応力解析の方針」の 3.4 節に示す。
2.4 材料
各部の材料を図 1−1 に示す。
2.5 物性値
NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1

物性値は,「応力解析の方針」の 3.3 節による。
2.6 荷重の組合せと応力評価荷重の組合せと応力評価は，「応力解析の方針」の 4.5 節に示す。
2.7 許容限界
許容限界は,「応力解析の方針」の 3.5 節に示す。
2.8 応力の記号と方向
応力の記号と方向は，以下のとおりとする。
σｔ ：周方向応力
σ ：軸方向応力σｒ ：半径方向応力
τｔ ：せん断応力

σσｒσｔ4

3. 外荷重の条件
3.1 計算方法
材料及び形状に関するデータから，3.2 節に示すでモデル化した中性子計測案内管のＦＥＭモデルにより死荷重及び固有周期を求める。さらに，入力加速度に対する各節点のせん断力及びモーメントの最大値を求める。ここで，中性子計測案内管の質量は，炉心，原子炉圧力容器及び圧力容器内部構造物の全質量と比して小さいことから，これらとの連成系としては考えず，これらの構造物の地震応答解析により得られた 3.4.2 項に示す設計震度及び応答スペクトル（減衰 1.0％）を包絡して入力加速度とする。
以上の計算は，解析コード「ＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮ」を用いて行う。
3.2 解析モデル及び諸元
本機器の形状を図 1−1 に示し，解析モデルを図 3−1 に示す。
また，各節点の座標及び解析モデルのデータ諸元を表 3−1 及び表 3−2 に示す。
支持条件は，
NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2とする。
本解析モデルは，図 3−1，図 3−2 に示すようにしたモデルである。

3.3 死荷重
中性子計測案内管の評価に用いる死荷重を表 3−5 に示す。
3.4

地震荷重

3.4.1

固有周期
中性子計測案内管の固有周期を表 3−3 に，振動モード図を図 3−3 に示す。
鉛直方向については，0.05 秒以下であり，剛であることを確認した。

3.4.2

設計用地震力「弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度」及び「基準地震動Ｓｓ」による地震力は，添付書類「Ⅴ-2-3-2 炉心，原子炉圧力容器及び原子炉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」及び「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。また，減衰定数は添付書類「Ｖ-2-1-6 地震応答解析の基本方針」に記載の減衰定数を用いる。
評価に用いる設計用地震力を表 3−4 に示す。

5

3.4.3地震荷重の算出結果
図 3−1 に示す解析モデルに 3.4.2 節で設定した地震力を入力とし，静的解析及びスペクトルモーダル解析により，中性子計測案内管の評価位置に発生する荷重の包絡値を地震荷重とする。
算出された地震荷重を表 3−5 に示す。

4. 応力計算
4.1 応力評価点
応力評価点の位置を図 1−1 に示す。
また，各応力評価点の断面性状を表 4−1 に示す。
4.2 差圧による応力4.2.1

荷重条件（L02）
各運転条件における差圧を「応力解析の方針」の 4 章の図 4−1 に示す。

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1

計算は，設計差圧に対して行い，各許容応力状態での応力は，比例計算により求める。
4.2.2

計算方法

(1) 一次一般膜応力
差圧Ｐ110 による一次一般膜応力は，次式で求める。

Ｙσt＝−・Ｐ110
Ｙ−1σ ＝0Ｙ
σr＝−・Ｐ110
Ｙ＋1ＤoＤi

ここで， Ｙ＝(2) 一次一般膜＋一次曲げ応力
差圧による一次曲げ応力は存在しない。したがって，一次一般膜＋一次曲げ応力は一次一般膜応力と同じである。

6

4.3 外荷重による応力4.3.1

荷重条件（L04，L14 及び L16）
中性子計測案内管に働く外荷重を表 3−5 に示す。

4.3.2

計算方法

(1) 一次一般膜応力
外荷重による一次一般膜応力は，次式で求める。

ＦLσ＝ＡＦS Ｔ
τt ＝ ＋・ｒm
Ａ 2・ＩNT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R0

ここで，Ｄi＋Ｄoｒm＝4(2) 一次一般膜＋一次曲げ応力
外荷重による一次一般膜＋一次曲げ応力は，次式で求める。

ＦL Ｍ Ｄoσ＝ ± ・Ａ Ｉ 2
ＦSＴＤo・
τt ＝ ＋Ａ 2・Ｉ 2
4.4 応力の評価
各応力評価点で計算された応力は，応力を分類ごとに重ね合わせ，組合せ応力を求め応力強さを算出する。
応力強さの算出方法は「応力解析の方針」の 5.4 節に示す。

7

5. 応力強さの評価
5.1 一次一般膜応力強さの評価
各許容応力状態における評価をまとめて，表 5−1 に示す。
表 5−1 より，各許容応力状態の一次一般膜応力強さは，「応力解析の方針」の 3.5 節に示す許容値を満足する。
5.2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価
各許容応力状態における評価をまとめて，表 5−2 に示す。
表 5−2 より，各許容応力状態の一次一般膜＋一次曲げ応力強さは，「応力解析の方針」の 3.5NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1

節に示す許容値を満足する。

8

図 3−1 解析モデル

9NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R0

図 3−2 中性子計測案内管と中性子計測案内管スタビライザの配置及びグループ分割10表 3−1 節点座標
（単位：mm）

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R0

節点番号

座標
ＹＸ

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474811Ｚ

表 3−2 解析モデルのデータ諸元

部材端の節点番号

断面寸法（mm）
外径厚さ

縦弾性係数（MPa）

ポアソン比

密度（kg/mm3）

1〜 77〜 89〜1515〜1617〜2323〜2425〜3131〜3233〜38

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R138〜3939〜4041〜4747〜48
4−1212−20
12−2820−2820−3620−4428−3628−4436−44
注記 ＊：（ ）内は，G5 グループ中の取り替えた中性子計測ハウジングの寸法を示す。

12

表 3−3 固有周期モード

固有周期（s）

刺激係数

卓越方向

ＸＹＺ

1次
2次
3次
4次
5次
6次
7次

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R38次
9次
注：鉛直方向については，0.05 秒以下であり，剛であることを確認した。

13

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

図 3−3(1) 振動モード図（1 次ｓ）

図 3−3(2) 振動モード図（2 次ｓ）

14NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

図 3−3(3) 振動モード図（3 次ｓ）

図 3−3(4) 振動モード図（4 次ｓ）

15

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

図 3−3(5) 振動モード図（5 次ｓ）

図 3−3(6) 振動モード図（6 次ｓ）

16

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

図 3−3(7) 振動モード図（7 次ｓ）

図 3−3(8)ｓ）

振動モード図（8 次17

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R3

表 3−4 設計用地震力
据付場所
及び設置高さ(m)原子炉圧力容器内
EL.

固有周期(ｓ)
水平方向

鉛直方向
0.05 以下＊1

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度
水平方向
鉛直方向
設計震度
設計震度
ＣＨ＝0.97
ＣＶ＝0.74
又は＊2

注記 ＊1：固有値解析より 0.05 秒以下であり剛であることを確認した。
＊2：基準地震動Ｓｄに基づく設備評価用床応答曲線より得られる値＊3：基準地震動Ｓｓに基づく設備評価用床応答曲線より得られる値＊4：溶接構造物に適用される減衰定数の値

基準地震動Ｓｓ
水平方向
設計震度
ＣＨ＝1.62又は＊3減衰定数(%)

鉛直方向
設計震度

水平方向

鉛直方向

ＣＶ＝1.37

1.0＊4−18

表 3−5 中性子計測案内管外荷重
軸力
記号

荷重名称

せん断力

モーメント

荷重
作用点

死荷重

Ａ

L14

地震荷重Ｓｄ*Ａ

L16

地震荷重Ｓｓ

ＡＦＬ

ＦＳ

Ｍ

（N）

（N）

（N･m）

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R1L04

曲げ19表 4−1 断面性状

応力評価点

Ｄｏ（mm）

Ｄｉ（mm）

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R0P01，P02

20Ａ
2（mm ）

Ｉ（mm4）

表 5−1 一次一般膜応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）

応力
評価面

許容応力状態

許容応力状態

ⅢＡＳ

ⅣＡＳ

応力許容値

強さ
P01
P02P01’P02’

応力許容値

強さ

268＊

3104＊

368＊4104＊

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2

注記 ＊：継手効率21を乗じた値を示す。

表 5−2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
許容応力状態

許容応力状態

ⅢＡＳ

ⅣＡＳ

応力
評価面

応力

許容値

強さ
P01
P02
P01’
P02’

応力許容値

強さ

61

103＊

102

156＊

62

103＊

102

156＊

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-11 R2E

注記 ＊：継手効率22を乗じた値を示す。