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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-993 改1

提出年月日

平成30年 9月 4日

公開できません。

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

Ⅴ-3-3-2-2 差圧検出・ほう酸水注入管（ティーよりN10ノズルまでの外管）の応力計算書

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

目次
1. 概要

11.1 構造の説明

11.2 記号の説明

31.3 適用基準

41.4 形状・寸法・材料

41.5 解析範囲

41.6 計算結果の概要

42. 計算条件

72.1 設計条件

72.2 重大事故等時の条件

72.3 材料

72.4 物性値

72.5 荷重の組合せ及び供用状態

72.6 許容限界

72.7 荷重の組合せと応力評価

82.8 溶接部の継手効率

82.9 応力の方向と記号83. 外荷重の条件

93.1 死荷重

94. 応力解析

94.1 応力解析の手順

94.1.1

荷重条件

94.1.2

応力計算と応力の分類

9104.2 応力計算
4.2.1

内圧による応力104.2.2

外荷重による応力

114.3 応力強さの評価

5.

114.3.1

主応力114.3.2

応力強さ

124.3.3

一次一般膜応力強さの評価

12

4.3.4

一次膜＋一次曲げ応力強さの評価

12

引用文献

13目−1

図表目次
5

表 1−1 差圧検出・ほう酸水注入管の構造計画

2

表 1−2 計算結果の概要

6

表 2−1 材料の分類

14

表 2−2 荷重の組合せ及び供用状態

14

表 2−3 許容限界15

表 2−4 荷重の組合せ

16

表 4−1 断面性状16

表 4−2 一次一般膜応力強さの評価のまとめ

17表 4−3 一次膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ

18

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

図 1−1 形状・寸法・材料・応力評価点

目−21. 概要
本計算書は，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」に基づいて，差圧検出・ほう酸水注入管（ティーより N10 ノズルまでの外管）（以下「差圧検出・ほう酸水注入管」という。）の応力計算を行う。
1.1 構造の説明

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

差圧検出・ほう酸水注入管の構造計画を表 1−1 に示す。

1

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

表 1−1 差圧検出・ほう酸水注入管の構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

原子炉圧力容器ノズルに溶接され，制御棒駆動機構ハウジングにＵボルトにて支持される。

差圧検出管が外管，ほう酸水注入管が内管の二重構造となっている。

概略構造図

2
原子炉圧力容器ノズル
差圧検出・ほう酸水注入管

制御棒駆動機構ハウジング

1.2 記号の説明
本計算書において，下記の記号を使用する。ただし，本文中に別途記載ある場合は，この限りではない。

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

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mm4ＦＬ

軸力

N

ＦＳ

せん断力

N

Ｍ

曲げモーメント

N･mm

Ｐｂ

一次曲げ応力MPa

ＰＬ

一次局部膜応力MPaＰｍ

一次一般膜応力MPa

Ｓ12

主応力差σ１−σ２

MPa

Ｓ23

主応力差σ２−σ３

MPa

Ｓ31

主応力差σ３−σ１

MPaＳｍ

設計応力強さMPa

Ｓｕ

設計引張強さMPa

Ｔ

ねじりモーメント

N･mm

t

厚さmm

σ1

主応力

MPa

σ2

主応力

MPaσ3主応力

MPaσ

軸方向応力

MPa

σr

半径方向応力

MPa

σt

周方向応力

MPa

τr

せん断応力

MPa

τrt

せん断応力

MPa

τt

せん断応力

MPa3

1.3 適用基準(1) 発電用原子力設備規格
Ｓ

設計・建設規格（2005 年版（2007 年追補版含む。）) ＪＳＭＥ

ＮＣ1−2005/2007（日本機械学会）（以下「設計・建設規格」という。）

注：本計算書において，設計・建設規格の条項は「設計・建設規格 ○○○-△△△△(◇)a.(a)」として示す。
1.4 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。
1.5 解析範囲
応力計算は，図 1−1 に示す応力評価点について行う。
1.6 計算結果の概要
NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

計算結果の概要を表 1−2 に示す。
なお，応力評価点の選定に当たっては，形状不連続，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。

4

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

原子炉圧力容器

P01,P01’
P02,P02’

Ａ部詳細図

Ａ
差圧検出・ほう酸水注入管ノズル（N10）〔NCF600 相当
差圧検出・ほう酸水注入管ノズルセーフエンド〔SUSF304 相当〕
差圧検出管〔SUS304LTP 相当〕：応力評価点〔〕 ：ＪＩＳ相当材（） ：材

図 1−1 形状・寸法・材料・応力評価点（単位：mm）

5料

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

表 1−2 計算結果の概要

部分及び材料供用状態

一次一般膜応力

一次膜＋一次曲げ応力

（MPa）

（MPa）

応力
強さ

差圧検出管
SUS304LTP相当

Ｅ37

許容値
232

応力

応力

評価面

強さ

P01-P02

37許容値
323

応力
評価面
P01-P0262. 計算条件
差圧検出・ほう酸水注入管は，以下の荷重条件に耐えるように設計する。
機器の応力解析には本章に示す荷重を考慮する。
2.1 設計条件
原子炉圧力容器の最高使用圧力：8.62 MPa

最高使用温度：302 ℃

2.2 重大事故等時の条件
重大事故等時の条件は以下のとおりである。
温度条件：設計条件と同じ。
圧力条件：設計条件と同じ。
2.3 材料NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

材料は，次に示すとおりである。
パイプ：SUS304LTP 相当
2.4 物性値
応力計算に使用する材料は，表2−1に従って分類する。
2.5 荷重の組合せ及び供用状態
荷重の組合せ及び供用状態は，表 2−2 に示すとおりである。
2.6 許容限界(1)

設計応力強さＳ m 及び設計引張強さＳu は，それぞれ設計・建設規格

付録材料図表Part5 表 1 及び表 9 に定められたものを使用する。
(2)

供用状態Ｅ＊の一次応力強さの評価には，運転状態Ⅴにおける評価温度条件（302 ℃）に対する許容限界を用いる。
(3) 差圧検出・ほう酸水注入管の重大事故等時の条件の応力強さの評価に用いる許容限界は，設計・建設規格 PVB-3110 により表 2−3 に示すとおりである。
注記 ＊：供用状態Ｅとは，重大事故等時の状態（運転状態Ⅴ）であり，供用状態Ｄを超える状態である。許容応力強さの算出式は供用状態Ｄと同様とする。

7

2.7 荷重の組合せと応力評価荷重の組合せと応力評価項目の対応を表 2−4 に示す。表 2−4 及び本計算書において，荷重の種類と記号は以下のとおりである。
荷重

記号(1) 原子炉圧力容器の内圧［L01 ］(2) 死荷重（機器の自重により生じる荷重）［L04 ］

2.8 溶接部の継手効率
差圧検出・ほう酸水注入管の応力評価点は，溶接部でないためη＝1.00 を用いる。
2.9 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。

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0σt ：周方向応力
σ：軸方向応力σr ：半径方向応力
τt ：せん断応力σσrσt83.

外荷重の条件

3.1 死荷重差圧検出・ほう酸水注入管の評価に用いる死荷重を添付書類「Ⅴ-2-3-4-3-4 差圧検出・ほう酸水注入管（ティーより N10 ノズルまでの外管）の耐震性についての計算書」の 3.3 節に示す。
4.

応力解析

4.1 応力解析の手順
応力解析の手順について述べる。
4.1.1 荷重条件
荷重条件は 2 章及び 3 章に示す。
4.1.2 応力計算と応力の分類(1) 応力計算の方法
NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0a.

応力計算は荷重の種類ごとに行う。荷重として与えられるものは次の 2 つである。

(a) 内圧(b) 外荷重b.

解析する箇所の形状は，次の方針に従ってモデル化する。

(a) 構造の不連続を考慮して応力の最も厳しい箇所に応力評価点（面）を選ぶ。なお，
軸対称モデル解析において，非軸対称な外荷重による応力評価を行った場合，荷重の入力方位と応力評価点の方位の関係により応力に極大値と極小値が生じる。外荷重による応力が極大となる方位の応力評価点は [例 P01] と表し，極小となる方位の応力評価点には，プライム（ ）を付けて [例 P01 ] と表す。
一次応力の評価は，内外面の応力評価点を含む断面（応力評価面）について行う。

9

4.2 応力計算
4.2.1 内圧による応力(1) 荷重条件（L01）
重大事故等時の条件における内圧を 2.2 節に示す。
(2) 計算方法a.

一次一般膜応力内圧Ｐによる一次一般膜応力は，次式で求める。

１σt＝・Ｐ
Ｙ−11σ ＝・Ｐ2
Ｙ −11・ＰＹ＋1NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0σr＝−

ここで，ＤoＹ＝Ｄi

なお，各応力評価点でのＤｏ，ｔは表 4−1 に示す。
b.

一次膜＋一次曲げ応力
内圧による一次曲げ応力は存在しない。したがって，一次膜＋一次曲げ応力は一次一般膜応力と同じである。

104.2.2 外荷重による応力(1) 荷重条件（L04）
差圧検出・ほう酸水注入管に働く外荷重は 3.1 節に示す。
(2) 計算方法a.

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。

σ＝ＦLＡＦSＴ
τt ＝＋・ｒm
Ａ 2 ・ＩNT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

ここで，

b.

Ｄi＋Ｄo
ｒm＝
4

一次膜＋一次曲げ応力
外荷重による一次膜＋一次曲げ応力は，次式で求める。

ＦL
σ＝Ａ

Ｍ Ｄo・Ｉ 2ＦS
ＴＤoτt ＝ ＋・Ａ 2・Ｉ 2
4.3 応力強さの評価
4.3.1 主応力
4.2 節で計算された応力は，応力の分類ごとに重ね合わせ，組合せ応力を求める。
組合せ応力は，一般にσt，σ ，σr，τt ，τ r ，τrt の 6 成分をもつが，主応力σは，引用文献(1)の 1.3.6 項により，次式を満足する 3 根σ1，σ2，σ3 として計算する。
・σ2＋（σt・σ ＋σ ・σr＋σr・σt−τt 2
σ3−（σt＋σ ＋σr）
−τ r2−τrt2）
・σ−σt・σ ・σr＋σt・τ r2＋σ ・τrt2＋σr・τt 2−2・τt ・τ r・τrt＝0

上式により主応力を求める。

11

4.3.2 応力強さ
以下の 3 つの主応力差の絶対値で最大のものを応力強さとする。
Ｓ12＝σ1−σ2
Ｓ23＝σ2−σ3
Ｓ31＝σ3−σ1
4.3.3 一次一般膜応力強さの評価
一次一般膜応力強さの評価結果をを表 4−2 に示す。
表 4−2 より，供用状態Ｅの一次一般膜応力強さは，2.6 節に示す許容限界を満足する。
4.3.4 一次膜＋一次曲げ応力強さの評価
一次膜＋一次曲げ応力強さの評価結果を表 4−3 に示す。
表 4−3 より，供用状態Ｅの一次膜＋一次曲げ応力強さは，2.6 節に示す許容限界を満足

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0する。

125.

引用文献

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0(1) 機械工学便覧 基礎編 α3（日本機械学会）

13NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

表 2−1 材料の分類
種類
オーステナイト系
ステンレス鋼

使用材料
SUS304LTP 相当

注：以降，材料は新ＪＩＳ相当材で記す。

表 2−2
施設区分
14
原子炉
本体

荷重の組合せ及び供用状態（重大事故等対処設備）

機器名称

原子炉
圧力容器
付属構造物

差圧検出・ほう酸水注入管

機器等の区分

供用状態

重大事故等＊
クラス２配管

Ｅ

荷重の組合せ

Ｄ＋ＰＳＡ［記号の説明］
Ｄ：

死荷重ＰＳＡ：

供用状態Ｅにおける圧力注記 ＊：設計・建設規格 PPC-1210 の規定により重大事故等クラス２容器の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0

表 2−3(1) 許容限界
（単位：MPa）
応 力 分 類

一次一般膜応力強さ（Ｐｍ）

供用状態

Ｅ

温度（℃）

オーステナイト系
ステンレス鋼302

SUS304LTP

232

許容応力の算出式

Min（2.4・Ｓｍ，2/3・Ｓｕ）

表 2−3(2) 許容限界
15（単位：MPa）
応 力 分 類

一次膜＋一次曲げ応力強さ（ＰＬ＋Ｐｂ）

供用状態

Ｅ

温度（℃）

オーステナイト系
ステンレス鋼302

SUS304LTP

許容応力の算出式

323
α・Min（2.4・Ｓｍ，2/3・Ｓｕ）

注：αは，純曲げによる全断面降伏荷重と初期降伏荷重の比又は 1.5 のいずれか小さい方の値とする。
本表には，α＝1.392 の場合の値を示す。

表 2−4 荷重の組合せ
条件

荷重の組合せ

供用状態Ｅ

応力評価
Ｐｍ

L01＋L04

ＰＬ＋Ｐｂ

表 4−1 断面性状

応力評価点

ｔ（mm）

Ｄｏ（mm）

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0P01，P0216Ａ2（mm ）Ｉ（mm4）

表 4−2 一次一般膜応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01P02P01’

応力許容値

強さ
43232

43232

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0P02’

供用状態Ｅ

17

表 4−3 一次膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01P02P01’

応力許容値

強さ
43323

43323

NT2 補③ Ⅴ-3-3-2-2 R0EP02’

供用状態Ｅ18