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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-1096 改 2

提出年月日

平成 30 年 9 月 28 日

Ⅴ-2-2-2-2 原子炉建屋地下排水設備排水ポンプのNT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

耐震性についての計算書目次
1.

概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1

2.

一般事項 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2

2.1 配置概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2
2.2 構造計画 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
2.3 評価方針 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
2.4 適用基準 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5
2.5 記号の説明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
3.

評価部位 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 64.

固有周期 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7

4.1 試験方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7
4.2 試験結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 75.

構造強度評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

5.1 構造強度評価方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
5.2 荷重の組合せ及び許容応力 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
5.3 設計用地震力 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12
5.4 計算方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13
6.

機能維持評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16

6.1 機能維持評価方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
6.2 動的機能維持評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
7.

評価結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17

7.1 重大事故等対処設備としての評価結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17

1.

概要
原子炉建屋地下排水設備は，添付書類「Ⅴ-2-1 耐震設計の基本方針の概要」のうち「10. 耐震計算の基本方針 10.1 建物・構築物」に基づき，Ｓｓ機能維持ができ，原子炉建屋基礎盤下端レベル以深に地下水位を維持する設備である。
ここでは，原子炉建屋地下排水設備排水ポンプがＳｓ機能維持の設計となっていることについて，添付書類「Ｖ-2-1-9 機能維持の基本方針」に設定している構造強度及び機能維持の設計方針に基づき，設計用地震力に対して十分な構造強度及び機能を有していることを説明するものである。
原子炉地下排水設備排水ポンプは、Ｓｓ地震発生前後において原子炉建屋の耐震性を担保する設備であることから，重大事故等対処設備のうち常設重大事故緩和設備と分類し，以下，重大事

NT2 補③ Ⅴ-2-2-2-2 R2

故等対処設備（常設重大事故緩和設備）としての構造強度及び動的機能維持評価を行う。

12.

一般事項

2.1 配置概要

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2R2原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの配置図を図 2-1 に示す。

図 2-1 原子炉建屋地下排水設備排水ポンプ配置図2

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

2.2 構造計画
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの構造計画を表 2-1 に示す。
表 2-1 構造計画
計画の概要
概略構造図

基礎・支持構造

主体構造

ポンプは，ポンプ支持架水中ポンプ台に固定され，ポンプ支持架台は，基礎ボルトで基礎800に据え付ける。

ポンプ支持架台

ポンプ支持架台1552

3水中ポンプ

水中ポンプ

基礎ボルト

ポンプ設置用土台（集水ピット底面と一体構造）（単位：mm）

2.3 評価方針原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの応力評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方
針3.1構造強度上の制限」にて設定した荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界に基づき，「2.2 構造計画」にて示す原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの部位を踏まえ「3. 評価部位」にて設定する箇所において，「4. 固有周期」に基づく設計用地震力により算出した応力等が許容限界内に収まることを，「5. 構造強度評価」にて示す方法にて確認することで実施する。また機能維持評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定した動的機器の機能維持の方針に基づき，地震時の応答加速度が動的機能確認済加速度以下であることを，「6. 機能維持評価」にて示す方法にて確認することで実施する。確認結果を「7. 評価結果」に示す。
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震評価フローを図 2-2 に示す。

計算モデルの設定

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

加振試験

固有周期の算出

設計用地震力機能維持確認済加速度の確認

評価用加速度の算出

原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの構造強度評価及び機能維持評価

図 2-2 原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震評価フロー4

2.4 適用基準
適用基準を以下に示す。
(1) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1987（日本電気協会）(2) 原子力発電所耐震設計技術指針 重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補－1984（日本電気協会）(3) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版（日本電気協会）(4) 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。
））ＪＳＭＥNT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

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

5

2.5 記号の説明
記号

記号の説

明

単位

Ａｂ

ボルトの軸断面積mm2ＣＨ

水平方向設計震度－ＣＶ

鉛直方向設計震度－ｄ

ボルトの呼び径mm

Ｆ

設計・建設規格 SSB-3131に定める値

MPaＦ設計・建設規格 SSB-3133に定める値

MPaＦｂ

ボルトに作用する引張力（1本当たり）N

fｓｂ

せん断力のみを受けるボルトの許容せん断応力(ｆｓを1.5倍した値又はMPa

ｆｓ を1.5倍した値)

fｔｏ

引張力のみを受けるボルトの許容引張応力(ｆｔを1.5倍した値又はｆｔMPa

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2を1.5倍した値)

fｔｓ

引張力とせん断力を同時に受けるボルトの許容引張応力

MPag

重力加速度（＝9.80665）

m/s2

ｈ１

取付面から重心までの距離mm

１

重心とボルト間の水平方向距離mm２

重心とボルト間の水平方向距離mmｍ

運転時質量kgｎ

ボルトの本数－ｎf

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数－

Ｑｂ

ボルトに作用するせん断力

NＳｕ

設計・建設規格 付録材料図表 Parｔ5 表9に定める値

MPaＳｙ

設計・建設規格 付録材料図表 Parｔ5 表8に定める値

MPaπ

円周率－σｂボルトに生じる引張応力MPaτｂボルトに生じるせん断応力

MPa

注記 ＊： １≦ ２3.

評価部位
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震評価は，「5.1 構造強度評価方法」に示す条件に基づき，原子炉建屋地下排水設備排水ポンプ支持架台の基礎ボルトについて実施する。原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震評価部位については，表 2-1 の構造計画に示す。

6

4.

固有周期

4.1 試験方法
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの固有周期は，ランダム波試験により評価する。
4.2 試験結果
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの試験結果を表 4-1 に示す。
表 4-1 より，原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの固有周期は，0.05 秒以下であり剛であることを確認した。
（単位：s）

表 4-1 試験結果
機器名称方向

固有周期

水平0.05 以下

鉛直

0.05 以下

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

原子炉建屋地下排水設備排水ポンプ

75.

構造強度評価5.1 構造強度評価方法(1) 原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの質量は重心に集中するものとする。
(2) 転倒方向は，正面方向及び側面方向について検討し，計算書には計算結果の厳しい方を記載する。
(3) 設計用地震力は，添付書類「Ⅴ-2-2-2-1 原子炉建屋地下排水設備設置位置の地盤応答」に基づき設定する。
(4) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。
5.2 荷重の組合せ及び許容応力5.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震評価に用いる荷重の組合せ及び許容応力状態のうち，重大事故等対処設備に用いるものを表 5-1 に示す。

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

5.2.2 許容応力
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの許容応力は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき表 5-2 のとおりとする。
5.2.3 使用材料の許容応力評価条件
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの使用材料の許容応力評価条件のうち，重大事故等対処設備に用いるものを表 5-3 に示す。

8

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

表 5-1 荷重の組合せ及び許容応力状態（重大事故等対処設備）

施設区分

施設共通

原子炉建屋

（地震）

地下排水設備

機器名称

設備分類＊1

機器等の区分

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ＊3

Ⅳ ＡＳ

原子炉建屋
地下排水設備

Ⅴ ＡＳ
常設／緩和

排水ポンプ

－＊2

Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋Ｓｓ（ＶＡＳとしてⅣＡＳの許容限界を用いる。
）

9

注記 ＊1：「常設／緩和」は常設重大事故緩和設備を示す。
＊2：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。
＊3：「Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋Ｓｓ」の評価に包絡されるため，評価結果の記載を省略する。

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

表 5-2 許容応力（重大事故等その他の支持構造物）
許容限界＊1，＊2（ボルト等）
許容応力状態

一次応力
引張り

せん断

1.5・fｔ1.5・fｓ

Ⅳ ＡＳ
Ⅴ ＡＳ
（ⅤＡＳとしてⅣＡＳの許容限界を用い10る。）
注記 ＊1：応力の組合せが考えられる場合には，組合せ応力に対しても評価を行う。
＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

表 5-3 使用材料の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）
評価部材

基礎ボルト

材料

温度条件

Ｓｙ

Ｓｕ

Ｓｙ（ＲＴ）

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

205

520

－

周囲環境温度11

5.3 設計用地震力「基準地震動Ｓｓ」による地震力は添付書類「Ⅴ-2-2-1 原子炉建屋地下排水設備設置位置の地盤応答」に基づき設定する。
耐震評価に用いる設計用地震力を表 5-4 に示す。
表 5-4 原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの設計用地震力（重大事故等対処設備）
据付場所

弾性設計用地震動Ｓｄ

固有周期(s)

床面高さNT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2（m）

基準地震動Ｓｓ

又は静的震度及び水平方向鉛直方向

0.05 以下

0.05 以下

水平方向

鉛直方向

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

設計震度

設計震度－－

ＣＨ＝0.62＊2 ＣＶ＝0.61＊2（実際の排水ポンプ据付高さよりも上部の床面高さの応答加
注記 ＊1：基準レベルを示す。
速度を用いることで保守的な評価とする。
）＊2：「4. 固有周期」より 0.05 秒以下であり剛であることを確認したため，設置床の最大床応答加速度の 1.2 倍を考慮した設計震度を設定した。

12

5.4 計算方法
5.4.1 応力の計算方法
基礎ボルトの応力は，地震による引張応力とせん断応力について計算する。図 5-1 に計算モデルを示す。

転倒方向
ｍ・ＣＨ・ｇ

転倒支点となる
ボルト列

引張りを受ける
ボルト列

ｈ１ｍ・（1－ＣＶ）
・ｇ

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2転倒
支点１１２

図 5-1 計算モデル（正面方向及び側面方向転倒）

13２

(1) 引張応力
基礎ボルトに対する引張力は，最も厳しい条件として，図 5-1 で最外列のボルトを視点とする転倒を考え，これを片側の最外列のボルトで受けるものとして計算する。
引張力Ｆｂｍ･ｇ･ＣＨ･ｈ１－ｍ･ｇ･（1－ＣＶ）･ １
Ｆｂ＝ｎf・（ １＋ ２）
基礎ボルトに作用する引張応力σｂＦｂσｂ＝Ａｂここで，基礎ボルトの軸断面積ＡｂはπＡｂ＝ ･ｄ24(5.4.1)(5.4.2)(5.4.3)(2) せん断応力NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

基礎ボルトに対するせん断力は，基礎ボルト全本数で受けるものとして計算する。
せん断力ＱｂＱｂ＝ｍ･ｇ・ＣＨ(5.4.4)

せん断応力Ｑｂτｂ＝ｎ･Ａｂ(5.4.5)

14

5.4.2 計算条件
応力の計算に用いる計算条件は，本計算書の【原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震性についての計算結果】の設計条件及び機器要目に示す。
5.4.3 応力の評価
5.4.1節で求めたボルトの引張応力σｂは次式より求めた許容引張応力fｔｓ以下であること。
せん断応力τｂは，せん断力のみを受けるボルトの許容せん断応力 fｓｂ以下であること。

fｔｓ＝1.4・fｔｏ－1.6・τｂ(5.4.6)

かつ，fｔｓ≦fｔｏ(5.4.7)

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

ただし，fｔｏ及びfｓｂは下表による。

基準地震動Ｓsによる荷重との組合せの場合
Ｆ・1.52

許容引張応力fｔo
許容せん断応力Ｆfｓb

1.5・ 315・1.5

6.

機能維持評価6.1 機能維持評価方法
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの機能維持評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9

機能維持の基本方針 4.1 動的機能維持」にて設定した動的機能維持の方針に基づき，地震時の応答加速度が，動的機能維持確認済加速度以下であることを，「5.2方法にて確認することで実施する。確認結果を「7.

動的機能維持評価」にて示す評価結果」に示す。

原子炉建屋地下排水設備排水ポンプは水中ポンプであり，個別の加振試験によって得られる機能維持を確認した加速度を機能確認済加速度として，評価用加速度が機能確認済加速度以下であることを確認する。
6.2 動的機能維持評価
6.2.1 評価用加速度
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの動的機能維持評価について，以下に示す。
ポンプはポンプ支持架台に固定され，ポンプ支持架台は基礎ボルトで基礎に据え付けらNT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2れることから，設計用地震力は添付書類「Ⅴ-2-2-1

原子炉建屋地下排水設備設置位置の地盤応答」に示す，原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの設置床における基準地震動Ｓｓに基づき設定する。評価用加速度には，設置場所の設備評価用床最大加速度を適用する。
評価用加速度を表 6-1 に示す。

16

（×9.8 m/s2）

表 6-1 評価用加速度
対象機器設置箇所

加振方向

水平

最大加速度
Ｓｓ

NS0.52

EW0.52鉛直0.51

6.2.2 機能確認済加速度
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの機能確認済加速度について以下に示す。
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプは，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，実機の据付状態を模擬した上で，当該機器が設置される床における設備評価
用床応答曲線を包絡する模擬地震波により加振試験を行い，動的機能の健全性を確認した。機能確認済加速度には，加振台において測定した最大加速度を適用する。

NT2 補③ Ｖ-2-2-2-2 R2

機能確認済加速度を表 6-2 に示す。

表 6-2 機能確認済加速度
評価部位方向（×9.8 m/s2）
機能確認済加速度

水平
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプ
鉛直

7.

評価結果

7.1 重大事故等対処設備としての評価結果
原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの重大事故等時の状態を考慮した場合の耐震評価結果
を以下に示す。発生値は評価基準値を満足しており，設計用地震力に対して十分な構造強度及び動的機能を有していることを確認した。
(1) 構造強度評価結果
構造強度評価の結果を次頁以降の表に示す。
(2) 機能維持評価結果
動的機能維持評価の結果を次頁以降の表に示す。

17

NT2 補③ Ⅴ-2-2-2-2 R2【原子炉建屋地下排水設備排水ポンプの耐震性についての計算結果】
1. 重 大 事 故 等 対 処 施 設
1.1 設 計 条 件

機 器 名 称

原子炉建屋
地下排水ポンプ

耐震設計上の重要度分類

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度

固有周期（s）

据付場所及び床面高さ（m）

水平方向

常設／緩和

鉛直方向

基準地震動Ｓｓ

水平方向
設計震度

鉛直方向
設計震度

水平方向
設計震度

鉛直方向
設計震度

－－

ＣＨ＝0.62

ＣＶ＝0.61

0.05 以下 0.05 以下

最高使用温度（℃）－

注記 ＊：基準レベルを示す。
1.2

機器要目
１（mm）材ｈ１（mm）

18

基 礎 ボ ル ト部

材

基 礎 ボ ル ト
注記 ＊：周囲環境温度で算出

２（mm）

ｎf

弾性設計用
地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

弾性設計用
地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

ｎ

弾性設計用
地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

－

440－

440

16－

4

＊部

ｍ（kg）

Ｆ（MPa）Ｆ（MPa）

Ａｂ
（mm2）

Ｓｙ
（MPa）

Ｓｕ
（MPa）

転倒方向

弾性設計用
地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

弾性設計用
地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

201.1
(φ16)

205＊

520＊

－

246

－

正面及び側面

周囲環境温度（℃）

NT2 補③ Ⅴ-2-2-2-2 R2
1.3 計 算 数 値
1.3.1 ボルトに作用する力（単位：N）
Ｆｂ部

Ｑｂ

材
弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度基準地震動Ｓｓ－1663

基 礎 ボ ル ト

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

1.4 結 論1.4.1 ボルトの応力（単位：MPa）
弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度部

材

基 礎 ボ ル ト

材 料

算出応力

許容応力

算出応力

許容応力

引張り－－

σｂ＝9

ƒｔｓ＝147＊

せん断－－

τｂ＝2

ƒｓｂ＝113

SUS30419

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ，ƒｔｏ]すべて許容応力以下である。
(×9.8 m/s2)

1.4.2 動的機能の評価結果
評価用加速度
原子炉建屋
地下排水ポンプ

基準地震動Ｓｓ

応 力

水平方向

0.52

鉛直方向0.51

機能確認済加速度評価用加速度(1.0 ZPA)はすべて機能確認済加速度以下である

NT2 補③ Ⅴ-2-2-2-2 R1E

転倒方向ｍ・ＣＨ・ｇ

引張りを受ける
ボルト列

転倒支点となるボルト列

20ｈ１ｍ・（1－ＣＶ）・ｇ

転倒支点１

１

２

２