本資料のうち，枠囲みの内容は，営業秘密又は防護上の観点から公開できません。

東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-1069 改 2

提出年月日

平成 30 年 10 月 2 日

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

Ⅴ-2-3-4-3-3 気水分離器及びスタンドパイプの耐震性についての計算書

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

目次
1. 一般事項

11.1 評価方針

11.2 記号の説明

21.3 適用基準

21.4 形状・寸法・材料

21.5 解析範囲

21.6 評価部位21.7 計算結果の概要

22. 計算条件

62.1 設計条件

62.2 運転条件

62.3 荷重の組合せ及び許容応力状態

62.4 材料

62.5 物性値

62.6 荷重の組合せと応力評価

63. 荷重条件

73.1 死荷重(L04)73.2 差圧(L02)73.3 地震荷重(L14 及び L16)74. 許容限界

74.1 計算方法

74.2 解析モデル及び諸元

74.3 荷重変位線図74.4 崩壊荷重の下限及び許容荷重85. 評価結果

8目−1

図表目次
1

図 1-2 形状・寸法・材料・評価部位3

図 2-1 弾完全塑性体の概要

6

図 4-1 解析モデル10

図 4-2 荷重変位線図11

表 1-1 計算結果の概要

5

表 3-1 評価に用いる外荷重9

表 4-1 各許容応力状態における許容荷重12

表 5-1 評価のまとめ

12NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

図 1-1 気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価フロー目−21. 一般事項
本計算書は，気水分離器及びスタンドパイプの耐震性についての計算書である。
1.1 評価方針
気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価は，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。）に基づき，極限解析による評価を実施する。極限解析による評価は，「1.6 評価部位」にて設定する部位において，「3.3 地震荷重」で算出した設計用地震力が「4. 許容限界」に示す弾塑性解析にて求めた崩壊荷重の下限から定まる許容限界内に収まることを確認することで実施する。
気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価フローを図 1-1 に示す。

解析モデル設定

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

有限要素法モデルの作成

設計用地震力の設定

荷重の負荷荷重変位線図の作成（弾塑性解析）崩壊荷重の下限の算定

設計用地震力気水分離器及びスタンドパイプの構造強度評価
図 1-1 気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価フロー1

1.2 記号の説明「応力解析の方針」の 2 章による。
さらに，本計算書において，以下の記号を用いる。
記号記

号 の 説 明

単 位Ｄi

内径mm

Ｄo

外径mmｔ１スタンドパイプ厚さmm

ｔ２

シュラウドヘッド厚さmm

1.3 適用基準
適用基準は，「応力解析の方針」の 1.3 節に示す。

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

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 1-2 に示す。
1.5 解析範囲
解析範囲を図 1-2 に示す。
1.6 評価部位
気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価は，形状不連続部，溶接部及び厳しい荷重作用点に着目し，評価上厳しくなるシュラウドヘッドとスタンドパイプの接合部（以下「スタンドパイプ付根部」という。）について実施する。
気水分離器及びスタンドパイプの耐震評価部位を図 1-2 に示す。
1.7 計算結果の概要
計算結果の概要を表 1-1 に示す。

2

Ｂ

大補強板

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

小補強板

ＢＡ〜Ａ断面図

気水分離器
小補強板
Ａ

スタンドパイプＡＣ部e
大補強板

シュラウドヘッドｅ＝76.2Ｂ〜Ｂ断面図
図 1-2(1) 形状・寸法・材料・評価部位（単位：mm）

3

スタンドパイプ〔SUS304TP 相当〕
ＤＯ
ｔ１

溶接部

Ｄｉ

シュラウドヘッド〔SUS304 相当〕

ｔ２

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

Ｃ部（スタンドパイプ付根部）詳細図〔〕：ＪＩＳ相当材

ＤＯ ＝（外径）（）：材

Ｄｉ ＝（内径）ｔ１ ＝（スタンドパイプ厚さ）

ｔ ２＝（シュラウドヘッド厚さ）

料

図 1-2(2) 形状・寸法・材料・評価部位（単位：mm）

4

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

表 1-1 計算結果の概要

部分及び材料

許容応力状態スタンド鉛直力Ｖ（kN）

水平力Ｈ（kN）

地震荷重

許容荷重

地震荷重

許容荷重

Ⅲ ＡＳ

1.49

1.64

10.3

Ⅳ ＡＳ

2.73

2.78

15.4

モーメントＭ（kN･m）
地震荷重

許容荷重

11.329.232.3

15.643.944.7

パイプ
SUS304TP5

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 1-2 に示す。
2.5 物性値

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

物性値は，「応力解析の方針」の 3.3 節に示す。計算に使用する応力ひずみ線図は，図 2-1 に示す許容応力状態ⅢＡＳでは 1.5Ｓｍ，許容応力状態ⅣＡＳでは 2.3Ｓｍと 0.7Ｓｕの小さい方を降伏点とした弾完全塑性体とする。
応力（許容応力状態ⅣＡＳ）Min[2.3Sm,0.7Su]（許容応力状態ⅢＡＳ）1.5Sm

ひずみ

図 2-1 弾完全塑性体の概要
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。

63.

荷重条件

3.1 死荷重（L04）
スタンドパイプ 1 本あたりの付根部に働く死荷重は「応力解析の方針」の 4.4.1 項に示す死荷重を 225 本で除したものとする。評価に用いる死荷重を表 3-1 に示す。
3.2 差圧（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。
3.3 地震荷重（L14 及び L16）
スタンドパイプ 1 本あたりの付根部に働く地震荷重は「応力解析の方針」の 4.4.3 項に示す
地震荷重を 225 本で除したものとする。評価に用いる地震荷重を表 3-1 に示す。
4.

許容限界

4.1 計算方法

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

許容限界は，ＪＥＡＧ４６０１･補-1984 の許容応力編で認められた手法として設計・建設規
格 CSS-3160 の極限解析による評価（崩壊荷重の下限に基づく評価）にて求める。
計算は，ソリッド要素を使用した有限要素法による弾塑性解析を用いて行う。また，解析コード「ＡＢＡＱＵＳ」を用いて行う。
4.2 解析モデル及び諸元
本機器の形状を図 1-2 に示し，解析モデル及び諸元を図 4-１に示す。
解析モデルは，評価上厳しくなるスタンドパイプ付根部の許容限界を求めるため，1 本のスタンドパイプ及びシュラウドヘッドの一部をソリッド要素でモデル化した３次元有限要素法モデルとする。境界条件は，シュラウドヘッド端部を全周固定とする。
4.3 荷重変位線図
図 4-1 に示す解析モデルに「3.1 死荷重」及び「3.2 差圧」を負荷し，その後，上端の断面中心から荷重を段階的に負荷することで，荷重とそれによる変形量の関係（以下「荷重変位線図」という。）を求める。上端の断面中心から負荷する荷重は，スタンドパイプの付根部に「3.3 地震荷重」にて求めた各許容応力状態における地震荷重の比例倍となる荷重とする。
荷重変位線図は，有限要素法による弾塑性解析を用いて求める。各許容応力状態における荷重変位線図を図 4-2 に示す。荷重変位線図に示す荷重はスタンドパイプ付根部における荷重とし，表 3-1 に示す各許容応力状態での地震荷重の荷重倍率として整理する。また，変位は解析モデルの上端の断面中心の変位量とする。

7

4.4 崩壊荷重の下限及び許容荷重
図 4-2 に示す荷重変位曲線から崩壊荷重の下限を求める。崩壊荷重の下限は，荷重とそれによる変形量の関係直線または曲線と荷重軸に対し弾性範囲の関係直線の勾配の 2 倍の勾配を有する直線が交わる点に対応する荷重とする。各許容応力状態における崩壊荷重の下限から，許容荷重を算出する。
許容荷重は許容応力状態ⅢＡＳでは許容応力状態ⅢＡＳでの崩壊荷重の下限と同じ値とし，許容応力状態ⅣＡＳでは許容応力状態ⅣＡＳでの崩壊荷重の下限に 0.9 を乗じた値とする。許容荷重を表 4-1 に示す。
5.

評価結果
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 により，各許容応力状態の地震

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

荷重は許容荷重を満足する。

8表 3-1 評価に用いる外荷重

荷重名称

鉛直力Ｖ（kN）

水平力Ｈ（kN）

モーメントＭ（kN･m）

L04

死荷重2.52−−

L14

地震荷重Ｓｄ*

1.49

10.3

29.2

L16

地震荷重Ｓｓ

2.73

15.4

43.9

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0

記号9図 4-1 解析モデル

10

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0地震荷重Ｓｄ に対する荷重倍率（−）

2.0

1.5

1.108
1.0

＊0.5φ
θ

tanφ＝2tanθ

0.01020304050

変位（mm）

図 4-2(1) 荷重変位線図（許容応力状態ⅢＡＳ）

2.0
地震荷重Ｓｓに対する荷重倍率（−）

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R001.5
1.134
1.00.5φ
θtanφ＝2tanθ

0.0010203040

変位（mm）

図 4-2(2) 荷重変位線図（許容応力状態ⅣＡＳ）

1150

表 4-1 各許容応力状態における許容荷重条件

鉛直力Ｖ（kN）

水平力Ｈ（kN）

モーメントＭ（kN･m）

許容応力状態ⅢＡＳ

1.64

11.3

32.3

許容応力状態ⅣＡＳ

2.78

15.6

44.7

表 5-1 評価のまとめ

NT2 補③ Ⅴ-2-3-4-3-3 R0E

条件

鉛直力Ｖ（kN）

水平力Ｈ（kN）

地震荷重

許容荷重

地震荷重

許容荷重

許容応力状態ⅢＡＳ

1.49

1.64

10.3

許容応力状態ⅣＡＳ

2.73

2.78

15.4

12

モーメントＭ（kN･m）
地震荷重

許容荷重

11.3

29.2

32.3

15.6

43.9

44.7