本資料のうち，枠囲みの内容は東海第二発電所 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-572 改 2

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提出年月日

平成 30 年 8 月 31 日

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

Ⅴ-2-11-2-5 原子炉遮蔽の耐震性についての計算書

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

目次
1. 概要

12. 一般事項

12.1 配置概要

12.2 構造計画

22.3 評価方針

32.4 適用基準

32.5 記号の説明

42.6 計算精度と数値の丸め方

53. 評価部位

64. 構造強度評価

84.1 構造強度評価方法

84.2 荷重の組合せ及び許容応力84.3 設計用地震力

94.4 計算方法

114.5 計算条件

184.6 応力の評価

185. 評価結果

18

1. 概要本計算書は，添付書類「Ⅴ-2-11-1 波及的影響を及ぼすおそれのある下位クラス施設の耐震評価方針」の耐震設計方針に基づき，下位クラス設備である原子炉遮蔽が設計用地震力に対して十分な構造強度を有していることを確認することで，隣接している上位クラス施設である原子炉圧力容器に対して，波及的影響を及ぼさないことを説明するものである。
2. 一般事項
2.1 配置概要
原子炉遮蔽は，原子炉本体の基礎に配置される。原子炉遮蔽は，図 2-1 の位置関係図に示す
ように，上位クラス施設である原子炉圧力容器の周辺に設置されており，転倒時に原子炉圧力NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

容器に対して波及的影響を及ぼすおそれがある。

図 2-1 原子炉遮蔽の位置関係図1

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

2.2 構造計画
原子炉遮蔽の構造計画を表 2-1 に示す。
表 2-1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

，内径約

炉心を中心に外径約外径約，高さ約の原子炉径約を取り囲む円筒形コンクリー
ト壁であり内側と外側にEL.約の鋼板がまかれ内側2と外側の鋼板はたてリブでつながれている。その内部にはモルタルが充てんされている。
原子炉遮蔽のモルタルは強度部材として考慮しない。
水平力は，EL.約 34.4 m の位置に取り付けられた原子炉格
納容器スタビライザ，及びEL.約 19.9 m の位置の基礎で原子炉本体の基礎に伝えられる。

概略構造図
内の円形構造で，で原子炉本体の基礎に固定する。

原子炉遮蔽
開口集中部
一般胴部
アンカーボルト2.3 評価方針
原子炉遮蔽の応力評価は，添付書類「Ⅴ-2-11-1波及的影響を及ぼすおそれのある下位クラス施設の耐震評価方針」の「3. 耐震評価方針」に従い実施する。
評価については，「2.2 構造計画」にて示す原子炉遮蔽の部位を踏まえ「3． 評価部位」にて設定する箇所において，設計用地震力に基づく応力が許容限界内に収まることを，「4.
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。確認結果を「5. 評価結果」に示す。
原子炉遮蔽の耐震評価フローを図 2-2 に示す。

諸元設定

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

設計用地震力評価式による応力計算

地震時における応力

原子炉遮蔽の構造強度評価

図 2-2 原子炉遮蔽の耐震評価フロー

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（重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補−1984
及びＪＥＡＧ４６０１−1987）（日本電気協会 電気技術基準調査委員会 昭和 59 年 9 月
及び昭和 62 年 8 月）（2）鋼構造設計規準（日本建築学会 2005 改定）

3

2.5 記号の説明

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

記

号

記 号 の 説 明

単位

Ａ

面積mm2

Ｄ１

直径mm

dB

アンカーボルトの軸径mm

dsi

ベースプレート内径mm

dso

ベースプレート外径mm

ＥC

コンクリートの縦弾性係数

N/mm2

ＥS

アンカーボルトの縦弾性係数

N/mm2Ｆ

許容応力度の基準値

MPaｆb

許容曲げ応力MPa

ｆc

許容圧縮応力MPa

ｆs

許容せん断応力MPaｆt

組合せ応力・引張応力

MPa

Ｌ１

長さmm

Ｍ

モーメント

N･mm

Ｎ

垂直力

N

ＮB

アンカーボルトの本数

−Ｑ

せん断力

Nr

ベースプレートの平均半径mmＳｓ

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力−ｔ１〜６

原子炉遮蔽各部厚さmm

ｔｂ１

アンカーボルト等価円筒の板厚mm

ｔｂ２

圧縮側コンクリート板厚mm

Ｗ

荷重

N

Ｚ

断面係数

mm3σc

圧縮応力

MPaσb

曲げ応力

MPaσccコンクリートの圧縮応力

N/mm2σtb

アンカーボルトの引張応力

N/mm2στ

組合せ応力

MPa

せん断応力

MPa

圧縮材の細長比

−

限界細長比

−係数

−4

2.6 計算精度と数値の丸め方
計算の精度は，６桁以上を確保する。
表示する数値の丸め方を表 2-2 に示す。
表 2-2 表示する数値の丸め方
数値の種類

単 位処理桁処理法

表示桁許容応力鋼材MPa

小数点以下第１位切捨て

整数

算出応力鋼材MPa

小数点以下第１位切上げ

整数

53. 評価部位
原子炉遮蔽の耐震評価は，「4.1 構造強度評価方法」に示す条件に基づき，耐震評価上厳しくなる一般胴部，開口集中部，アンカーボルト及びシアプレートについて実施する。原子炉遮蔽の耐震評価部位については，表 2-1 の概略構造図に示す。また，原子炉遮蔽の形状及び主要NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

寸法を図 3-1 及び図 3-2 に示す。

ｔ4ｔ5ｔ1ｔ 3 ｔ2Ｄ1P2 開口集中部○

P1 一般胴部○ｔ4ｔ5ＡP4 シアプレート○
P3 アンカーボルト○

図 3-1 原子炉遮蔽の形状及び主要寸法（単位：mm）

6

図 3-2 Ａ部詳細(単位：mm)

7NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

4. 構造強度評価4.1 構造強度評価方法(1) 地震力は，原子炉遮蔽に対して，水平方向及び鉛直方向から作用するものとする。
(2) 耐震計算は，原子炉遮蔽の自重及びその他すべての付帯物の重量に加えて，地震荷重を考慮する。
(3) 設計基準対象施設及び重大事故等対象設備としての評価において，設計用地震力，許容応力の値が変わらないことから，同一の条件で構造強度評価を行う。
(4) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を用いる。
4.2 荷重の組合せ及び許容応力(1) 許容応力
許容応力は日本建築学会の「鋼構造設計規準」（2005 改定）による。許容応力状態における許容応力を表 4-1 及び表 4-2 に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

表4-1 許容応力状態における許容応力（鋼材）
短期許容応力
（MPa)

基準応力

材料

Ｆ

許容応力

圧縮

曲げ

せん断

組合せ

ｆcｆb

ｆsｆt

233

235

135235状態

235(厚さ≦40mm)

ⅣＡＳ

215

（ⅤＡＳ＊１）(厚さ＞−21512421540mm)
注＊１：ⅤＡＳとしては，ⅣＡＳの許容限界を用いる
表 4-2 許容応力状態における許容応力（アンカーボルト）
材料

短期許容応力（MPa)

許容応力

引張 ｆt

状態

651
注＊１：ⅤＡＳとしては，ⅣＡＳの許容限界を用いる

8ⅣＡＳ（ⅤＡＳ＊１）

4.3 設計用地震力(1)

原子炉遮蔽の自重及びその他のすべての付帯物の重量
Ｗ＝

(2)

地震荷重
耐震評価に用いる設計用地震力を表 4-3 に示す。
原子炉遮蔽に加わる鉛直方向地震力及び水平方向地震力は，添付書類「Ⅴ-2-3-2

炉心，原子炉圧力容器及び圧力容器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」より求めた基準地震動Ｓｓの応答値を用いる。

9

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

表 4-3 設計用地震力（設計基準対象施設及び重大事故等対象設備）
耐震設計上の重要度分類

設備区分

床面高さ(m)

基準地震動Ｓｓ
評価位置

一般胴部

Ｂ−EL. 34.420〜
EL. 19.851

開口集中部
アンカーボルト
シアプレート

鉛直荷重

モーメント

せん断力

Ｗ(N)

Ｍ(N･mm)Ｑ(N)10

4.4 計算方法
4.4.1

一般胴部
4.3 項で示した荷重により一般胴部に生じる応力は，次式により計算する。

(1) 圧縮応力

Ｗσc＝
Ａ
ここで，
Ａ＝(2) 曲げ応力

Ｍ
σb＝
Ｚ
ここで，
Ｚ＝(3) せん断応力

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

Ｑ
τ＝Ａ
ここで，
Ａ＝(4) 組合せ応力
σ＝ (σ b＋σ c)2＋3・τ211

4.4.2

開口集中部
4.3 項で示した荷重により開口集中部に生じる応力は，次式により計算する。

(1) 圧縮応力
σ c＝

Ｗ
Ａ1

ここで，
Ａ1＝(2) 曲げ応力
σ b＝ＭＺ1

ここで，
Ｚ1 ＝(3) せん断応力
τ＝ＱＡ1

ここで，
NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

Ａ1＝(4) 組合せ応力σ＝ σb σc 2＋3・τ24.4.3 アンカーボルト
4.3 項で示した荷重によりアンカーボルトの応力は，次に示す手法に基づいて計算する。
アンカーボルトサークルは，図 4-1 に示す円周 2 列アンカーボルトサークルの平均径とする。また，アンカーボルトは，アンカーボルトの軸径の全断面積に等しい面積をもつ等価円筒におきかえる。
応力は，最大引張応力(σtb)から最大圧縮応力(nσcc)まで直線的に変化する。
以上の仮定のもとに，図 4-1 に示すアンカーボルト部分にモーメントＭs と軸荷重Ｎが加わった場合の応力計算を行う。

12

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0tb2tb1

図 4-1 アンカーボルトの等価円筒及び荷重分布(1) アンカーボルトの等価円筒の板厚，tb1アンカーボルトの等価円筒の板厚 tb1 は，次式のよう計算する。

tb1 =π2×dＢ
4π×2 r240×(2) 圧縮側のコンクリートの板幅，tb2
圧縮側のコンクリートの板幅 tb2 は，ベースプレートの幅に等しいとする。

13

tb2 ＝dSO−dSi
2(3) 引張り側及び圧縮側の関係式
コンクリートの圧縮力の総和をＮc，アンカーボルトの引張り力の総和をＮt とすると，
Ｎ＝ＮC−Ｎt………………………………………………………………………… (1)

Ｎc によるモーメントをＭc，Ｎt によるモーメントをＭt とすると，
Ｍs−Ｎ r cosα＝Ｎ (e−r cosα)＝Ｍc＋Ｍt

ただし，e＝……………………………… (2)ＭsＮ

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-4 R2

今，θ＝0 の位置での圧縮応力をσcc とおくと，図 4−1 から，圧縮応力は，(θ＜αゆえ)次のように表せる。

σcc ×r cosθ−r cosαr−r cosα

よって，コンクリートの圧縮力の総和は，

ＮC ＝2ασcc(cosθ−cosα) r (tb2 −tb1 )0＝2 σcc r (tb21−cosαtb1 )sinα−α cosα1−cosαとなる。

14dθ……………………………………

(3)

また，2ασcc

ＭC ＝2(cosθ−cosα) r2 (tb2 −tb1 )1−cosα0dθ

α−3 sinα cosα＋2 α cos2 α＝σcc r2 (tb2 -tb1 )……………………… (4)1−cosα(3)，(4)式において，t1 の代わりに P・t2 を代入すると，

ＮC ＝2 σcc r tb2 (1-Ｐ)

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-4 R2ＭC ＝σcc r2 tb2 (1-Ｐ)

sinα−α cosα1−cosα…………………………………… (5)α−3 sinα cosα＋2 α cos2 α1−cosα………………… (6)となる。
ただし，Ｐ＝tb1／tb2
次に，アンカーボルトの引張り力についても同様に，まず任意の位置での引張応力は，
r cosα−r cosθσtb

r＋r cosαcosα−cosθ

＝σtb

1＋cosα……………………………… (7)また，相似三角形より(図 4−1)，
n σccσtb＝

r−r cosα
r＋r cosα∴σtb ＝n σcc (1＋cosα)1−cosα………………………………(8)となる。
ただし， n＝Ｅs／Ｅc(7)式と(8)式から，任意の位置でのアンカーボルトの引張応力は，
n σcc (cosα−cosθ)
1−cosα……………………………………………………………… (9)よって，アンカーボルトの引張力の合計は，πn σ(cosα−cosθ)cc
r tb1 dθＮt ＝21−cosαα＝

2 n σcc r Ｐ tb2 (π cosα−α cosα＋sinα)1−cosα
15…………………………… (10)

同様に，アンカーボルト力 Nt によるモーメント

Ｍt ＝n σcc r2 Ｐ tb2

2 π cos2 α−2 α cos2 α＋3 sinα cosα＋π−α1−cosα……(11)(1)式に(5)，(10)式を代入すると，

Ｎ＝2 σcc r tb2

1−Ｐ−n Ｐ

1−cosαsinα-α cosα −n Ｐ π cosα……… (12)同様に(2)式に(6)，(11)式を代入して，

Ｎ (e−r cosα)＝σcc r2 tb2

1−Ｐ−n Ｐ

1−cosαα＋2 α cos2 α−NT2 補② Ⅴ-2-11-2-4 R23 sinα cosα ＋π n Ｐ (2 cos2 α＋1)…… (13)(12)式と(13)式より，
ｅｒ＝1−Ｐ−n Ｐ
1−Ｐ−n Ｐ2α−sinα cosα ＋π n Ｐ
sinα−α cosαπ n Ｐ cosα………………

(14)………

(15)

この式からαを求めて，このαを(12)式に代入すると，

σcc ＝

Ｎ 1−cosα
2 r tb2

1−Ｐ−n Ｐsinα−α cosαπ n Ｐ cosασtb は(15)式を(8)式に代入することによって得られる。
Ｎ 1−cosαn2 r tb2σtb ＝1−Ｐ−n Ｐsinα−α cosαπ n Ｐ cosα

1＋cosα1−cosα…………(16)'

また，図 4−1 より，σcc max
σcc＝

r 1−cosα ＋tb2 ／2
r 1−cosα

σcc max＝σcc

1＋tb2……………………………………………… (17)2 r 1−cosα164.4.4

シアプレート(1) 形状と寸法

Ｌ1

ベースプレート

σct6

シアプレートNT2 補② Ⅴ-2-11-2-4 R2

図 4−2 シアプレート(2) せん断応力

τ＝＝

ＱＡ
Ｑ
2 π r t6(3) コンクリート部反力

σc ＝Ｑ
2 π r Ｌ1(4) 曲げ応力

σb ＝

＝

6 Ｍ
t 62

6×2
1σc Ｌ12t62(5) 組合せ応力22σ＝ σb ＋3 τ17

4.5 計算条件
4.5.1 原子炉遮蔽の応力計算条件
応力計算に用いる計算条件は，本計算書の 5. 評価結果の設計条件および機器要目に示す。
4.6 応力の評価
4.6.1 一般胴部，開口集中部及びシアプレートの応力評価
4.4.1 項，4.4.2 項及び 4.4.4 項で求めた一般胴部，開口集中部及びシアプレートの圧縮応力，曲げ応力，せん断応力及び組合せ応力については，それぞれ許容圧縮応力ｆc，許容曲げ応力ｆb，許容せん断応力ｆs 及び許容組合せ応力ｆt 以下であること。ただし，ｆc，ｆb，ｆs，ｆt は下表による。

基準地震動Ｓｓによる

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0荷重との組合せ1

許容圧縮応力ｆc

1.5

許容曲げ応力ｆb

1.5ｆs
許容組合せ応力

2Ｆ

ν

1.5

許容せん断応力λΛ0.41.5ｆt

Ｆ
1.5Ｆ
1.5 3Ｆ
1.54.6.2 アンカ−ボルトの応力評価
4.4.3 項で求めたアンカーボルトの引張応力については，それぞれ許容圧縮応力ｆc，許容曲げ応力ｆb，許容せん断応力ｆs 及び許容組合せ応力ｆt 以下であること。ただし，ｆc，ｆb，ｆs，ｆt は下表による。

基準地震動Ｓｓによる荷重との組合せ
許容引張応力1.5ｆｔ

Ｆ1.55. 評価結果
原子炉遮蔽各部の評価結果を【原子炉遮蔽の耐震性についての計算結果】に示す。発生値は許容応力を満足しており，耐震性を有することを確認した。

18

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0【原子炉遮蔽の耐震性についての計算結果】
1.

設計基準対象施設及び重大事故等対象設備

1.1 設計条件
床面高さ

機器名称

(m)

基準地震動Ｓｓ
評価位置

鉛直荷重

モーメント

せん断力

Ｗ(N)

Ｍ(N･mm)

Ｑ(N)

一般胴部
原子炉

EL. 34.420〜

開口集中部

遮蔽

EL. 19.851

アンカーボルト
シアプレート1.2 機器要目
191.2.1 原子炉遮蔽
Ａ(mm2)
部材

原子炉遮蔽

Ｗ(N)

Ｄ1(mm)

ｔ1(mm)ｔ2(mm)

ｔ3(mm)

ｔ4(mm)

ｔ5 (mm)

一般胴部

開口集中部

Ｚ(mm3)
一般胴部

開口集中部

1.2.2 アンカーボルト
部材

dB(mm)

dso(mm)dsi(mm)r(mm)アンカーボルト

1.2.3 シアプレート
部材
シアプレートr(mm)t6(mm)

Ｌ1(mm)

ＮB(本)

Es/Ec

ｔ1(mm)ｔ2(mm)

20

NT2 補② Ⅴ-2-11-2-5 R0

1.3 結論
評価対象設備

評価部位

Ｐ１

原子炉遮蔽

Ｐ２Ｐ３
21

Ｐ４
すべて許容応力以下である。

一般胴部

開口集中部

アンカーボルト
シアプレート

応力分類

発生値

評価基準値

MPa

MPa

圧縮応力

σc27233

曲げ応力σb30235

せん断応力

τ7135

組合せ応力

σ59235圧縮応力σc87233

曲げ応力σb111235

せん断応力τ28135

組合せ応力σ204235

引張応力σtb59651

曲げ応力σb

67215

せん断応力

τ7124

組合せ応力

σ68215