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東海第二発電所 工事計画審査資料

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工認-1056 改 2点から公開できません。

提出年月日

平成 30 年 9 月 4 日

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

Ⅴ-3-5-3-1-3 残留熱除去系ストレーナの強度計算書

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

目次
1. 概要

12.

一般事項

12.1 構造計画

12.2 適用基準

32.3 記号の説明

42.4 計算精度と数値の丸め方

53.

評価部位

64. 構造強度評価

94.1 構造強度評価方法

94.2 荷重の組合せ及び許容応力94.3 計算方法

175.

25

評価結果

5.1 重大事故等対処設備としての評価結果

25

6. 引用文献27

1. 概要本計算書は，重大事故等クラス２機器として兼用される残留熱除去系ストレーナについて，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」に基づき，材料及び構造について評価を実施する。当該設備の評価は，「実用発電用原子炉及びその附属施設の技術基準に関する規則」（平成 25 年 6 月 28 日 原子力規制委員会規則第六号）（以下「技術基準規則」という。
）第 55 条（材料及び構造）及び「実用発電用原子炉及びその附属施設の技術基準に関する規則の解釈」（平成 25 年 6 月 19 日 原規技発第1306194 号）（以下「技術基準規則の解釈」という。
）に従い，設計基準対象施設の規定を準用する。
また，技術基準規則の解釈第 17 条 4 において「非常用炉心冷却設備又は格納容器熱除去設備に係るろ過装置の性能評価等について（内規）」（平成 20・02・12 原院第 5 号（平成 20 年 2 月27 日原子力安全・保安院制定））に適合することと規定されている。
本資料は，残留熱除去系ストレーナがこれらの要求事項に対して十分な強度を有することを確認するための強度評価について示すものである。
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なお，残留熱除去系ストレーナ，高圧炉心スプレイ系ストレーナ及び低圧炉心スプレイ系ス
トレーナは同形状を有していることから，本計算書では残留熱除去系ストレーナの解析モデルを採用する。また，そのモデルに作用させる荷重については各ストレーナの荷重条件で最大となる値を用いて評価している。
以下，重大事故等クラス２としての強度評価を示す。
2.

一般事項

2.1 構造計画
残留熱除去系ストレーナ，高圧炉心スプレイ系ストレーナ及び低圧炉心スプレイ系ストレー
ナの構造計画を表 2−1 に示す。

1

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表 2−1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

概略構造図

摘要

ス ト レ ー ナ は サ 円錐支持ディスク形

・残留熱除去系ストレーナ

プレッション・プ

・高圧炉心スプレイ系ストレーナール内に水没さ・低圧炉心スプレイ系ストレーナ

れた状態で設置されており，原子炉格納容器貫通部に取り付けられたティーにフランジ及び取付2
ボルトにより据え付けられる。

（単位：mm）

2.2 適用基準
適用基準等を以下に示す。
（1）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。））ＪＳＭＥ Ｓ

ＮＣ1−2005/2007（日本機械学会）（以下「設計・建設規格」という。
）（2）非常用炉心冷却設備又は格納容器熱除去設備に係るろ過装置の性能評価等について（平成NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

20 年 2 月 27 日付け平成 20・02・12 原院第 5 号）

3

2.3 記号の説明

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0記

号記 号 の 説 明

単位Ａ

断面積mm2ａ

ボルト穴中心円半径mmｂ

フランジ内半径mm

Ｄｉ

各部位の直径（ｉ＝1，2，3…）mm

ｄ

孔径，ボルトの直径mm

Ｆ

軸力Nｆｔ

ボルトの発生応力

MPaＬｉ

長さ（ｉ＝1，2，3…）mm

ディスク間ギャップ，ボルトのＺ軸からの距離mm

Ｍ

モーメント

N･mm

ｎ

ボルトの本数−Ｐ

孔の間隔（中心間）

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

Ｑ二次応力

MPa

ｔ

板厚mm

Ｗ

ストレーナ重心に作用する荷重−

Ｘ

軸直角方向（水平）

−

Ｙ

軸方向

−

Ｚ

軸直角方向（鉛直）

−β

形状係数

−σｒ

曲げ応力

MPa

注：ここで定義されない記号については，各計算の項目において説明する。

4

2.4 計算精度と数値の丸め方
精度は 6 桁以上を確保する。表示する数値の丸め方は表 2−2 に示すとおりとする。

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

表 2−2 表示する数値の丸め方
数値の種類

単位

処理桁

処理方法

表示桁

固有周期ｓ

小数点以下第 4 位四捨五入

小数点以下第 3 位

温度℃

−−整数位

質量kg−−

整数位

長さ＊1mm

−−

整数位

面積mm2

有効数字 5 桁目四捨五入

有効数字 4 桁＊2モーメントN･mm

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2力N

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

算出応力

MPa

小数点以下第 1 位切上げ

整数位

許容応力＊3MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

注記 ＊1：設計上定める値が小数点以下の場合は，小数点以下表示とする。
＊2：絶対値が 1000 以上のときは，べき数表示とする。
＊3：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。

53.

評価部位
残留熱除去系ストレーナの取付け状況，形状及び主要寸法を図 3−1，図 3−2 に示し，ディスクセット幅，スペーサ内径，ロングフィンガ長さ及びショートフィンガ長さを表 3−1 に示す。

原子炉格納容器シェル部

Ｙ（軸方向）
ストレーナ

Ｘ（軸直角方向（水平））ＡＡ

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

ストレーナ

原子炉格納容器シェル部
Ｚ（軸直角方向（鉛直））
ストレーナ

EL.

m

Ｘ（軸直角方向（水平））原子炉格納容器底部

Ａ〜Ａ断面図図 3−1 残留熱除去系ストレーナの取付け状況6

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

Ａ〜Ａ矢視図
Ｄ1＝

Ｄ2＝

Ｄ3＝

Ｄ4＝

Ｌ1＝1

Ｌ2＝

Ｌ3＝

Ｌ4＝

Ｌ5＝

Ｌ6＝

＝

ｄ＝

Ｐ＝

①ディスクセット１②中間ディスクセット（２〜１７）③ディスクセット１８④スペーサ（１〜１７）⑤リブ⑦ロングフィンガ

＊（厚さmm） ⑥コンプレッションプレート （厚さmm）（厚さmm） ⑧ショートフィンガ（厚さmm）mm） ⑩ストラップ（厚さmm）⑨ディスクサポートリング （厚さ⑪ボトムスペーサ⑫フランジ（①〜④及び⑪は多孔プレート形状であり，多孔プレートの厚さは注記 ＊：ディスクセット１４〜１８におけるロングフィンガの厚さはmm である。）
mm である。

図 3−2 残留熱除去系ストレーナの形状及び主要寸法（単位：mm）

7

表 3−1 ディスクセット幅，スペーサ内径，ロングフィンガ長さ及びショートフィンガ長さ（単位：mm）
ディスク

セット番号

セット幅

スペーサ内径NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

ディスク8

ロング

ショートフィンガ長さ

フィンガ長さ4. 構造強度評価
4.1 構造強度評価方法(1) 残留熱除去系ストレーナは，残留熱除去系ストレーナ部ティーに据付部材を介さずに，取付ボルトにて直接接続されるものとする。
(2) 残留熱除去系ストレーナの質量には，ストレーナに付着する異物量を考慮し，荷重の算出において組み合わせるものとする。
(3) 概略構造図を表 2−1 に示す。
4.2 荷重の組合せ及び許容応力
4.2.1 荷重の組合せ及び供用状態
残留熱除去系ストレーナの荷重の組合せ及び許容応力状態の評価に用いるものを表 4−1 に，荷重の組合せ整理表を表 4−2 に示し，表で使用される記号は添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に従うものとする。
なお，1.

概要に記載したとおり本計算書では，同形状である残留熱除去系ストレーナ，高NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

圧炉心スプレイ系ストレーナ及び低圧炉心スプレイ系ストレーナの代表として残留熱除去系ストレーナの評価としていることから，荷重の組合せについては高圧炉心スプレイ系ストレーナ及び低圧炉心スプレイ系ストレーナについても記載する。
4.2.2 供用状態
残留熱除去系ストレーナの許容応力を表 4−3 に示す。

9

表4−1 荷重の組合せ及び供用状態（重大事故等対処設備）

施設区分
残留熱除去設備
原子炉冷却系統
施設

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

原子炉格
納施設

非常用
炉心冷却設備その他原子炉
注水設備

圧力低減設備その他の安全設備機器名称
残留熱除去系
ストレーナ
残留熱除去系
ストレーナ
高圧炉心
スプレイ系
ストレーナ
低圧炉心
スプレイ系
ストレーナ
残留熱除去系
ストレーナ
高圧炉心
スプレイ系
ストレーナ

機器等の区分

荷重の組合せ供用状態

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

重大事故等
クラス２

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

重大事故等
クラス２

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

重大事故等
クラス２

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

重大事故等
クラス２

Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ

Ｅ＊

重大事故等
クラス２
重大事故等
クラス２

注記 ＊：ＥとしてＤの許容応力を用いる。

10

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

ＳＡ

表 4−2 荷重の組合せ整理表
ＳＲＶ荷重
異物差圧
中小破
荷重
運転時
断時

運転状態

死荷重

運転状態Ⅴ(Ｌ)○○○

運転状態Ⅴ(Ｓ)○○○

運転状態Ⅴ(Ｓ)○○○

ＬＯＣＡ荷重ﾌﾟｰﾙｽｳｪﾙ

蒸気凝縮(CO)○○

表4−3 許容応力（ストレーナ本体）
11ＤＥ＊Ｓ

一次応力（曲げ応力を含む）
長期荷重 1.5･Ｓ
短期荷重 1.8･Ｓ

注記 ＊：供用状態Ｅとして，Ｄの許容応力を用いる。
（ストレーナ取付部ボルト）
許容応力状態
ＤＥ＊

Ｅ＊○○

一次一般膜応力供用状態
Ｅ＊

運転状態Ⅴ(Ｓ)
注記 ＊：ＥとしてＤの許容応力を用いる。

供用状態

ﾁｬｷﾞﾝｸﾞ(CH)

許容応力（MPa）
2･Ｓ

注記 ＊：供用状態Ｅとして，Ｄの許容応力を用いる。

Ｅ＊Ｅ＊

4.2.3 使用材料の許容応力評価条件及び許容応力
残留熱除去系ストレーナの許容応力評価条件のうち重大事故等対処設備の評価に用いるものを表 4−4 及び表 4−5 に示す。また，使用材料の許容応力を表 4-6 及び表 4−7 に示す。
なお，各評価部位の使用材料については以下のとおり。
SUS304L

リブ

SUS304

コンプレッションプレート

SUS304フィンガ

SUS304ストラップ

SUS304

フランジ

SUS304

ストレーナ取付部ボルト

SUS304

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

多孔プレート12

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

表4−4 使用材料（ストレーナ本体）の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）
温度条件

ＳＳｙ

Ｓｕ

Ｓｙ（ＲＴ）

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

148

105

−

−−

148

115

−

−

−

評価部材

材料

多孔プレートSUS304L

周囲環境温度リブ他

SUS304

周囲環境温度

表4−5 使用材料（ストレーナ取付部ボルト）の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）
評価部材

材料

ストレーナ取付ボルト

SUS304

温度条件

ＳＳｙ

Ｓｕ

Ｓｙ（ＲＴ）

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

96

−

−−

周囲環境温度14813
表4−6 ストレーナ本体の許容応力（重大事故等対処設備）
許容応力
材料

一次応力

供用状態Ｐｍ＊

ＰＬ＋Ｐｂ

SUS304LＥ105

長期荷重：157

短期荷重：189

SUS304Ｅ115

長期荷重：172

短期荷重：207

注記＊：評価対象は，構造または形状の不連続性を有する部分であることから，発生する一次一般膜応力は十分小さいため，評価結果の記載については省略する。
表4−7 ストレーナ取付部ボルトの許容応力（重大事故等対処設備）
材料

供用状態

許容引張応力SUS304Ｅ192

4.2.4 設計荷重
(1) 死荷重
残留熱除去系ストレーナの自重による荷重及び残留熱除去系ストレーナに付着する異物の自重による異物荷重＊1 の 2 つの死荷重を考慮する。
残留熱除去系ストレーナの自重＝異物荷重＝NN

注記 ＊1：異物荷重は運転状態Ⅳ（プールスウェル時は除く。）及び運転状態Ⅴの荷重の組合せ時に考慮する。
(2) 差圧
差圧による荷重＊2 は，異物付着時の残留熱除去系ストレーナを通しての最大設計差圧より設定し，以下のとおりとする。
また，差圧による荷重の作用方向を図 4−1 に示す。
差圧荷重＝kPa

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

注記 ＊2：差圧による荷重は運転状態Ⅳ（プールスウェル時は除く。
）及び運転状態Ⅴの荷重の組合せ時に考慮する。

図 4−1 差圧荷重の作用方向

14(3) 水力学的動荷重（逃がし安全弁作動時荷重及び原子炉冷却材喪失時荷重）逃がし安全弁作動時及び原子炉冷却材喪失時には，サプレッション・チェンバ内の水中構造物に様々な荷重が水力学的動荷重として作用する。これらの荷重については，原子力安全委員会が策定した評価指針「ＢＷＲ，ＭＡＲＫ-Ⅱ型格納容器圧力抑制系に加わる動荷重の評価指針」（以下「ＭＡＲＫ-Ⅱ動荷重指針」という。
）に準じて荷重の評価を実施する。
ＭＡＲＫ-Ⅱ動荷重指針に基づき，残留熱除去系ストレーナに加わる水力学的動荷重を算出した結果を表 4−8 に示す。表 4−8 に示した荷重は，考慮すべき水力学的動荷重が最大となる位置を選定して算出した値である。
なお，残留熱除去系ストレーナは，逃がし安全弁作動時荷重の内の水ジェット及び蒸気凝縮過程による荷重についても十分小さいため評価対象としない。
水力学的動荷重の作用方向を図 4−2 に示す。
軸方向の荷重は，引用文献(1)の考え方に基づき，最前列のディスクと最後列のディスクで軸方向荷重の１／２ずつを受け持つとし，この荷重を最前列と最後列のディスクの投影NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

面積で除算し，軸方向の圧力荷重として作用させる。
軸直角方向の荷重は，ストレーナの片面のみで荷重を受け持つとし，ストレーナの片面の投影面積で軸直角方向荷重を除算し，軸直角方向の圧力荷重として作用させる。
表4−8 水力学的動荷重（逃がし安全弁作動時荷重及び原子炉冷却材喪失時荷重）
荷重名称
ＬＯＣＡ後の荷重

プールスウェル

軸方向荷重

軸直角方向荷重

(N)

(N)

＊1

蒸気凝縮（ＣＯ）＊2
チャギング（ＣＨ）＊2
ＳＲＶ荷重（中小破断時）＊3
注：方向は図 3−1 参照。ただし，軸直角方向の荷重については，二乗和平方根としている。
注記 ＊1：ベントクリアリングによる荷重と気泡形成による荷重の包絡値としている。
また，気泡形成荷重は加速度ドラッグ荷重と定常ドラッグ荷重との代数和とする。
＊2：加速度ドラッグ荷重とする。
＊3：定常ドラッグ荷重と圧力荷重との二乗和平方根とする。

15

図 4−2 水力学的動荷重の作用方向16NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

4.3 計算方法
ストレーナの形状が同一であること及び考慮すべき荷重として最大となる値を使用して計算することから，応力評価は代表して残留熱除去系ストレーナにつき実施する。
4.3.1 応力評価点
残留熱除去系ストレーナの構造は，図 3−2 に示すように，リブ及びフィンガが主強度部材となり各ディスクを支える構造になっている。各ディスクの表面は多孔プレートとなっており，ろ過装置としての機能を果たしている。作用される荷重の大部分は，フィンガにより支えられた各ディスクの多孔プレート表面に加わり，負荷された荷重は最終的にはリブに伝達される。したがって，ここではストレーナの主要構成部材である多孔プレート，リブ，コンプレッションプレート，フィンガ，ストラップ，フランジ及びストレーナ取付部ボルトの構造，形状を考慮した応力評価点を選定し，評価を実施する。

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

応力評価点を表 4−9 及び図 4−3 に示す。

17

表 4−9 応力評価点
名称

応力評価点番号

応力評価点

多孔ディスク

Ｐ１

全ディスクセットの多孔プレート

プレート

スペーサ＊

Ｐ２

ディスクセット間の円筒形多孔プレート

リブＰ３

リブ

コンプレッションプレート

Ｐ４

コンプレッションプレート

フィンガ

Ｐ５

フィンガ

ストラップ

Ｐ６ストラップ

フランジ

Ｐ７

フランジ

ストレーナ取付部ボルト

Ｐ８ボルト

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

注記 ＊：ボトムスペーサを含む。

図 4−3 応力評価点

18

4.3.2 応力計算方法
応力計算方法について，以下に示す。なお，フランジ及びストレーナ取付部ボルトについては作用する荷重についても本項目で記載する。
(1) ストレーナ（応力評価点Ｐ１〜Ｐ６）
各荷重により残留熱除去系ストレーナに生じる応力は，解析コード「ＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮ」を使用して計算する。なお，評価に用いる解析コードの検証及び妥当性確認等の概要については，添付書類「Ⅴ-5-1 計算機プログラム（解析コード）の概要 ＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮ」に示す。
残留熱除去系ストレーナの計算モデルを図 4−4 に，機器の諸元を表 4−10 に示す。また，計算モデルの各部材は溶接により接合されており，溶接部は健全性が確保されるよう設計する。
なお，多孔プレートの等価縦弾性係数，等価ポアソン比及び応力増倍率は，引用文献

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0(2)の考え方に基づき設定した。

図 4−4 残留熱除去系ストレーナの計算モデル19

表 4-10 機器諸元
項目

単位

入力値

材質−

SUS304L，SUS304

質量kg

温度条件℃

（雰囲気温度）
等価縦弾性係数MPa

等価ポアソン比−

応力増倍率個

節点数個

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

要素数20104.5

(2) フランジ（応力評価点Ｐ７）
ストレーナ取付部フランジの設計荷重は，ストレーナに作用する荷重から算出したフランジ部のモーメントを用いる。ここでのモーメントとは，図 4−5 に示すように，ストレーナ重心に作用する荷重とその作用点からフランジまでのモーメントアームから計算したモーメントであり，フランジに対して面外方向の曲げモーメント（２方向ある面外方向曲げモーメントの二乗和平方根の合成値）とする。ストレーナ重心がフランジ中心軸上に位置することから，フランジ面内方向のモーメント（ねじりモーメント）は発生しないため，ここでは評価対象としない。
フランジの設計荷重を表 4−11 に示す。

評価対象部位

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

ＷＭｆｍａｘ

図 4−5 フランジに作用するモーメント

表 4−11 フランジの設計荷重
モーメント

荷重
1

死荷重

2異物荷重＊

3差圧

4ＳＲＶ荷重5プールスウェル

6

蒸気凝縮（ＣＯ）

7

チャギング（ＣＨ）（N･mm）

注記 ＊：異物による荷重は死荷重に含めて計算している。

21

表 4−11 に記載した荷重から，以下に示す計算方法により応力評価を行う。
ストレーナ取付部のフランジは，一般的なフランジとは異なりガスケットを使用しない。
そこで，フランジを以下のようにモデル化する。
フランジを外周（ボルト穴中心円直径）が固定された平板と考え，表 4−11 に示すモーメントが中心部に作用すると考える。この場合の発生応力は，引用文献(3)より，図 4−6に示す計算モデルで下記の計算式より求める。
β・Ｍfmax
σr＝a･ｔ2
ここに，σｒ：曲げ応力(MPa)NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

Ｍｆｍａｘ ：表 4−11 に示すモーメント(N･mm)
ａ：ボルト穴中心円半径＝(mm)ｂ：フランジ内半径＝ｔ：フランジ板厚＝(mm)β：ｂ／ａ（＝から決まる計算上の係数＝(mm)Ｍｆｍａｘａｔｂフランジ

図 4−6 フランジ断面の計算モデル

22(3) ストレーナ取付部ボルト（応力評価点Ｐ８）
ストレーナ取付部ボルトの設計荷重は，4.3.2 項(2)に示すフランジに作用する最大モーメントに加え，ストレーナの軸方向に発生する反力であるボルトの軸方向荷重を考慮した引張力を合算して応力評価を行う。フランジとボルトは摩擦接合であるため，ボルトに対するせん断力は作用しないものとする。また，計算で用いるボルト径は，安全側にボルトの谷径を用いるものとする。ボルトの設計荷重を表 4−12 に示す。
表 4−12 ボルトの設計荷重
軸方向荷重

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

荷重
1

死荷重

2

異物荷重＊

3差圧

4ＳＲＶ荷重5プールスウェル

6

蒸気凝縮（ＣＯ）

7

チャギング（ＣＨ）（N）

注記 ＊：異物による荷重は死荷重に含めて計算している。
表 4−12 に記載した荷重から，以下に示す計算方法により応力評価を行う。
図 4−7 に示すフランジの中心を通る中立軸（Ｚ軸）まわりのモーメントを考える。このとき，Ｚ軸まわりのモーメントは，各ボルトに発生する軸力とボルトのＺ軸からの距離の積から得られるモーメントとつりあっていると考えることができる。ここで，軸方向荷重によって中立軸が移動するが，軸方向荷重のボルトへの影響が小さいため，軸方向荷重による中立軸の移動は無視する。
したがって，Ｚ軸まわりのモーメントと各ボルトの軸力の関係は下記となる。
ｎＭZ

Ｆ tk・ kｋ＝1

ここに，ＭＺＦｔｋｋｎ：Ｚ軸まわりのモーメント（N･mm）：各ボルトに発生する軸力（N）：任意のボルトｋにおけるＺ軸からの距離（mm）：ボルトの本数＝

なお，ストレーナ重心がフランジ中心軸上に位置することから，フランジ面内方向のモーメント（ねじりモーメント）は発生しないため，ここでは評価対象としない。

23

ＹＦｔｋＦｔＸ

図 4−7 各ボルトに発生する軸力とモーメントアームの関係

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

また，ボルト軸力のＺ軸まわりのモーメント寄与分は中立軸上ではゼロであり，図 4−7に示すように，曲げモーメントを伝えるボルトの軸力は回転中心からの距離に比例して変化するとして算定する。この場合，ボルトに発生する最大の軸力をＦt とすると，各ボルトに発生する軸力Ｆｔｋは下記となる。
kＦtk＝Ｆt・Ｄ５／2
ここに，Ｆｔ：最大の軸力が発生するボルトの軸力（N）

Ｆｔｋ：各ボルトに発生する軸力（N）

Ｄ５：ボルト孔中心円直径＝（mm）

以上より，ｎが偶数の場合，Ｚ軸まわりのモーメントは下記となる。

Ｍ Z＝

2 ・Ｆ t ｎ 2 Ｆ t・Ｄ・ｎ５・ k＝
Ｄ５ k 14

ただし， k＝Ｄ５2 ・π・sin{・(ｋ−1)}ｎ2

よって，表 4−11 に示すモーメントから，ボルトの軸力は以下のように算出できる。

Ｆt＝4・Ｍfmax
Ｄ・ｎ５

したがって，ボルトに発生する応力は下記となる。
ＦtＦaxlｆt＝ ＋ＡS ＡS・ｎ
ここに，ｆｔ：ボルトの発生応力（MPa）

ＡＳ：ボルトの有効断面積＝ｄｂ：ボルトのねじ部谷径＝π・ｄb2（mm2）
4（mm）

Ｆａｘｌ ：表 4−12 に示す軸方向荷重（N）

24

5.

評価結果

5.1 重大事故等対処設備としての評価結果
残留熱除去系ストレーナの重大事故等対処設備としての強度評価結果を以下に示す。発生応力は許容応力を満足している。
(1)

供用状態Ｅに対する評価
供用状態Ｅに対する応力評価結果を表 5−1 に示す。

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

表 4−1 に示すＤ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡについて評価を記載している。

25

NT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0

表 5−1 供用状態Ｅに対する応力評価結果（Ｄ＋ＰＳＡ＋ＭＳＡ）
Ｅ
評価対象設備

評価部位

Ｐ１
Ｐ２

残留熱除去系
ストレーナ

応力分類

全ディスクセットの一次膜応力＋多孔プレート一次曲げ応力

ディスクセット間の一次膜応力＋円筒形多孔プレート

一次曲げ応力
一次膜応力＋発生応力

許容応力

MPa

MPa

113

157○64189○43207○19207○44207○23207

○

判定

リブＰ４

コンプレッションプレート

Ｐ５フィンガＰ６ストラップ

Ｐ７フランジ

曲げ応力

68207

○Ｐ８ボルト

引張応力

11192

○26Ｐ３

一次曲げ応力
一次膜応力＋一次曲げ応力
一次膜応力＋一次曲げ応力
一次膜応力＋一次曲げ応力

備考

6. 引用文献(1) NEDO-32721,

Application Methodology for the General Electric Stacked

Disk ECCS Suction Strainer

Licensing Topical Report, General Electric,

March 2003.
(2) ASME

B&PV CODE, Section Ⅲ, Division 1, Appendices, Article A-8000,

Stresses in Perforated Flat Plates,

1989 Edition, No Addenda.

(3) WARREN C. YOUNGS FORMULAS for Stress and StrainNT2 補③ Ⅴ-3-5-3-1-3 R0E

ROARK

27

7th Edition