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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-1005 改 1

提出年月日

平成 30 年 8 月 16 日

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

Ⅴ-3-9-1-2-2 機器搬入用ハッチの強度計算書

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0目

次

1. 概要

12. 構造説明

22.1 構造計画

22.2 評価方針

43. 形状及び主要寸法

54. 設計条件

64.1 設計荷重64.2 材料及び許容応力75. 応力計算

95.1 応力評価点

95.2 計算方針

116. 評価結果

196.1 重大事故等対処設備としての評価結果

191. 概要
本計算書は，機器搬入用ハッチの強度計算書である。
機器搬入用ハッチは，設計基準対象施設の機器搬入用ハッチを重大事故等クラス 2 容器として兼用する機器である。
設計基準対象施設としては，東海第二発電所 昭和 48 年 4 月 9 日付け 47 公第 12076 号にて認可された工事計画書の添付書類「Ⅲ-3-3-9 イクイプメントハッチ強度計算書」に評価結果があり，強度が十分であることを確認している。

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

以下，重大事故等クラス 2 容器としての強度評価を示す。

1

2. 構造説明
2.1 構造計画

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

機器搬入用ハッチの構造計画を表 2−1 に示す。

2

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

表 2−1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

概略構造図

主体構造

・機器搬入用ハッチは原子炉・内径格納容器に支持される。

長さmm，板厚mm，mm の円筒胴及び板厚mm の鏡板で構成される鋼製構造物である。

機器搬入用ハッチ3

2.2 評価方針(1)

機器搬入用ハッチの応力評価は，東海第二発電所 昭和 48 年 4 月 9 日付け 47 公第12076 号（既工認）にて認可された実績のある手法を適用する。各荷重による応力は，実績のある３次元シェルモデルによる有限要素解析手法を適用する。

(2)

解析コードはＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮを用いる。なお，評価に用いる解析コードＭＳＣ
ＮＡＳＴＲＡＮ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」に示す。

(3)

本計算書における評価部位は，機器搬入用ハッチの形状及び応力入力レベルを考慮し，鏡板中央部，鏡板とフランジの結合部，フランジ，ブラケットとフランジの結合部，ブラケットと円筒胴の結合部，ヒンジボルト，ピン，ピン取付部，機器搬入用ハッチ本体

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0と補強板との結合部，ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部とする。

43. 形状及び主要寸法
機器搬入用ハッチの形状及び主要寸法を図 3−1 に示す。
ｔ5ｔ278ｄ2ＷＲhθｔ7ｄ12ｔ1ｔ61Ｒi0
Ｒi1

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0ｔ 4 ｔ334ｈ4563215Ｒi2①フランジ ②鏡板 ③ブラケット ④ヒンジボルト ⑤ピン ⑥ブラケット ⑦円筒胴⑧補強板

図 3−1 機器搬入用ハッチの形状及び主要寸法（単位：mm）

54. 設計条件
4.1 設計荷重(1)(2)

重大事故等対処設備としての評価圧力及び評価温度
内圧ＰSA

620 kPa

温度ＴSA

200 ℃

死荷重
a. 機器搬入用ハッチの自重
b. ドライウェルの自重

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

機器搬入用ハッチより上部の原子炉格納容器の自重及び付加物の重量を死荷重とする。

6

4.2 材料及び許容応力(1)

材料
使用材料及び使用部位を表 4−1 に示す。
表 4−1 使用材料表

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

使用部位

使用材料備考フランジ

SGV49 相当

SGV480＊鏡板

SGV49 相当

SGV480＊円筒胴SGV49 相当

SGV480＊

ドライウェル円錐部シェル

SGV49 相当

SGV480＊補強板

SGV49 相当

SGV480＊

ブラケット

SGV49 相当

SGV480＊ヒンジボルト

SNCM439 相当

ピン

SNCM439 相当

注記 ＊：新 JIS を示す。
(2) 荷重の組合せ及び許容応力
重大事故等対処設備の評価における荷重の組合せ及び供用状態を表 4−2 に，供用状態に対する許容応力を表 4−3 及び表 4−4 に示す。

表4−2 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

機器名称

原子炉

原子炉

機器搬入用

格納施設

格納容器

ハッチ

機器等の区分

荷重の組合せＥ

重大事故等クラス
２容器

7

供用状態

Ｄ＋ＰSA

（ＥとしてＤの許容限界を用いる）

表4−3 許容応力（重大事故等対処設備）(単位：MPa)
許容応力
材料

供用状態

一次応力

Ｅ

SGV480一次＋二次応力

Ｐｍ

ＰＬ＋Ｐｂ

ＰＬ＋Ｐｂ＋Ｑ

281

422−

表4−4 ボルトの許容応力（重大事故等対処設備）(単位：MPa)
許容応力
材料

一次応力

供用状態

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

平均引張応力SNCM439

Ｅ5768

平均引張応力＋曲げ応力−5. 応力計算
5.1 応力評価点
機器搬入用ハッチの形状及び応力レベルを考慮して設定した応力評価点を表 5−1 及び図 5−1 に示す。

表 5−1 応力評価点

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

応力評価点番号

応力評価点

Ｐ１

鏡板中央部

Ｐ２

鏡板とフランジの結合部

Ｐ３

フランジ

Ｐ４

ブラケットとフランジの結合部

Ｐ５

ブラケットと円筒胴の結合部

Ｐ６ヒンジボルト

Ｐ７ピン

Ｐ８ピン取付部

Ｐ９Ｐ１０

機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部（Ｐ９−１〜Ｐ９−３）
ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部（Ｐ１０−１〜Ｐ１０−３）

9P10 2ＡP9 2P2P1NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0ＡP3P9 1P10 1

注：ヒンジ部（Ｐ４〜Ｐ８）の応力評価点については図 5−5 に示す。

P10 2 P92P9 3 P10 3P9 1P10 1Ａ−Ａ視図
図 5−1 機器搬入用ハッチの応力評価点

105.2 計算方針
各荷重により機器搬入用ハッチに生じる応力は，応力評価点Ｐ１〜Ｐ８は理論解で計算し，応力評価点Ｐ９及びＰ１０は解析コードＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮを使用して計算する。
5.2.1

鏡板（応力評価点Ｐ１及びＰ２）(1) 形状及び寸法

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

鏡板の形状及び寸法を図 5−2 に示す。

図5−2

鏡板の形状及び寸法（単位：mm）(2) 評価圧力による応力
a. 応力評価点Ｐ１評価圧力による発生応力を計算する。
Ｐ･Ｒ1σm＝2･ｔ711

b. 応力評価点Ｐ２
鏡板が両端で固定されていると仮定すると，端部で曲げモーメントＭP 及び水平力Ｈを生じる。計算モデルを図 5−3 に示す。
曲げモーメント
Ｐ・Ｒm・ｔ7
1−ν・
ＭP＝−43・(1＋ν)
水平力

Ｐ・Ｒm・(1−ν)
Ｈ＝−2・λ・sinα
曲げ応力6･Ｍ p
σ b＝ｔ7 2NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

一次局部膜応力Ｈ・cosασL＝ｔ7
ここに，
Ｒm＝Ｒ1＋ｔ7／2
ｔ7＝
α＝
λ＝4 3･(1−ν2 )･

Ｒmｔ72

ν：ポアソン比＝0.3

図 5−312計算モデル

5.2.2フランジ（応力評価点Ｐ３）(1) 形状及び寸法
フランジの形状及び寸法を図 5−4 に示す。

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

図 5−4計算モデル（単位：mm）(2) フランジの応力
鏡板端部に発生する曲げモーメントによるフランジの応力を計算する。
a. 評価圧力による応力
曲げ応力
Ｍp・Ｒm・ｈσm＝2・Ｉｂ・ｈ3
ここに，Ｉ：フランジの断面二次モーメント ＝1213

5.2.3

ブラケット，ヒンジボルト及びピン（応力評価点Ｐ４〜Ｐ８）(1) 形状及び寸法
ブラケット，ヒンジボルト及びピンの形状及び寸法を図 5−5 に示す。

Ｇ1 Ｇ Ｇ2P46ＡＡＲＡ8P59P8P7ｔ97ｔ8Ｗb
2ＷbＷb
2④③③ブラケット⑥ブラケット
図5−5φｄp⑤P6④φｄhヒンジボルトｔ910ｔ8

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

Ａφｄb

11Ａ〜Ａ矢視図⑥⑤ピン

ブラケット，ヒンジボルト及びピンの形状及び寸法（単位：mm）

14(2) 応力算出に係わる構成部材
a. ボルト(a)呼び(b)ボルトの谷径ｄ(c)

ボルトの本数ｎ(d)ボルトの有効断面積
π 2
Ａb ＝ ･ｄ･ｎ＝4Ａbmm2

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0b. ガスケット
(a)

材料

(b)

ガスケット係数ｍ(c)

設計締付圧力ｙ(d)シ−ト面の接触幅ｗ(e)ガスケットの幅Ｎ(f)

ガスケットの厚さＴ(g)ガスケット座面の基本幅
(ｗ＋Ｔ)
＝mm
ｂ0＝
2(ｗ＋Ｎ)＝mm
ｂ0max＝
4ｂ

ゆえに，ｂ0 ＝mm

ｂ＝ｂ0＝mm(3) ボルトに加わる荷重
a. 内圧によってフランジに作用する荷重
π 2
Ｈ＝ ･Ｇ･Ｐ
4
b. ガスケットに加える圧縮力
Ｈ p＝2･ｂ･π･ｍ･Ｐ･(Ｇ 1＋Ｇ 2)

c. 設計ボルト荷重
Ｗ m＝Ｈ−Ｈp(4) 評価圧力による応力
a. ボルト１本あたりの荷重
Ｗm
Ｗb＝ｎ15b. ブラケットとフランジ又は円筒胴の結合部の応力（応力評価点Ｐ４，Ｐ５）(a)Ｐ４における応力
せん断応力
Ｗb
τ＝Ａ
曲げ応力
Ｍσb＝
Ｚ
応力強さ
σ＝ σ b 2＋4･τ2

ここに，Ａ：溶接部の断面積＝2・10：溶接部ののど厚＝・(−106)11mm

Ｍ＝Ｗb・Ｒ
10Ｚ：溶接部の断面係数 ＝2・NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0(b)・( 6− 11)26Ｐ５における応力
せん断応力
Ｗb
τ＝Ａ
曲げ応力
Ｍ
σb＝
Ｚ
応力強さ
σ＝ σ b 2＋4･τ2

ここに，Ａ：溶接部の断面積＝2・・10

Ｚ：溶接部の断面係数 ＝2・c. ヒンジボルトの応力（応力評価点Ｐ６）
引張応力
Ｗb
σ＝Ａπ
ここに，Ａ：ボルトの断面積 ＝ ・ｄb2416109・692

d. ピンの応力（応力評価点Ｐ７）
せん断応力
Ｗb
τ＝2・Ａ
曲げ応力
Ｍ
σb＝
Ｚ
応力強さ
σ＝ σ b 2＋4･τ2π
ここに，Ａ：ピンの断面積 ＝ ・ｄp24
Ｗb ｔ9＋ 7
Ｍ＝ ・22πＺ：ピンの断面係数 ＝ ・ｄp332
ここで，せん断応力と曲げ応力が同じ位置に作用すると考える。
NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

e. ピン取付部の応力（応力評価点８）
Ｐ８におけるせん断応力
Ｗb
τ＝2・Ａ
ここに，
Ａ：ピン取付部のせん断面積＝2・ｔ9・(5.2.4−ｄh／2)

8

機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部及びドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部（応力評価点Ｐ９及びＰ１０）
機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部及びドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部については，解析コードＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮを使用して計算する。計算モデ
ルを図 5−6 に示す。

17

図 5−6 計算モデル

18

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

6. 評価結果
6.1 重大事故等対処設備としての評価結果
機器搬入用ハッチ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。発生値は評価基準値を満足している。
(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 6−1 に示す。

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

表 4−1 に示す荷重の組合せについて記載している。

19

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0

表 6−1 供用状態Ｅに対する評価結果（Ｄ＋ＰＳＡ）（その１）
Ｅ
評価対象設備

20

機器搬入用
ハッチ

評価部位

応力分類

発生値

評価基準値

判定

MPa

MPa

一次一般膜応力

18281

○Ｐ１

鏡板中央部

Ｐ２

鏡板とフランジの結合部

一次膜応力＋一次曲げ応力

25422○

Ｐ３フランジ

一次膜応力＋一次曲げ応力

87422

○

Ｐ４

ブラケットとフランジの結合部

応力強さ

242422○

Ｐ５

ブラケットと円筒胴の結合部

応力強さ

180422○

Ｐ６ヒンジボルト

応力強さ

216576

○

Ｐ７ピン

応力強さ

221576○

Ｐ８ピン取付部

応力強さ

124422○

備考NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-2-2 R0E

表 6−1 供用状態Ｅに対する評価結果（Ｄ＋ＰＳＡ）（その２）
Ｅ
評価対象設備

評価部位

Ｐ９−１

Ｐ９−２

機器搬入用
ハッチ

Ｐ９−３

21

Ｐ１０−１

Ｐ１０−２

Ｐ１０−３

機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部
機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部
機器搬入用ハッチ本体と補強板との結合部
ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部
ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部
ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部

応力分類

発生値

評価基準値判定

MPa

MPa

一次膜応力＋一次曲げ応力

235422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

243422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

239422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

236422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

242422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

239422○

備考