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

営業秘密または防護上の観点から

資料番号

工認-1027 改 0

提出年月日

平成 30 年 8 月 16 日

公開できません。

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

Ⅴ-3-9-1-3-2

所員用エアロックの強度計算書

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 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

85.1 応力評価点

85.2 計算方針

106. 評価結果

226.1 重大事故等対処設備としての評価結果

227. 引用文献

26

1. 概要本計算書は，所員用エアロックの強度計算書である。
所員用エアロックは，設計基準対象施設の所員用エアロック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-3-3-8 パーソネルエアロック強度計算書」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-3-9-1-3-2 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-3-9-1-3-2 R0

所員用エアロックの構造計画を表 2−1 に示す。

2

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 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

・所員用エアロックは原子炉・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 の扉板で構成される鋼製構造物である。

機器搬入用ハッチ取付部

円筒胴

所員用エアロック
3内側扉
外側扉

所員用エアロック 拡大図

2.2 評価方針(1)

所員用エアロックの応力評価は，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，所員用エアロックの形状及び応力レベルを考慮し，内側扉，外側扉，内側隔壁板，内側隔壁垂直ビーム，内側隔壁上部水平ビーム，内側隔壁下部水平ビーム，外側隔壁板，外側隔壁垂直ビーム，外側隔壁上部垂直ビーム，外側隔壁下部水平ビーム，所員用エアロック本体と補強板との接合部，ドライウェル円錐部シェNT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0ルと補強板との接合部とする。

43.

形状及び主要寸法
所員用エアロックの形状及び主要寸法を図 3−1 に示す。

ｔ6ｔ4653ｔ7ｔ82ｔ54ｄ11ｔ1ｔ3θＲi0ｄ2

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0ｔ2

Ｒi13261457Ｒi2①内側扉 ②外側扉 ③内側隔壁 ④外側隔壁 ⑤円筒胴 ⑥補強板

図 3−1 所員用エアロック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ＰSA620 kPa

温度ＴSA

200 ℃

死荷重
a. 所員用エアロックの自重N

b. ドライウェルの自重

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

所員用エアロック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
表 4−1 使用材料表
使用部位

使用材料

備考

内側・外側扉SGV49 相当

SGV480＊内側・外側隔壁板

SGV49 相当

SGV480＊垂直・水平ビーム

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＊

注記 ＊：新 JIS を示す。
(2) 荷重の組合せ及び許容応力
NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

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 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

機器等

機器名称

原子炉

原子炉

所員用エア格納施設

格納容器

ロックの区分

荷重の組合せ供用状態

Ｅ

重大事故等クラス（ＥとしてＤの許Ｄ＋ＰＳＡ

容限界を用いる）

２容器

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

SGV480

供用状態

一次応力

ＥＰｍ

ＰＬ＋Ｐｂ281＊422

注記 ＊： 5.1で示す通り応力評価点は，構造上の不連続性および応力集中のない部分には該当しないため，Ｐｍとして考慮しない。

75.

応力計算

5.1 応力評価点
所員用エアロック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-3-9-1-3-2 R0

応力評価点番号

応力評価点

Ｐ１

内側扉

Ｐ２

外側扉

Ｐ３

内側隔壁板

Ｐ４

内側隔壁垂直ビーム

Ｐ５

内側隔壁上部水平ビーム

Ｐ６

内側隔壁下部水平ビーム

Ｐ７

外側隔壁板

Ｐ８

外側隔壁垂直ビーム

Ｐ９

外側隔壁上部水平ビーム

Ｐ１０

外側隔壁下部水平ビーム

Ｐ１１

所員用エアロック本体と補強板との結合部（Ｐ１１−１〜Ｐ１１−３）

Ｐ１２

ドライウェル円錐部シェルと補強板との接合部（Ｐ１２−１〜Ｐ１２−３）

8

ＡP122

P11 2P11NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0ＡＢＢ
1P121P122P11P92P5P2P7P1P3P113P123P4P8P10P6P111P12 1
Ａ−Ａ視図

Ｂ−Ｂ視図

図 5−1 所員用エアロックの応力評価点

95.2 計算方針
各荷重により所員用エアロックに生じる応力は，応力評価点Ｐ１〜Ｐ１０は理論解で計算し，応力評価点Ｐ１１及びＰ１２は解析コードＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮを使用して計算する。
5.2.1

内側扉（応力評価点Ｐ１）(1) 形状及び寸法
内側扉の形状及び寸法を図 5−2 に示す。
b１Ｐ

1＝

b1 ＝

1ｔ2 ＝

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0ｔ２

図 5−2 内側扉の形状及び寸法（単位：mm）(2) 評価圧力による応力
評価圧力による内側扉の応力は，引用文献(1)により，4 辺支持の矩形板に等分布荷重を受けるものとして次のように計算する。最大応力は扉の中央に発生し，その応力は次のようになる。
σｂ＝ｑ・ｂ2β・ 2 ＝ｔＰ・ｂ12β・ｔ22

ここでβは a／b によって定まる係数である。
ａ＝ 1ｂ b110

5.2.2

外側扉（応力評価点Ｐ２）
外側扉は内側扉と同じ形状であり，荷重としては，評価圧力しか受けることがないので，5.2.1 項と同じ結果となる。

5.2.3

内側隔壁（応力評価点Ｐ３〜Ｐ６）(1) 形状及び寸法
内側隔壁の形状及び寸法を図 5−3 に示す。

ＡP5⑬P4Ｂｔ1

φd118Ｂ⑪b1ｔ2
P3911NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0ｔ1

Ｂ⑫①ｔ310Ｂ⑭ＡＡ〜Ａ断面図P6① 内側扉⑪ 隔壁板⑫ 垂直ビーム⑬ 上部水平ビーム⑭ 下部水平ビーム
図 5−3 内側隔壁の形状及び寸法（単位：mm）

11

(2) 隔壁板（応力評価点 Ｐ３）
a. 評価圧力による応力
評価圧力による隔壁板の応力は，引用文献(1)により，周辺固定の円板に等分布荷重を受けるものとして次のように計算する。
最大曲げモーメント
2） 2ｑ・ａ2 Ｐ・（ｄ／1＝Ｍｒ＝88

ここに，
ｔ2Ｚ＝ 36(3) ビーム（応力評価点 Ｐ４〜Ｐ６）
a. 断面係数ビーム
図心aｙ隔壁板

ba ，b ：部材記号ｙG

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

曲げ応力Ｍｒσｂ＝ＺＸ（内側扉板面）

Ｘb＊

注記 ＊：ｂ寸法は表 5−2 に示す。
図 5−4 ビームの断面（図 5−3 Ｂ〜Ｂ断面図）（単位：mm）
垂直ビーム，上部及び下部水平ビームの断面係数は，次により求められる。計算結果は
表 5−2 に示す。

12Ｚ＝Σ［ｂ・ｈ3／12＋Ａ・（ｙ−ｙＧ）2］

−ｙＧ

ここに，
ｂ：部材の幅（mm）
ｈ：部材の高さ（mm）
Ａ：部材の面積（mm２）ｙ：Ｘ−Ｘ軸から各部材の図心までの距離（mm）
ｙＧ：Ｘ−Ｘ軸から部材全体の図心までの距離（mm）

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0＝Σ（Ａ×ｙ）／ΣＡ’：ビームの高さ（mm）

13

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

表 5-2 ビームの断面係数

名称

部材部材の幅面積

部材図心面積×図心全体の図心ｂ*1

Ａ

ｙＡ×ｙｙＧb・h3/12Ａ・(y-yG)2Ｚ(mm)(×103mm2)(mm)(×106mm3)(mm)(×106mm4)(×106mm4)(×106mm3)

垂直ビーム
Σ

14

上部水平ビーム
Σ下部水平ビームΣ
注記 ＊1：寸法は仮定した長さを示す。
＊2：寸法は図 5-3 を参照。

部材の断面二次モーメント断面係数

b. 評価圧力による応力

ｗD＋ｗBＬ
図 5−5 内圧によりビームに加わる荷重
評価圧力により扉にかかる荷重が垂直ビーム，上部及び下部水平ビームに加わるものとすると各ビームの単位長さ当たりに加わる荷重，ｗD は次のようになる。
＋2・ｔ）
Ｐ・（ 1＋2・ｔ）・（b111ｗD ＝
2・（ 1＋b1＋2・ｔ1）

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

評価圧力により隔壁板に加わる荷重の半分が各ビームに加わるものとすると各ビームの単位長さ当たりに加わる荷重，ｗB は次のようになる。
・垂直ビームに対して，
Ｐ・ 9ｗB ＝2・上部水平ビームに対して，Ｐ・ 10ｗB ＝2・下部水平ビームに対して，Ｐ・ 11ｗB ＝2・最大曲げモーメントは次により求められる。計算結果は表 5−3 に示す。
（ｗD＋ｗB）・Ｌ2Ｍmax＝8
ここに，Ｌ：ビームのスパン＝ 1＋2・t１（垂直ビームに対して）＝b１＋2・t１（上部，下部水平ビームに対して）・最大曲げ応力は次により求められる。計算結果は表 5−3 に示す。
Ｍmax
σｂ＝Ｚ15表 5−3 ビームの評価圧力による応力応力

評価点
Ｐ４Ｐ５称垂直ｗD＋ｗB

Ｌ

Ｍmax

Ｚσｂ(N/mm)(mm)(×106Nmm)(×106mm3)

(MPa)
184

ビーム
上部水平25ビーム
下部水平22ビーム

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

Ｐ６

名

16

5.2.4 外側隔壁（応力評価点Ｐ７〜Ｐ１０）(1)

形状及び寸法
外側隔壁の形状及び寸法を図 5−6 に示す。

P9⑰10⑮Ａ⑯ｔ1

ＡP7ｔ7

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

1ｔ1

Ａ119Ａｔ1P8P10⑮ 隔壁板⑱⑯ 垂直ビーム⑰上部水平ビーム⑱ 下部水平ビーム
図 5−6 外側隔壁の形状及び寸法（単位：mm）(2)

隔壁板（応力評価点 Ｐ７）
a. 評価圧力による応力
評価圧力による隔壁板の応力は，引用文献(1)により，隔壁板を長径 1，短径 9 であるような周辺固定の楕円板であるとして計算する。
／2ｂα＝ ＝ 9＝ 9ａ／2
1117最大応力は次のように計算される。
26・Ｐ・（ 9 ／2）
6・ｑ・ｂ2σｂ＝ 2＝
2223・α4 ） ｔ・（3＋2・α＋3・α4）ｔ・（3＋2・α＋7(3)ビーム（応力評価点 Ｐ８〜Ｐ１０）
a. 断面係数ビーム

図心ａ隔壁板ｙG

ｙｂＸ（外側扉板面）

ＸNT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

ａ ，ｂ：部材記号ｂ＊
注記 ＊：ｂ寸法は表 5−4 に示す。
図 5−7 ビームの断面（図 5−6 Ａ〜Ａ断面図）（単位：mm）
垂直ビーム，上部及び下部水平ビームの断面係数は，5.2.3（3）項と全く同じ方法で求めることが出来る。計算結果は表 5−4 に示す。

18

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

表 5-4 ビームの断面係数

名称

部材部材の幅面積

部材図心面積×図心全体の図心ｂ*1

ＡｙＡ×ｙｙＧｂ・h3/12Ａ・(y-yG)2Ｚ(mm)

3(mm)

6(mm)

66(×106mm3)(×10 mm )

垂直ビーム
Σ19

上部水平ビーム
Σ下部水平ビームΣ
注記 ＊1：寸法は仮定した長さを示す。
＊2：寸法は図 5-6 を参照。

23(×10 mm )部材の断面二次モーメント4(×10 mm )4(×10 mm )断面係数

b. 評価圧力による応力
評価圧力により各ビームに生じる最大曲げモーメントは 5.2.3(3)b．項で計算した値と同じになる。
最大曲げ応力は同項と同様にして求められる。計算結果は表 5−5 に示す。
表 5−5 ビームの評価圧力による応力
応力

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

評価点名称ＭmaxＺ

σｂ(×106Nmm)(×106mm3)

(MPa)

Ｐ８

垂直ビーム

226Ｐ９

上部水平ビーム

30Ｐ１０

下部水平ビーム

27

5.2.5 所員用エアロック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Ｐ１１及びＰ１２）
所員用エアロック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 5−8 に示す。

20

図 5−8 計算モデル

21

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 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
所員用エアロック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-3-9-1-3-2 R0

表 4−1 に示す荷重の組合せについて記載している。

22

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 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

評価部位

応力分類

発生値

評価基準値

MPa

MPa

判定

23
24

Ｐ１

内側扉

一次膜応力＋一次曲げ応力

41422

○

Ｐ２

外側扉

一次膜応力＋一次曲げ応力

41422

○

Ｐ３

内側隔壁板

一次膜応力＋一次曲げ応力

119422○Ｐ４内側隔壁垂直ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

184422○Ｐ５内側隔壁上部水平ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

25422

○

Ｐ６

内側隔壁下部水平ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

22422

○

所員用エアロック

備考NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

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

応力分類

発生値

評価基準値

MPa

MPa

判定

Ｐ７

外側隔壁板

一次膜応力＋一次曲げ応力

107422○Ｐ８外側隔壁垂直ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

226422○Ｐ９外側隔壁上部水平ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

30422○

Ｐ１０

外側隔壁下部水平ビーム

一次膜応力＋一次曲げ応力

27422

○

所員用エアロック

備考24

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0

表 6−1 供用状態Ｅに対する評価結果（Ｄ＋ＰＳＡ）（その３）
Ｅ
評価対象設備

評価部位

Ｐ１１−１

Ｐ１１−２

Ｐ１１−３
所員用エアロック
25

Ｐ１２−１

Ｐ１２−２

Ｐ１２−３

所員用エアロック本体と補強板との結合部
所員用エアロック本体と補強板との結合部
所員用エアロック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

236422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

243422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

240422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

237422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

243422○

一次膜応力＋一次曲げ応力

239422○

備考

7. 引用文献(1) WARREN C.YOUNG

NT2 補③ Ⅴ-3-9-1-3-2 R0E“ROARK’S FORMULAS for Stress and Strain” 8th Edition26