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

提 出 年 月 日

工認-796 改 3
平成 30 年 9 月 10 日

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R2Ⅴ-2-8-2-1 主蒸気管放射線モニタの耐震性についての計算書

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R3目次
1.

概要

12.

一般事項

12.1 構造計画

12.2 評価方針

32.3 適用基準

42.4 記号の説明

52.5 計算精度と数値の丸め方

73.

評価部位

84.

地震応答解析及び構造強度評価

84.1 地震応答解析及び構造強度評価方法

84.2 荷重の組合せ及び許容応力84.3 解析モデル及び諸元

114.4 固有周期134.5 設計用地震力

144.6 計算方法

154.7 計算条件

174.8 応力の評価

175.

18

機能維持評価5.1 電気的機能維持評価方法

186.

18

評価結果

6.1 設計基準対象施設としての評価結果

18

1.

概要
本計算書は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している構造強度及び機能維持の設計方針に基づき，主蒸気管放射線モニタが設計用地震力に対して十分な構造強度及び電気的機能を有していることを説明するものである。
主蒸気管放射線モニタは，設計基準対象施設においてはＳクラス施設に分類される。以下，設計基準対象施設としての構造強度評価及び電気的機能維持評価を示す。

2.

一般事項

2.1 構造計画

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

主蒸気管放射線モニタの構造計画を表 2-1 に示す。

1

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

表 2-1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造
検出器は，検出器取付金具により，検出器概略構造図

主体構造
電離箱
埋込金物用ウェルに固定され，検出器用ウェルは埋込金物に溶接されたプレ溶接部

ートに溶接で設置すプレートる。
800

2
検出器用ウェル

検出器
検出器取付金具95

正面（単位：mm）

2.2 評価方針
主蒸気管放射線モニタの応力評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針 3.1 構造強度上の制限」
にて設定した荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界に基づき，「2.1 構造計画」
にて示す主蒸気管放射線モニタの部位を踏まえ「3.

評価部位」にて設定する箇所において，「4.3 解析モデル及び諸元」及び「4.4 固有周期」で算出した固有周期及び荷重に基づく設
計用地震力による応力等が許容限界内に収まることを，「4. 地震応答解析及び構造強度評価」
にて示す方法にて確認することで実施する。確認結果を「6. 評価結果」に示す。
主蒸気管放射線モニタの耐震評価フローを図 2-1 に示す。

解析モデル設定

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

有限要素法モデルの作成

固有値解析

設計用地震力地震応答解析

地震時における応力評価用加速度

計器の構造強度評価

計器の電気的機能維持評価

図 2-1 主蒸気管放射線モニタの耐震評価フロー3

2.3 適用基準
適用基準等を以下に示す。
(1) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1987（日本電気協会）(2) 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（日本電気協会）(3) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版（日本電気協会）(4) 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。））

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R2ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ1－2005/2007（日本機械学会）

4

2.4 記号の説明
記 号号の説明

単 位

溶接部の有効のど厚mm

Ａ

検出器用ウェルの断面積mm2Ａｗ

溶接部の有効断面積mm2ＡｗＸ

溶接部のＦＸに対する有効断面積mm2ＡｗＺ

溶接部のＦＺに対する有効断面積mm2ＣＨ

水平方向設計震度-ＣＶ

鉛直方向設計震度-Ｄ

検出器用ウェルの外径mm

Ｅ

縦弾性係数

MPa

Ｆ

設計・建設規格 SSB-3121.1に定める値

MPa

設計・建設規格 SSB-3121.1に定める値

MPa

ＦＸ

溶接部に作用する力（Ｘ方向）N

ＦＹ

溶接部に作用する力（Ｙ方向）N

ＦＺ

溶接部に作用する力（Ｚ方向）N

fｓ

溶接部の許容せん断応力（ｆｓを1.5倍した値）

MPa

Ｉｐ

検出器用ウェルの断面二次極モーメント

mm4

Ｉｙ

検出器用ウェルの断面二次モーメント（ｙ軸）mm4Ｉｚ

検出器用ウェルの断面二次モーメント（ｚ軸）mm4据付面から検出器及び検出器取付金具の重心までの距離mmｍa

検出器，検出器取付金具の質量kg

ＭＸ

溶接部に作用するモーメント（Ｘ軸周り）

N･m

ＭＹ

溶接部に作用するモーメント（Ｙ軸周り）

N･m

ＭＺ

溶接部に作用するモーメント（Ｚ軸周り）

N･mｓ

溶接脚長mmＳｕ

設計・建設規格 付録材料図表 Part5 表9に定める値

MPaＳｙ

設計・建設規格 付録材料図表 Part5 表8に定める値

MPa

ＺＸ

溶接全断面におけるＸ軸方向の断面係数mm3ＺＺ

溶接全断面におけるＺ軸方向の断面係数mm3Ｚｐ

溶接全断面におけるねじり断面係数mm3Ｚｐ１

検出器用ウェルのねじり断面係数mm4Ｚｙ１

検出器用ウェルの断面係数（ｙ軸）mm4Ｚｚ１

検出器用ウェルの断面係数（ｚ軸）mm4

ν

ポアソン比

-π

円周率-＊ａＦ

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1記5

記 号記号の説明

単 位

溶接部に生じる引張応力

MPa

σｂ

溶接部に生じる曲げ応力

MPaσｗ

溶接部に生じる組合せ応力MPaτ

溶接部に生じるせん断応力

MPa

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1σｔ62.5 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。
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

震度-

小数点以下第 3 位切上げ

小数点以下第 2 位

温度℃

-

-

整数位

＊1

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

MPa

小数点以下第 1 位切上げ

整数位

MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

算出応力

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

許容応力

＊3

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。

7

3.

評価部位
主蒸気管放射線モニタの耐震評価は，「4.1 地震応答解析及び構造強度評価方法」に示す条件に基づき，耐震評価上厳しくなる溶接部を選定して実施する。主蒸気管放射線モニタの耐震評価部位については，表 2-1 の概略構造図に示す。

4.

地震応答解析及び構造強度評価

4.1 地震応答解析及び構造強度評価方法(1) 地震力は主蒸気管放射線モニタに対して，水平方向及び鉛直方向から同時に作用するものとする。
(2) 主蒸気管モニタは，溶接により天井の埋込金物に固定されるものとする。
(3) 主蒸気管モニタの質量は，検出器，検出器取付金具，検出器用ウェル及びプレートを考慮する。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1(4) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。

4.2 荷重の組合せ及び許容応力
4.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
主蒸気管放射線モニタの荷重の組合せ及び許容応力状態のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを表 2-3 に示す。
4.2.2 許容応力
主蒸気管放射線モニタの許容応力は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基
づき表 2-4 のとおりとする。
4.2.3 使用材料の許容応力評価条件
主蒸気管放射線モニタの使用材料の許容応力評価条件のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを表 2-5 に示す。

8

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

表 2-3 荷重の組合せ及び許容応力状態（設計基準対象施設）
耐震設計上の施設区分

放射線管理施設

機器名称

重要度分類

機器等の区分

放射線管理用

主蒸気管放射線モニタ

Ｓ

計測装置

注記 ＊：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｄ*

Ⅲ ＡＳ

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ

Ⅳ ＡＳ－＊

9

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

表 2-4 許容応力（その他の支持構造物）
許容 限 界＊1，＊2（ボ ル ト 以 外）
許容応力状態

圧縮

曲げⅢ ＡＳ

1.5・ｆt1.5・ｆs

1.5・ｆｃ1.5・ｆｂ

Ⅳ ＡＳ

1.5・ｆt1.5・ｆｓ＊

1.5・ｆｃ

＊

せん断＊

引張り

＊

一次応力

1.5・ｆｂ

注記 ＊1：応力の組合せが考えられる場合には，組合せ応力に対しても評価を行う。
10＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。
表 2-5 使用材料の許容応力評価条件（設計基準対象施設）
評価部材
溶接部

材料

温度条件

Ｓｙ

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

（℃）

(MPa)

(MPa)

(MPa)

170

373

-周囲環境温度

4.3 解析モデル及び諸元
主蒸気管放射線モニタの解析モデルを 3 次元はりモデルとして図 2-2 に，解析モデルの概要を以下に示す。検出器用ウェルは円筒で原子炉建屋に固定されることから，解析モデルにおいて，①の部材の直線とみなし，支持点（検出器用ウェル基礎部）1 点で固定されるものとする。また，解析モデルにおいて，検出器及び検出器取付金具の質量は質点に集中するものとし，質点は検出器取付位置に設置する。機器の諸元を表 2-6，部材の機器要目を表 2-7 に示す。
(1) 図 2-2 中の〇内の数字は部材番号（要素番号）を示す。
(2) 図 2-2 中の(3) 図 2-2 中のは検出器及び検出器取付金具の質量を示し，ｍa は 32 kg である。
は検出器用ウェルを，は支持点（検出器用ウェル基礎部）を示す。
(4) 拘束条件として，基礎部のＸＹＺ方向及び回転方向を固定する。
(5) 解析コ-ドは，「ＮＳＡＦＥ」を使用し，固有値及び荷重を求める。なお，評価に用いグラム（解析コ-ド）の概要・ＨＩＳＡＰ及びＮＳＡＦＥ」に示す。
(6) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。

800

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1る解析コ-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-5-4 計算機プロ①：支持点（検出器用ウェル基礎部）
ｍａ（単位：mm）

図 2-2 解析モデル

11：検出器及び検出器取付金具の質点

表 2-6 機器諸元
項目記号単位材質--

質量ｍａkg

Τ℃

縦弾性係数

ΕMPa

ポアソン比

ν-

要素数

-個

節点数

-個

入力値

温度条件
（雰囲気温度）

表 2-7 部材の機器要目

対象要素①Ａ（mm2）Ｉｙ（mm4）Ｉｚ（mm4）Ｉｐ（mm4）Ｚｙ（mm3）Ｚｚ（mm3）Ｚｐ（mm3）

YD1

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R2

材料

Z

断面形状（mm）
D2
Ｄ1＝114.3，Ｄ2＝105.3

12

4.4 固有周期
固有値解析結果を表 2-8 に示す。
１次モードは水平方向に卓越し，固有周期が 0.05 秒以下であり，剛であることを確認した。また，鉛直方向は２次モード以降で卓越し，固有周期は 0.05 秒以下であり剛であることを確認した。
表2-8 固有値解析結果
モ-ド

固有周期（ｓ）

水平NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

１次卓越方向13

4.5 設計用地震力「弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度」及び「基準地震動Ｓｓ」による地震力は，添付書類「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。耐震評価に用いる設計用地震力を
表 2-9 に示す。
表 2-9 設計用地震力（設計基準対象施設）
据付場所

固有周期

弾性設計用地震動Ｓｄ(s)又は静的震度

及び床面高さ(m)水平鉛直EL.20.30＊１

基準地震動Ｓｓ

水平方向

鉛直方向

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

設計震度

設計震度

ＣＨ＝0.78

ＣＶ＝0.54

ＣＨ＝1.34

ＣＶ＝1.01

注記 ＊1：基準床レベルを示す。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1＊2：固有値解析より 0.05 秒以下であり剛であることを確認した。

144.6 計算方法
4.6.1 溶接部の応力次元はりモデルによる地震応答解析から溶接部の荷重を算出し，その結果を用いて理論式にて溶接部を評価する。

溶接部

ＹＸ
Ｘ
Ｚ

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R2

Da

Ｄa：力を受けると仮定する溶接部

検出器及び検出器取付金具重心

ＭＹ
ＦＹ

ＦＺ

Ｙ

Ｚ

Ｘ

ＭＺ

ＦＸ

ＭＸ

図 2-3 計算モデル（溶接部）

15

地震対応答解析によって得られた溶接部評価点の反力とモーメントを表 2-10 に示す。

表2-10 溶接部発生反力，モーメント反力(N)

対象計器

ＦＸ

ＦＹ

モーメント(N･m)
ＦＺ

ＭＸ

ＭＹ

ＭＺ

D17-N003A
D17-N003B
D17-N003C
D17-N003D(1) 引張応力
溶接部に対する引張応力は，全溶接断面積で受けるものとして計算する。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

引張応力（σｔ ）σｔ ＝ＦＹ
Ａｗ･･････････････････････････････････････････････････････ (4.6.1.1)

ここで，引張り力を受ける溶接部の有効断面積Ａｗは，次式により求める。
Ａｗ ＝π｛(Ｄ＋2・a)2 － Ｄ2｝････････････････････････････････････ (4.6.1.2)
4

ただし，溶接部の有効のど厚ａは，
ａ ＝ 0.7・ｓ ････････････････････････････････････････････････････ (4.6.1.3)(2) せん断応力
溶接部に対するせん断応力は，各方向の有効せん断面積で受けるものとして計算する。
せん断応力（τ）

τ＝(ＦＸ
ＭＹ 2ＦＺＭＹ 2＋) ＋(＋)
ＡｗＸ ＺｐＡｗＺ Ｚｐ･･････････････････････ (4.6.1.4)

ここで，ＡｗＸ，ＡｗＺはせん断力を受ける各方向の有効断面積，Ｚｐは溶接断面におけるねじり断面係数を示す。
ＡｗＸ，ＡｗＺは，次式により求める。
ＡｗＸ ＝

1π・ ((Ｄ＋2・a) 2 － Ｄ2)･･････････････････････････････ (4.6.1.5)
24ＡｗＺ ＝

1π・ ((Ｄ＋2・a) 2 － Ｄ2)･･････････････････････････････ (4.6.1.6)
2416

(3) 曲げ応力
溶接部に対する曲げモーメントは，図4-2でＸ軸方向，Ｚ軸方向に対する曲げモーメントを最も外側の溶接部で受けるものとして計算する。
曲げ応力（σｂ ）
σｂ ＝

ＭＸ
ＺＸ＋ＭＺ
･･････････････････････････････････････ (4.6.1.7）
ＺＺ

ＺＸ，ＺＺは溶接断面のＸ軸及びＺ軸に関する断面係数を示す。
(4) 組合せ応力
溶接に対する組合せ応力は，各応力を足し合わせたものとして計算する。
(σｔ＋σｂ)2＋τ2･･･････････････････････････････ (4.6.1.8)

4.7 計算条件
4.7.1 溶接部の応力計算条件
応力計算に用いる計算条件は，本計算書の【主蒸気管放射線モニタの耐震性についての計算結果】の設計条件および機器要目に示す。

4.8 応力の評価
4.8.1 溶接部の応力評価
4.6.1項で求めた溶接部に発生する応力は，許容応力 fs 以下であること。
ただし， fs は下表による。
弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度による荷重との組合せの場合
許容せん断応力fs

Ｆ1.5・ 3・1.517基準地震動Ｓｓによる荷重との組合せの場合

Ｆ＊

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1σｗ ＝1.5・ 3・1.5

5.

機能維持評価5.1 電気的機能維持評価方法
主蒸気管放射線モニタの電気的機能維持評価について，以下に示す。
なお，評価用加速度は添付書類「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。
主蒸気管放射線モニタの機能確認済加速度は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，同形式の検出器単体の正弦波加振試験において電気的機能の健全性を確認した評価部位の加速度を適用する。
機能確認済加速度を表 2-11 に示す。

表 2-11 機能確認済加速度
評価部位方向(×9.8 m/s2)
機能確認済加速度NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

水平
主蒸気管放射線モニタ
鉛直6.

評価結果

6.1 設計基準対象施設としての評価結果
主蒸気管放射線モニタの設計基準対象施設としての耐震評価結果を以下に示す。発生値は許容限界を満足しており，設計用地震力に対して十分な構造強度及び電気的機能を有していることを確認した。

(1) 構造強度評価結果
構造強度評価の結果を次頁以降の表に示す。

(2) 機能維持評価結果
電気的機能維持評価の結果を次頁以降の表に示す。

18

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1【 主蒸気管放射線モニタの 耐 震 性 に つ い て の 評 価 結 果 】
1. 設 計 基 準 対 象 施 設
1.1 設 計 条 件
固有周期(s)機 器 名 称

耐震設計上の重要度分類

主蒸気管放射線モニタ

据付場所及び床面高さ（m）

Ｓ

水平方向

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

水平方向

鉛直方向

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

設計震度

設計震度

ＣＨ＝0.78

ＣＶ＝0.54ＣＨ＝1.34

ＣＶ＝1.01

鉛直方向

EL.20.30＊1

周囲環境温度（℃）

19

1.2 機 器 要 目
1.2.1 主 蒸 気 管 放 射 線 モ ニ タsa
部材(mm)
(mm)
(mm)

Ｄ(mm)

Ａｗ
(mm2)

ＡｗＸ
(mm2)

ＡｗＺ
(mm2)

ＺＸ
(mm3)

ＺＺ
(mm3)

溶接部

Ｚｐ
(mm3)

Ｓｙ
(MPa)

Ｓｕ(MPa)Ｆ(MPa)Ｆ(MPa)

170

373

170

204

1.3 計 算 数 値
1.3.1 溶接部に作用する力(単位：N)
ＦＹ

ＦＸ
部 材

＊

注記 ＊1：基準床レベルを示す。
＊2：固有値解析より 0.05 秒以下であり剛であることを確認した。

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＦＺ
基準地震動Ｓｓ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

溶接部
1.3.2 溶接部に作用するモーメント（単位：N･m）

ＭＸ
部 材

溶接部

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＭＹ
基準地震動Ｓｓ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＭＺ
基準地震動Ｓｓ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動ＳｓNT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R2E

1.4 結 論1.4.1 溶接部の応力部

材(単位：MPa)
材料

応力

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

算出応力

許容応力

算出応力

許容応力

引張り

σｔ＝1

fs＝98

σｔ＝2

fs＝117

せん断

τ＝2

fs＝98

τ＝3

fs＝117曲げσｂ＝22

fs＝98

σｂ＝37

fs＝117

組合せ

σｗ＝23

fs＝98

σｗ＝39

fs＝117

溶接部すべて許容応力以下である。

1.4.2(×9.8 m/s2)

電気的機能維持の評価結果
評価用加速度20

水平方向

1.11

鉛直方向0.84

機能確認済加速度

主蒸気管放射線モニタ評価用加速度（1.0ZPA）はすべて機能確認済加速度以下である。

溶接部
ＹＸ
ＸＺ
Da

Ｄa

：力を受けると仮定する溶接部

検出器及び検出器取付金具重心