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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-983 改 0

提出年月日

平成 30 年 8 月 3 日

公開できません。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

Ⅴ-2-6-5-1 起動領域計装の耐震性についての計算書

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

目次
1. 概要

11.1 構造の説明

11.2 記号の説明

31.3 適用基準

41.4 形状・寸法・材料

41.5 解析範囲

41.6 計算条件

41.6.1

設計条件

41.6.2

運転条件

41.6.3荷重の組合せと応力評価

41.6.4材料

51.6.5

物性値

51.6.6荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）

51.6.7

許容応力51.6.8溶接部の継手効率

51.6.9応力の記号と方向52. 耐震計算

122.1 計算方法

122.2 形状・寸法122.3 設計震度122.4 計算結果

132.4.1

固有値解析結果

132.4.2

動的応答加速度132.4.3

静的加速度

132.5 地震荷重

133. 応力計算

203.1 応力解析の手順

203.1.1

荷重条件

203.1.2

応力計算と応力の分類

20

3.1.3

応力の評価

213.2 応力計算

213.2.1

外圧による応力213.2.2

外荷重による応力21

3.3 応力強さの評価

23

3.3.1

一次一般膜応力強さの評価

23

3.3.2

一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価

23目－1

28

4.1 固有周期

28

4.2 応力評価のまとめ

28

5. 参照図書28

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

4. 結論

目－2

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0図表目次
図 1－1 形状・寸法・材料・応力評価点

6

図 2－1 計算モデル14

図 2－2 振動モード（刺激関数モード）

16

図 2－3 動的応答加速度分布図17

図 3－1 地震荷重による応力の計算モデル24

表 1－1 ドライチューブの構造計画

2

表 1－2 外荷重7

表 1－3 ドライチューブの各供用状態（許容応力状態）における外圧8

表 1－4 荷重の組合せ

8

表 1－5 応力計算に使用する材料の物性値8

表 1－6 荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）9

表 1－7 許容応力11

表 2－1 部材定数15

表 2－2 節点質量15

表 2－3 固有値解析結果

16

表 2－4 動的応答加速度19

表 2－5 静的加速度19

表 3－1 応力の分類

25

表 3－2 断面性状26

表 3－3 一次一般膜応力強さの評価のまとめ

27

表 3－4 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ

27

表 4－1 計算結果の概要

29目－3

1. 概要本計算書は，起動領域計装ドライチューブ（以下「ドライチューブ」という。
）（耐震設計上の重要度分類Ｓクラス）の耐震性についての計算書である。
なお，ドライチューブの設計用地震力を除く応力評価は，5 章に示す平成 4 年 6 月 3 日付け発
管業発第 58 号にて届出した起動領域計装設置工事 工事計画届出書 添付書類（以下，本書において「既工認」という。）による。
また，ドライチューブは，耐震Ｓクラスの設計基準対象施設であり，重大事故等対処設備に該当する。
1.1 構造の説明

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

ドライチューブの構造計画を表 1－1 に示す。

1

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 1－1 ドライチューブの構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

原子炉圧力容器内上部格子板で支持，炉心支持板で固定される。

起動領域計装ドライチューブ
は，外径の長尺円筒構造物である。

概略構造図

上部格子板

ドライチューブ2
炉心支持板

1.2 記号の説明
本計算書において，下記の記号を使用する。ただし，本文中に別途記載ある場合は，この限りではない。
計算書
記の記号

単位

Ａ

断面積mm2

Ｄi

内径mm

Ｄo

外径mm

Ｅ

縦弾性係数

MPa

Ｈ

水平力

NＩ

断面二次モーメントmm4Ｌ

リングからプランジャ先端までの長さmm

リングからチャンネルボックスに接触する点までの距離mm

リングから応力評価点までの距離mm

Ｐb

一次曲げ応力MPaＰm

一次一般膜応力

MPa

Ｐo

外圧

MPa

Ｓ ｄ*

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力－

Ｓm

設計応力強さMPaＳｓ

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力－Ｓu

設計引張強さ

MPa

Ｓy

設計降伏点

MPa

Ｖ

鉛直力

Nｔ

厚さmm

δD

設計たわみ量mm

η

溶接部の継手効率－

σ

軸方向応力

MPaσr

半径方向応力MPaσt周方向応力

MPaτt

せん断応力

MPa’
NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

号 の 説 明31.3 適用基準
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 Ｎ
Ｃ1－2005/2007）（日本機械学会 2007 年）（以下「設計・建設規格」という。
）及び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

電気技術基準調査委員会 昭和 59 年）を適用する。
注：本計算書において，設計・建設規格の条項は「設計・建設規格 ○○○-△△△△(◇)a.(a)」として示す。

1.4 形状・寸法・材料
本計算書で解析する箇所の形状・寸法・材料を，図 1－1 に示す。
1.5 解析範囲
応力計算は，図 1－1 に示す応力評価点について行う。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

1.6 計算条件
1.6.1

設計条件
設計条件（最高使用圧力（外圧），最高使用温度）は，既工認に示すとおりである。

1.6.2

運転条件
運転条件及び記号は，既工認に示すとおりである。
各運転条件における外荷重を，表 1－2 に示す。
各運転条件における，ドライチューブの外圧（原子炉圧力容器の内圧）の変化，周囲の流体の温度変化及びその繰返し回数は，既工認に示すとおりである。
なお，ドライチューブの外圧は，既工認より表 1－3 に示すとおりである。

1.6.3

荷重の組合せと応力評価荷重の組合せと応力評価項目の対応を表 1－4 に示す。
表 1－4 及び本計算書において使用する荷重の種類と記号は，下記のとおりである。
荷 重記号(1) ドライチューブの外圧（原子炉圧力容器の内圧）［L01］(2) 死荷重（機器の自重により生じる荷重）［L04］(3) 機器の地震時の振動による地震荷重Ｓｄ*（一次荷重）［L14］(4) 機器の地震時の振動による地震荷重Ｓｓ （一次荷重）

［L16］

4

1.6.4材料
材料は，次に示すとおりである。
パイプ：SUS304TB 相当

1.6.5 物性値
応力計算に使用する材料の物性値は，下記のとおりである。
(1) 縦弾性係数Ｅは，設計・建設規格 付録材料図表 Part6 表 1 に定められたものによる。
(2) 応力計算に使用する物性値は，最高使用温度（302 ℃）に対する値を用いる。
(3) 材料の物性値を，表 1－5 に示す。
1.6.6

荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）
荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）は，表 1－6 に示すとおりである。また，各供用状態（許容応力状態）で考慮する荷重は，1.6.2 項に示すとおりである。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

1.6.7

許容応力

(1) 設計応力強さＳｍ，設計降伏点Ｓy，設計引張強さＳｕは，それぞれ設計・建設規格
付録材料図表Part5 表 1，表 8 及び表 9 に定められたものを使用する。

(2) 一次応力の評価には，各運転状態における流体の最高温度（運転状態Ⅰ及びⅡに対する許容応力を用いる。
(3) ドライチューブの各運転状態の応力評価に用いる許容応力は，設計・建設規格により表 1－7 に示すとおりである。
1.6.8

溶接部の継手効率
ドライチューブの応力評価点は，溶接部でないためη＝1.00 を用いる。

1.6.9

応力の記号と方向応力の記号とその方向は，下記のとおりとする。
σt ：周方向応力σ：軸方向応力σr ：半径方向応力σ

τt ：せん断応力σrσt5

CSS-3110上部格子板Ｌ

プランジャ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

検出器

ｔ
Ｄo
パイプ
〔SUS304TB 相当〕

’

炉心支持板
リング
中性子計測案内管

P02,P02’
P01,P01’：応力評価点Ｄo ＝〔〕：ＪＩＳ相当材

ｔ＝（）
：材

Ｌ'＝＝料

図 1－1 形状・寸法・材料・応力評価点（単位：mm）

6表 1－2 外荷重

記号

荷重名称

L04

死荷重

L14

地震荷重Ｓｄ*

L16

地震荷重Ｓｓ

鉛直力

水平力

Ｖ(N)

Ｈ(N)

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

注：

ＨＶ

7

地震時ドライチューブ
設計たわみ量δD(mm)

表 1－3 ドライチューブの各供用状態（許容応力状態）における外圧（単位：MPa）
供用状態

外圧（許容応力状態）
ⅢＡＳ
ⅣＡＳ

表 1－4 荷重の組合せ
供用状態

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0（許容応力状態）

荷重の組合せⅢＡＳ

L01＋L04＋L14

ⅣＡＳ

L01＋L04＋L16

応力評価
Ｐm
Ｐm＋Ｐb
Ｐm
Ｐm＋Ｐb

表 1－5 応力計算に使用する材料の物性値

材料
オーステナイト系ステンレス鋼

8

温度

Ｅ(℃)

×105(MPa)302

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 1－6(1) 荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）（設計基準対象施設）

施設区分

計測制御
系統設備

核計測装置機器名称

耐震設計上の重要度分類

起動領域計装ドライチューブ＊

機器等の区分Ｓ［記号の説明］

9Ｐ：

各供用状態（許容応力状態）における外圧

Ｄ：

死荷重

Ｓ ｄ*

：

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力

Ｓｓ：

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力

注記 ＊：炉心支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。

供用状態（許容応力状態）

荷重の組合せⅢＡＳ

Ｐ＋Ｄ＋Ｓｄ*Ⅳ ＡＳ

Ｐ＋Ｄ＋Ｓｓ－NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 1－6(2) 荷重の組合せ及び供用状態（許容応力状態）（重大事故等対処設備）

施設区分
計装制御

核計測

系統設備

装置

機器名称

設備分類＊1

機器等の区分

供用状態（許容応力状態）

起動領域計装ドライチューブ＊2

常設耐震／防止－ⅤＡＳ＊3

荷重の組合せＰＳＡＬ＋Ｄ＋Ｓｄ*＊4
ＰＳＡＬＬ＋Ｄ＋Ｓｓ＊4［記号の説明］
ＰＳＡＬ：

重大事故等時の状態で長期的に作用する圧力荷重

ＰＳＡＬＬ

：

重大事故等時の状態で超長期的に作用する圧力荷重

Ｄ：

死荷重

Ｓ ｄ*

：

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力

Ｓｓ：

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力10

注記 ＊1：「常設耐震／防止」は常設耐震重要重大事故防止設備を示す。
＊2：炉心支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。
＊3：ⅤＡＳとして，ⅣＡＳの許容限界を用いる。
＊4：「Ｐ＋Ｄ＋Ｓｓ」の評価に包絡されるため，評価結果の記載を省略する。
注：許容応力状態ⅤＡＳにおける荷重の組合せで，重大事故後の状態における圧力荷重ＰＳＡＬ及びＰＳＡＬＬは，設計基準対象施設で想定される圧力と比べて小さいため，許容応力状態ⅤＡＳにおける荷重の組合せによる評価は，設計基準対象施設の評価に包絡される。

表 1－7(1) 許容応力
(単位：MPa)
一次一般膜応力（Ｐm）

応力分類
供用状態（許容応力状態）

ⅢＡＳ

ⅣＡＳ

SUS304TB

172260許容応力の算出式

1.5・Ｓm

温度(℃)

Min(2.4・Ｓm，2/3・Ｓu)

表 1－7(2) 許容応力
(単位：MPa)
応力分類

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

供用状態（許容応力状態）

一次一般膜＋一次曲げ応力（Ｐm＋Ｐb）
Ⅲ ＡＳ

ⅣＡＳ

SUS304TB

258391

許容応力の算出式

2.25・Ｓm

温度(℃)

11Min
(3.6・Ｓm，Ｓu)2. 耐震計算
2.1 計算方法(1)

材料及び形状に関するデータから，電子計算機により，固有周期を求める。さらに，固有値解析結果より，モード解析法に基づき動的応答加速度を求める。
固有周期の計算は，計算機コード「ＳＡＰ－Ⅳ」を用いて行う。

(2)

ドライチューブに対する地震荷重は，動的応答加速度及び静的加速度の両方について考慮する。

(3)

動的解析において，ドライチューブの質量は，炉心，原子炉圧力容器及び圧力容器内部構造物の全質量と比して小さいことから，これらとの連成系としては考えず，これらの構造物の地震応答解析＊1 により得られた炉心支持板及び上部格子板における応答スペクトル（減衰定数 1.0 ％）＊2 を包絡してドライチューブに対する入力とする。
注記 ＊1：「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本体の基礎の地震応答計算書」参照。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0＊2：「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」参照。
2.2 形状・寸法
ドライチューブの動的解析計算モデルを，図 2－1 に示す。

また，各部材の長さ，断面二次モーメント，せん断断面積及び各節点の質量を，表 2－1 及び表 2－2 に示す。

2.3 設計震度
設計震度を下表に示す。
適用する地震動等モード

固有周期（ｓ）

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度
応答水平震度

鉛直震度

1次
2次
3次
動的震度
静的震度

12

基準地震動Ｓｓ
応答水平震度

鉛直震度2.4 計算結果
2.4.1

固有値解析結果
固有値解析結果を，表 2－3 に示す。また，振動モードを図 2－2 に示す。

2.4.2

動的応答加速度
ドライチューブ節点位置における動的応答加速度を図 2－3 に示す。また，ドライチューブに作用する動的応答加速度の最大値を表 2－4 に示す。

2.4.3

静的加速度
ドライチューブに作用する静的加速度を，表 2－5 に示す。

2.5 地震荷重
ドライチューブに対する地震荷重を表 1－2 に示す。ここで，地震荷重Ｓｄ*については，表 2－4(1)及び表 2－5 に示すように静的加速度より動的応答加速度の方が大きいので，動的応答加NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

速度を用いて求めた結果を示す。

13図 2－1 計算モデル

14

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 2－1 部材定数

部材番号

長さ

断面二次モーメント4（mm ）（mm）

123456789

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R010

表 2－2 節点質量
節点番号

質量（kg）

123456789101115

せん断断面積（mm2）表 2－3 固有値解析結果
次数

固有周期（ｓ）

刺激係数

1次

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

2次

図 2－2 振動モード（刺激関数モード）

16

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 2－3(1) 動的応答加速度分布図（弾性設計用地震動Ｓｄ）

17

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 2－3(2) 動的応答加速度分布図（基準地震動Ｓｓ）

18

表 2－4(1) 動的応答加速度（弾性設計用地震動Ｓｄ）（単位：m/s2）
位置加速度

節点番号 6

表 2－4(2) 動的応答加速度（基準地震動Ｓｓ）（単位：m/s2）
位置加速度

節点番号 6

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 2－5 静的加速度（単位：m/s2）
位置加速度

炉心支持板
上部格子板

19

3. 応力計算
3.1 応力解析の手順
応力解析を行う手順について述べる。
3.1.1

荷重条件
荷重条件は 1 章に示す。

3.1.2

応力計算と応力の分類(1) 応力計算の方法
a. 応力計算は荷重の種類ごとに行う。荷重として与えられるものは次の 2 つである。
(a)

外圧(b)

外荷重

b. 解析する箇所の形状は，次の方針に従ってモデル化する。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0(a)構造の不連続を考慮して応力の最も厳しい箇所に応力評価点（面）を選ぶ。なお，
軸対称モデル解析において，非軸対称な外荷重による応力評価を行った場合，荷重の入力方位と応力評価点の方位の関係により応力に極大値と極小値が生じる。外荷重による応力が極大となる方位の応力評価点は [例 P01] と表し，極小となる方位の応力評価点には，プライム（’）を付けて [例 P01’] と表す。
一次応力の評価は，内外面の応力評価点を含む断面（応力評価面）について行う。

(2) 応力の分類
応力の計算結果は，表 3－1 の応力の分類方法に従って分類し，計算を行う。

20

3.1.3

応力の評価(1) 一次応力強さ
許容応力状態ⅢＡＳ及び許容応力状態ⅣＡＳにおいて生じる一次一般膜応力及び一次一般膜＋一次曲げ応力の応力強さが，1.6.7 項及び 1.6.8 項に示す許容値を満足することを示す。
3.2 応力計算
3.2.1

外圧による応力(1) 荷重条件（LO1）
ドライチューブの各許容応力状態における外圧を，表 1－3 に示す。
(2) 計算方法
a. 一次一般膜応力
外圧Ｐo による一次一般膜応力は，次式で求める。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0σt＝－Ｙ・ＰoＹ－１Ｙ2σ ＝－・Ｐo
Ｙ2－１σr＝－Ｙ・ＰoＹ＋ １Ｄo
ここで， Ｙ＝Ｄi
なお，各応力評価点でのＤo，ｔは表 3－2 に示す。
b. 一次一般膜＋一次曲げ応力
外圧Ｐo による一次曲げ応力は，存在しない。したがって，一次一般膜＋一次曲げ応力は，一次一般膜応力と同じである。
3.2.2

外荷重による応力(1) 荷重条件（LO4，L14 及び L16）
ドライチューブに働く外荷重を，表 1－2 に示す。
(2) 計算方法
外荷重による応力は，以下により求める。

21

a. 死荷重（L04）
死荷重による応力は次式で求める。

Ｖ
σ ＝－Ａb. 地震荷重（L14 及び L16）(a)

水平方向地震荷重による応力

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

応力計算モデルを図 3－1 に示す。

1ＭE＝Ｐ B・( － ')－ ・ｗ・( － ')22ＦE＝ｗ・( － ')－Ｐ B

ここで，

ＰB＝ｗ＝ｗ・3ＨＬ
172・δD・Ｅ・Ｉ 4＝ｗ

なお，Ｉはパイプ母材に対する値を用いる。
したがって，応力評価点に生じる一次曲げ応力は次のようになる。

σ＝

ＭE Ｄo・Ｉ 222また，各応力評価点で生じる一次一般膜応力は

τt ＝

ＦEＡ

ただし，各応力評価点のＤo，Ａ，Ｉは表 3－2 による。
(b)

鉛直方向地震荷重による応力
鉛直方向地震による応力は次式で求める。
Ｖσ＝
Ａ

3.3 応力強さの評価

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

応力強さの評価は，図 1－1 に示す応力評価点に対して行う。
3.3.1

一次一般膜応力強さの評価
各供用状態（許容応力状態）における評価をまとめて，表 3－3 に示す。
表 3－3 より，各供用状態（許容応力状態）の一次一般膜応力強さは，1.6.7 項及び 1.6.8項に示す許容値を満足する。

3.3.2

一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価
各供用状態（許容応力状態）における評価をまとめて，表 3－4 に示す。
表 3－4 より，各供用状態（許容応力状態）の一次一般膜＋一次曲げ応力強さは，1.6.7項及び 1.6.8 項に示す許容値を満足する。

23

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 3－1 地震荷重による応力の計算モデル（単位：mm）

24

表 3－1 応力の分類
位

管状構造物

置

不連続部より遠い部分

荷重の種類
圧力差

応力の分類
一般膜応力

Ｐm

外荷重又は全断面について平均した一般膜応力

Ｐm

モーメント

曲げ応力

Ｐb

注：
Ｐm

：圧力差又は機械的荷重によって生じる膜応力であって，構造上の不連続性及び局部的形状の変化によって生じる膜応力は除く。ただし，実際の応力評価では，応力評価面を構造上の不連続部にとることが多いので，内径，板厚がその応力評価面での値に等しい単純な殻を仮定し，シェル理論又ははり理論を用いて計算した応力を，その応力評価面におけるＰm とする。
：外力，内力及びモーメントに対して，単純な平衡の法則を満足する曲げ応力をいう。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

Ｐb25

表 3－2 断面性状
応力評価点

ＤoＡ(mm)2ｔ(mm)

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0P01，P0226(mm )Ｉ(mm4)

表 3－3 一次一般膜応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01P02P01’P02’

許容応力状態ⅢＡＳ

許容応力状態ⅣＡＳ

応力強さ

許容値

応力強さ

許容値

33172332603317233260

表 3－4 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01
NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

P02P01’P02’

許容応力状態ⅢＡＳ

許容応力状態ⅣＡＳ

応力強さ

許容値

応力強さ

許容値

130258187391132258189391274.

結論

4.1 固有周期
次数

固有周期（ｓ）

1次
2次
3次

4.2 応力評価のまとめ
ドライチューブに生じる応力は，表 4－1 に示すようにすべて許容応力以下である。

5.

参照図書

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

東海第二発電所 起動領域計装設置工事 工事計画届出書 添付書類
(1)

1-2-1 起動領域計装ドライチューブの耐震性についての計算書

28表 4－1 計算結果の概要

部分及び供用状態

材料（許容応力状態）

一次一般膜応力

一次一般膜＋一次曲げ応力

（MPa）

（MPa）

応力強さ

許容値

応力

評価面

応力強さ

許容値

応力

評価面

Ⅲ ＡＳ

33

172

P01’－P02’

132

258

P01’－P02’

SUS304TB

Ⅳ ＡＳ

33

260

P01’－P02’

189

391

P01’－P02’

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0E

パイプ29