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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-093 改 14

提出年月日

平成 30 年 6 月 26 日

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2 R1

Ⅴ-3-別添 2 火山への配慮が必要な施設の強度に関する説明書

1目次
Ⅴ-3-別添 2-1

火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針

Ⅴ-3-別添 2-1-1 残留熱除去系海水系ポンプの強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-2 残留熱除去系海水系ストレーナの強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-3 ディーゼル発電機用海水ポンプの強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-4 ディーゼル発電機用海水ストレーナの強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-5 ディーゼル発電機吸気口の強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-6 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-1-7 建屋の強度計算書
Ⅴ-3-別添 2-2

防護対策施設の強度計算の方針

Ⅴ-3-別添 2-2-1

防護対策施設の強度計算書

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2 R1E：今回ご説明分2NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

Ⅴ-3-別添 2-1-6 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度計算書

3目次
1.

概要 .............................................................................. 12.

基本方針 .......................................................................... 1
2.1 位置 ........................................................................... 1
2.2 構造概要 ....................................................................... 22.3 評価方針 ....................................................................... 3
2.4 適用規格 ....................................................................... 43.

強度評価方法 ...................................................................... 53.1 記号の定義 ..................................................................... 53.2 評価対象部位 ................................................................... 73.3 荷重及び荷重の組合せ ........................................................... 73.4 許容限界 ....................................................................... 9NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

3.5 評価方法 ...................................................................... 104.

評価条件 ......................................................................... 155.

強度評価結果 ..................................................................... 174

1.

概要
本資料は，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に示すとおり，非常用ディーゼル発電機室ルーフベントファン及び高圧炉心スプレイ系ディーゼル発電機室ルーフベントファン（以下「ディーゼル発電機室ルーフベントファン」という。）が降下火砕物堆積時においても，その施設の機能維持を考慮して，主要な構造部材が構造健全性を有することを確認するものである。
2.

基本方針
ディーゼル発電機室ルーフベントファンは，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算書の方針」の「3.2 機能維持の方針」に示す構造計画を踏まえ，ディーゼル発電機室ルーフベントファンの「2.1 位置」，「2.2 構造概要」，「2.3 評価方針」及び「2.4 適用規格」を示

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4す。
2.1 位置ディーゼル発電機室ルーフベントファンは，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に示すとおり，屋外の図 2-1 に示す位置に設置する。

図 2-1 ディーゼル発電機室ルーフベントファン 位置図

152.2 構造概要
ディーゼル発電機室ルーフベントファンは，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「3.2 機能維持の方針」に示す構造計画を踏まえ，構造を設定する。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンは据付面からケーシング部とケーシング部より上部の吐出フードからなる軸流ファンであり，同一構造のディーゼル発電機室ルーフベントファ
ンを非常用ディーゼル発電機２Ｃ室用，非常用ディーゼル発電機２Ｄ室用及び高圧炉心スプレ
イ系ディーゼル発電機室用にそれぞれ 2 台，計 6 台を屋外に設置している。
ファンの概要図を図 2-2 に示す。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

吐出フード

吐出フード取付ボルト

ケーシング基礎ボルト

図 2-2 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの概要図

26

2.3 評価方針
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価は，Ⅴ-3-別添2-1「火山への配慮が必要施設の強度に関する説明書」の「4. 荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界」にて設定している，荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界を踏まえて，ディーゼル発電機室ルーフベントファンの評価対象部位に作用する応力が許容限界に収まることを「3. 強度評価方法」に示す方法により，「4. 評価条件」に示す評価条件を用いて計算し，「5. 強度評価結果」にて確認する。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価フローを図2-3に示す。ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価においては，その構造を踏まえ，降下火砕物等堆積による鉛直荷重とこれに組み合わせる荷重（以下「設計荷重」という。）の作用方向及び伝達過程を考慮し，評価対象部位を選定する。
降下火砕物等堆積による鉛直荷重については，ディーゼル発電機室ルーフベントファン上面

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4の投影面積に対し降下火砕物等が堆積した場合を設定する。また，風荷重は水平方向より作用する外荷重という観点で地震荷重と同様なものであると考え，「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」（（社）日本電気協会），「原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１-1987」（（社）日本電気協会）及び「原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１-1991 追補版」（（社）日本電気協会）（以下「ＪＥＡＧ４６０１」という。）における1質点系モデルによる評価方法を準用し，Ⅴ-3-別添2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「5. 強度評価方法」に示すディーゼル発電機室ルーフベントファンの評価式を用いる。ディーゼル発電機室ルーフベントファンの許容限界は，Ⅴ-3-別添2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.2 許容限界」に示す許容限界である，ＪＥＡＧ４６０１の許容応力状態ⅢＡＳとする。
自然現象の荷重

評価対象部位の選定

荷重及び荷重の組合せの設定

評価対象部位の発生応力の算定

設定する許容限界との比較
図2-3 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価フロー

37

2.4 適用規格
適用する規格，基準等を以下に示す。
(1) 建築基準法及び同施行令(2) 茨城県建築基準法等施行細則（昭和45年3月9日茨城県規則第9号）(3) 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（（社）日本電気協会）(4) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１-1987（（社）日本電気協会）(5) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１-1991追補版（（社）日本電気協会）(6) 発電用原子力設備規格 設計・建設規格 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１-2005/2007（（社）日本機

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4械学会）（以下「ＪＳＭＥ」という。）

483.

強度評価方法3.1 記号の定義
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価に用いる記号を表3-1に示す。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

表3-1 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価に用いる記号（1/2）
記号単位定義ａmm

天板の短辺Ａ１m2

受圧面積（風向に垂直な面に投影した面積）Ａ２m

2Ａｂmm2ボルトの軸断面積

Ｂ１mm

ケーシング外径Ｂ２mm

ケーシング内径Ｃ－

建築物荷重指針・同解説により規定される風力係数

ｃmm

補強ピッチ

Ｅ’－

建築基準法施行令第87条第2項に規定する数値

Ｅｒ－Ｆ

MPa

ＪＳＭＥ SSB-3121.1(1)により規定される値

Ｆｂ

N

ボルトに対する引張力

ＦｄN

常時作用する荷重

ＦｉN

各ボルトに作用する引張力

Ｆｖ

N

降下火砕物等堆積による鉛直荷重

Ｆ ｖ’

N/m2

単位面積当たりの降下火砕物等堆積による鉛直荷重

ｆｂ

MPa

ｆｃ

MPa

ｆｓ

MPa

ｆｔ

MPa

Ｇ－

ガスト影響係数ｇm/s2

重力加速度（g＝9.80665）

ｈmm

全高ｈｔ

mm

天板厚さ

Ｌ１～Ｌ７mm

支点と評価ボルト間の距離

降下火砕物の堆積面積

建設省告示第1454号の規定によって算出した平均風速の高さ方向の分布を表す係数

ＪＳＭＥ SSB-3121.1により規定される供用状態Ａ及びＢでの許容曲げ応力
ＪＳＭＥ SSB-3121.1により規定される供用状態Ａ及びＢでの許容圧縮応力
ＪＳＭＥ SSB-3121.1により規定される供用状態Ａ及びＢでの許容せん断応力
ＪＳＭＥ SSB-3121.1により規定される供用状態Ａ及びＢでの許容引張応力59NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

表3-1 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価に用いる記号（2/2）
記号単位

定義

Ｌｉmm

各ボルト間の距離Ｍ

N･mm

ファンに作用するモーメント

ｍkg

質量

Ｎ

－

ボルトの本数

p

N/mm

Ｑｂ

N

2

天板に作用する等分布荷重
ボルトに対するせん断力

2ｑ

N/m

設計用速度圧Ｓ

mm2

ケーシングの断面積

Ｓｕ

MPa

ＪＳＭＥ付録材料図表Part5の表にて規定される設計引張強さ

Ｓｙ

MPa

ＪＳＭＥ付録材料図表Part5の表にて規定される設計降伏点

ＶＤm/s

基準風速ＷｂN

風荷重による複合荷重

Ｚｂm

地表面祖度区分に応じて建設省告示1454号に掲げる数値

ＺＧm

地表面祖度区分に応じて建設省告示1454号に掲げる数値

β－天板の最大応力の係数

π－円周率

σｂMPa

ボルトに生じる引張応力

σｃMPa

ケーシングに生じる圧縮応力τMPa

ボルトに生じるせん断応力

610

3.2 評価対象部位
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの評価対象部位は，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.2 許容限界」にて示している評価対象部位に従って，吐出フード天板，ケーシング，吐出フード取付ボルト及び基礎ボルトとする。
評価対象部位は，「2.2 構造概要」にて設定している構造に基づき，設計荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し設定している。
降下火砕物等堆積による鉛直荷重は，最も多く降下火砕物が堆積する吐出フード上部を介して支持している吐出フード及びケーシングに作用する。また，風荷重は吐出フード及びケーシングを介してケーシングに固定されている吐出フード取付ボルト及び基礎ボルトに作用する。
このことから，降下火砕物等堆積による鉛直荷重に対しては吐出フード天板及びケーシングを，また，風荷重により発生する応力は，支持断面積の小さな部位に大きな応力が生じることから，支持断面積の小さい吐出フード取付ボルト及び基礎ボルトを評価対象部位として選定す

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4る。
なお，吐出フード天板は，天板部とフランジ以降の先端部に分かれるが，天板部の方が面積が大きく，降下火砕物等による鉛直荷重に対し発生応力が大きくなること及びフランジ以降の先端部は防雨が目的であり，仮に変形が生じてもファンの排気機能に直接影響を与えないことから，先端部は吐出フード天板には含めない。
吐出フードの強度評価における評価対象部位を図 3-1 に示す。

天板部

先端部

吐出フード天板

吐出フード取付ボルト

ケーシング

基礎ボルト

図 3-1 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの評価対象部位
3.3 荷重及び荷重の組合せ
強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.1 荷重及び荷重の組合せ」に示している荷重及び荷重の組合せを用いる。
711(1) 荷重の設定
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価に用いる荷重を以下に示す。
a.

常時作用する荷重(Ｆｄ)
常時作用する荷重は，ファンの自重を考慮する。

b.

降下火砕物等堆積による鉛直荷重(Ｆｖ)
単位面積当たりの降下火砕物等堆積による鉛直荷重は，7565 N/m2 とする。

c.

風荷重（Ｗ）
風荷重は、基準風速 30 m/s に基づき算定する。
風荷重はⅤ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.1(3)c. 水平荷重」に示す式に従い，算出する。全高Ｈが 5 m 以下であるため，ＨがＺｂ以下の場合の式を用いる。
評価に用いる複合荷重は吐出フード，ケーシングに風圧力を受けた際の複合荷重とする。
風荷重を受ける面積は吐出フード，ケーシングを包含する面積を設定し，風荷重によるNT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

複合荷重Ｗは以下のようにして求める。
Ｗ＝ｑ・Ｃ・Ａ１
ここで’２ｑ＝0.6・Ｅ ・ＶＤ’

２

Ｅ ＝Ｅｒ・ＧαＥｒ ＝1.7・（Ｚｂ/ＺＧ）

d.

運転時の状態で作用する荷重（Ｆｐ）
ディーゼル発電機室ルーフベントファンは，完全開放された施設であるため，内圧による荷重は考慮しない。
(2) 荷重の組合せ
強度評価に用いる荷重の組合せは，ディーゼル発電機室ルーフベントファンの評価対象部位ごとに設定する。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンには，自重，降下火砕物等堆積による鉛直荷重及び風荷重が作用する。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの強度評価にて考慮する荷重の組合せを表 3-2 に示す。

812表 3-2 荷重の組合せ
施設名称

評価対象部位吐出フード天板

ケーシング
ディーゼル発電機室ルーフ
ベントファン

吐出フード取付ボルト

荷重①自重②降下火砕物等堆積による鉛直荷重①自重②降下火砕物等堆積による鉛直荷重①自重②降下火砕物等堆積による鉛直荷重
③風荷重
①自重

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4基礎ボルト②降下火砕物等堆積による鉛直荷重③風荷重

3.4 許容限界
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの許容限界は，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.2 許容限界」にて設定している許容限界に従って，「3.2 評
価対象部位」にて設定している評価対象部位ごとに，機能損傷モードを考慮し，ＪＥＡＧ４６０１に基づき許容応力状態ⅢＡＳの許容応力を用いる。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの許容限界は，吐出フード天板に対しては弾性範囲である設計降伏点とし，それ以外の評価対象部位についてはＪＥＡＧ４６０１を準用し，「クラス 2,3 支持構造物」の許容限界を適用する。設計荷重に対して，当該施設に要求される安全機能を維持できるように弾性設計とするため，許容応力状態ⅢＡＳから算出した以下の許容応力を許容限界とする。ＪＥＡＧ４６０１に従い，ＪＳＭＥ付録材料図表 Part5,6 の表にて許容応力を評価する際は，評価対象部位の周囲環境温度に応じた値をとるものとするが，温度がＪＳＭＥ付録材料図表記載の中間の値の場合は，比例法を用いて評価する。ただし，ＪＳＭＥ付
録材料図表 Part5,6 で比例法を用いる場合の端数処理は，小数点第 1 位以下を切り捨てた値を用いるものとする。
ディーゼル発電機室ルーフベントファンの許容限界を表 3-3 に示す。

913

表 3-3 ディーゼル発電機室ルーフベントファンの許容限界
評価対象部位

許容応力

応力の種類

状態

許容限界

吐出フード天板

ⅢＡＳ

一次応力

曲げＳy

ケーシング

Ⅲ ＡＳ

一次応力

圧縮

1.5fc

引張

1.5ft

せん断

1.5fs

組合せ

Min｛1.5 ｆｔ，（2.1 ｆｔ－1.6τ）｝

吐出フード取付
ボルト，基礎ボⅢＡＳ

一次応力

ルト
3.5 評価方法

ディーゼル発電機室ルーフベントファンの応力評価は，Ⅴ-3-別添 2-1「火山への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「5．強度評価方法」にて設定しているディーゼル発電機室ルーフ(1) 評価方法a.

鉛直方向荷重(a) 降下火砕物等堆積による鉛直荷重
Ｆｖ＝Ｆｖ’・Ａ２降下火砕物等の堆積面積図を図 3-2 に示す。

堆積面積：Ａ２1557mm

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

ベントファンの評価式を用いる。

2180mm
図3-2 降下火砕物等の堆積面積図（ファンを上面から見た図）

ｂ. 計算モデル
ファンの計算モデルは1質点モデルとし，ファンの上端に風荷重が作用することとする。受圧面積を含めたファンモデル図を図3-3に，基礎ボルト配置図及び吐出フード取付ボルト配置図を図3-4，図3-5に示す。

101421801612（単位：mm）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R41200：受圧面積1650

図 3-3 ファンモデル図16×M24φ1590
L1L2L3L4L5L6L7

図 3-4 基礎ボルト配置図

11158×M16φ1490

L１L２NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4L３

図 3-5 吐出フード取付ボルト配置図
ｃ． 計算方法(a) 吐出フード天板部に対する応力評価
吐出フード天板については，吐出フード天板の端部から吐出フードフランジまでの四辺固定の長方形板として評価を行う。なお，評価用の面積としては，保守的に吐出フード曲がり部を平面とみなして評価を行う。
吐出フード天板の評価範囲図を図 3-6 に，評価用面積図を図 3-7 に示す。

評価範囲

吐出フードフランジ

図3-6 吐出フード天板の評価範囲図（吐出フードを上面から見た図）1216評価用面積1557mm
2073mm

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

吐出フード先端部

評価範囲

吐出フード曲がり部

図3-7 吐出フード天板の評価用面積図（吐出フードを側面から見た図）
鉛直荷重により吐出フード天板部に作用する最大曲げ応力σｍａｘは次による。
2σmax ＝β・ｐ・ａｈｔ

2(b) ケーシングに対する応力評価
ケーシングに生じる圧縮応力σｃ ＝

Ｆｖ ＋ＦｄＳ

ここで，Ｓ＝22π（Ｂ１ －Ｂ２ ）4ケーシングの断面図を図 3-7 に示す。

Ｂ２Ｂ１

図 3-8 ケーシングの断面図

1317(c) 基礎ボルト，吐出フード取付ボルトに対する応力評価
イ． 引張応力ｎＦｉ ・Ｌｉ

Ｍ＝2・・・（3.1）

ｉ＝1ＦｉＬｉ・・・（3.2）＝一定（3.1）（3.2）式より，
Ｆｎ ＝

Ｍ2ｎ
ｉ＝1Ｌｉ2Ｌｎ

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

ここで
Ｍ＝Ｗｗ・ｈ＋（ｍ・ｇ＋ＦＶ）・

Ｌｎ

2
ボルトに生じる引張応力σｂは次式より求める。
σｂ ＝

ＦｎＡｂ

ロ． せん断応力
ボルトに対するせん断応力は，ボルト全本数で受けるものとして計算する。
・せん断力
Ｑｂ＝Ｗｗ・せん断応力
τ＝ＱｂＡｂ ・Ｎ

14184.

評価条件「3. 強度評価方法】に用いる評価条件を表 4-1 から表 4-6 に示す。
表 4-1 許容応力評価に用いる条件(ディーゼル発電機ルーフベントファン)
温度条件

ＳｙＳｕＦ

(℃)＊

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

SS400

50241－

－－

－

－

SS400

50241

394

241－

－

240

SS400

50231

394

231

173

133

－

SS400

50231

394231

173

133

－

評価対象部位材料

吐出フード天板
ケーシング
吐出フード取付ボルト
基礎ボルト

1.5ｆｔ 1.5ｆｓ 1.5ｆｃ

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4

注記 ＊：周囲環境温度
表 4-2 評価条件
ｑＧ

(N/m2)

(-)

960

2.2

ケーシングの吐出フードのケーシングの吐出フードの風力係数Ｃ

風力係数Ｃ

受圧面積Ａ１

受圧面積Ａ１(-)

(-)

(m2)

(m2)

1.22.4

1.980

3.514

表 4-3 評価条件（吐出フード天板）
βｐａｈｔ(－)(N/mm2)

(mm)

(mm)

0.45

8.258×10-31557

9

表 4-4 評価条件（ケーシング）
Ｂ１Ｂ２ｍ(mm)

(mm)

(kg)

1418

1400

2440

1519表 4-5 評価条件（基礎ボルト）
Ｌ１Ｌ２Ｌ３Ｌ４Ｌ５Ｌ６(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

118.7

338.0

624.6

934.8

1221.41440.7Ｌ７ｇｍボルト

ＮＡｂ(mm)(m/s2)

(kg)

サイズ

(-)

(mm2)

1559.49.806652440

M2416452.4ｈ(mm)NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R42812
表 4-6 評価条件（吐出フード取付ボルト）
Ｌ１Ｌ２Ｌ３ｇ2ｍボルト(mm)(mm)(mm)(m/s )(kg)

サイズ

403.2

973.4

1376.69.80665

1500M16ＮＡｂｈ(-)

(mm2)

(mm)

8201.1

1612

1620

5.

強度評価結果
降下火砕物等堆積時の強度評価結果を表 5-1 に示す。
吐出フード天板，ケーシング，基礎ボルト，吐出フード取付ボルトに発生する応力は許容応力以下である。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 2-1-6 R4E

表 5-1 ディーゼル発電機ルーフベントファンの強度評価結果
評価部位

材料

応力

発生応力
（MPa）

許容応力
（MPa）

吐出フード天板SS400

曲げ112241

ケーシング

SS400

圧縮

2240

引張16173

せん断

2133

組合せ

16173

引張47173

せん断

6133

組合せ

47173

基礎ボルト

吐出フード取付ボルト

SS400

SS400

1721