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東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号補足-340-14 改 1

提出年月日

平成 30 年 6 月 18 日

工事計画に係る補足説明資料
耐震性に関する説明書のうち補足-340-14 可搬型重大事故等対処設備のうちボンベ設備の耐震性に関する説明書の補足説明資料

平成 30 年 6 月
日本原子力発電株式会社

ボンベ設備の耐震計算解析モデルに関する補足説明
１．概要
補正工認 Ⅴ-2-別添 3-4「可搬型重大事故等対処設備のうちボンベ設備の耐震性についての計算書」において、ボンベ設備が、地震後において、基準地震動ＳＳによる地震力に対し窒素及び空気供給機能を保持するとともに当該設備以外の可搬型重大事故等対処設備に波及的影響を及ぼさないことを確認している。同資料では、ボンベ架台が剛（固有振動数が 20Hz 以上）であることを 3 次元 FEM モデルで確認したのち、ボンベ及び架台の固定部材のうち最も評価が厳しくなるボンベ設備とアンカプレートの溶接部の強度が十分あることを確認している。
本資料は、ボンベ設備（ボンベ及び架台を含む）の解析モデルについて補足するものである。

２．境界条件について（床置型）
ラックと床面のアンカープレートとの溶接部を完全拘束とする（3 方向変位及び 3 軸方向の回転）。
（壁掛床置型）
ラックと壁面のアンカープレートとの溶接部を完全拘束とする（3 方向変位及び 3 軸方向の回転）。床面についてはフリーとする。
（カードル型）
建屋躯体との取り合い点を固定端部として完全拘束とする。

３．基礎ボルト（後打ちアンカ用）の剛性について解析モデル上、後打ちアンカは剛として取り扱っているが、基礎ボルト（後打ちアンカ用）の剛性が小さい場合は、ボンベ設備の固有値に影響する可能性があることから、取付ボルト（後打ちアンカ用）が十分な剛性を有していることを確認する。

（１）ボルト剛性評価
・ばね定数
KV=1g
EA

・ボルトの固有振動数
TV =2πK V × 101fV =1TV

（２）諸元及び計算結果
計算の結果、取付ボルトの固有振動数はボンベ設備の固有振動数に比べ十分大きく、耐震評価における固有振動数の解析に対し影響しないことを確認した。高圧窒素ガス供給系ボンベユニットを代表として、諸元及び計算結果について表 1 に示す。

表 1 諸元及び計算結果（高圧窒素ガス供給系ボンベユニット）記号

単位記号の説明

数値等

材質－－

SS400mKg

機器の運転時質量 ※1720

EMPa

縦弾性係数gmm

剛性を考慮するボルト長さ

16Amm2ボルトの断面積 ※2245

KVN/mm2

ばね定数3010000TVs

固有周期0.003fVHz

固有振動数325197000※1：

設備としては、24 本の取付ボルト（後打ちアンカ用）を設置するが、保守的に 1本で機器質量を負担するとして評価した。

※2：

JIS B 1082 (2009)の一般用メートルねじの有効断面積に基づく。

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４．ボンベの固縛状態についてボンベラックをモデル化する上で、ボンベは前面及び背面の固定板と一体で変位することを模擬するため、ボンベと前面及び背面の固定板は解析モデル上水平 2 方向を拘束としているが、以下に示す実構造に基づいて設定しているものである（ボンベの固縛状態を図 1 に示す）。

背面の固定板（部材①）は、架台へ溶接付けしている。
背面の固定版（部材①）と前面の固定板（部材②）を押えバーと取付ボルト（押えバー固定用：部材③）により締結することにより、ボンベを短辺方向に拘束している。
固定板には切欠きを設けているため、ボンベを長手方向に拘束している。
以上により、実機において、ボンベ、前面及び背面の固定板は水平方向に対し一体として変形する。

図 1 ボンベ固縛状態図（床置形の例）

3上記に示した実機の設計を踏まえ、解析モデルにおいてもボンベの水平方向を拘束とし、ボンベ、固定板及び取付ボルトの合計質量に基づく固有振動数を求めるようにしており、解析モデルとして妥当である。
なお、架台の固有振動数は取付ボルトの剛性も考慮した固有振動数を算出できるように、固定ボルトの物性値を加味した 3 次元 FEM モデルとしている。
また、実機では上下 2 箇所の前面固定板でボンベを固定する構造であるが、ボンベの水平方向荷重を保守的に上下どちらか 1 本の固定板で負担するとしても発生応力は約 32MPa と軽微（許容値 233MPa）であり、十分な強度を有していることから、実機においても固定ボルトと合わせて水平方向の拘束が可能である。

上記理由から、ボンベと前面及び背面の固定板は解析モデル上水平方向を拘束としている。ボンベと固定板は幅を持って接直しており実機においては水平方向および回転方向が拘束されると考えられるが、不確定な摩擦力による拘束であるため、固有振動数解析においてはボンベの回転は拘束していない。また実機において上下方向はボンベ上部固定板を設置することで、変位を制限していることから、解析上は上下方向を拘束している。そのため、ボンベ、固定板、固定ボルトが一体となり変形する。

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耐震計算上の評価部位の代表性について
１．耐震計算書における評価部位について
非常用窒素供給系高圧窒素ボンベユニット、第二弁操作室 空気ボンベユニット、中央制御室
退避室 空気ボンベユニット（以下総称してボンベユニットとする）は、鋼製のフレームにボンベを立て掛けボンベ押えバー及び取付ボルト（押えバー固定用）でフレームに固定する構造である。
また、ボンベユニットは取付ボルト（後打ちアンカ用）にて建屋床または壁に設置する後打ちアンカプレートに溶接にて固定する。
補正工認におけるボンベユニットの耐震計算書ではボンベユニットと後打ちアンカプレートの溶接部をもっとも厳しい評価となる部位として代表で評価している。表 1 のボンベユニットの部位毎の評価結果に示すとおり、アンカプレート溶接部の裕度が他の部位に比べ低くもっとも厳しい評価となる部位であることがわかる。

①アンカープレート溶接部（評価対象部位）③取付ボルト（押えバー固定用）②取付ボルト（後打ちアンカ用）

図 1 ボンベユニットの各部位（床置形の例）

5表 1 ボンベユニットの部位毎の評価結果
No.
123

機器部

位

応力度[MPa][MPa]※2せん断1365

5.0②取付ボルト（押えバー固定用）

引

張

7

195

27.9

せん断

5150

30.0

非常用窒素供給系
高圧窒素ボンベ
ユニット予備（床置形）① アンカプレート溶接部

せん断

1367

5.2

② 取付ボルト（後打ちアンカ用）

引張

6

189

31.5

せん断

2145

72.5

③ 取付ボルト（押えバー固定用）

引張

7

195

27.9

せん断

5150

30.0

せん断

9

71

7.9

引張

4

207

51.8

せん断

1159

159.0

引張

6

207

34.5

せん断

4159

39.8

せん断

5

71

14.2

引張

6

207

34.5

せん断

3

159

53.0

引張

7

207

29.6

せん断

5159

31.8

せん断

15

70

4.7

引張

7

202

28.9

せん断

2155

77.5

引張

8

202

25.3

せん断

6

155

25.8

せん断

67011.7

引張8202

25.3

せん断415538.8

引張8202

25.3

せん断

6155

25.8

第二弁操作室
①アンカプレート溶接部
空気ボンベユニット②取付ボルト（床置形）（後打ちアンカ用）

第二弁操作室
①アンカプレート溶接部
空気ボンベユニット②取付ボルト（壁掛床置形）（後打ちアンカ用）

中央制御室退避室①アンカプレート溶接部
空気ボンベユニット②取付ボルト（床置形）（後打ちアンカ用）③取付ボルト（押えバー固定用）

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裕①アンカプレート溶接部③取付ボルト（押えバー固定用）
5

許容応力

非常用窒素供給系
高圧窒素ボンベユニット（床置形）※1③取付ボルト（押えバー固定用）
4

算出応力

中央制御室退避室①アンカプレート溶接部
空気ボンベユニット②取付ボルト（壁掛床置形）（後打ちアンカ用）③取付ボルト（押えバー固定用）※1：

No.1 に示す非常用窒素供給系高圧窒素ボンベユニットは、既設埋込金物の再使用を想定しているため、アンカボルトは使用しない。

※2：

小数点以下第 2 位 四捨五入。また、機器毎の最小値を下線で示す。

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