資料番号 PD-4-8 改3

東海第二発電所
外部からの衝撃による損傷の防止（火山）（審査会合における指摘事項への回答）

平成29年9月22日
日本原子力発電株式会社
本資料のうち，の内容は商業機密又は防護上の観点から公開できません。

11．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（1/17）(1) 指摘事項
No.508-1：設置許可で示す評価対象部位について，選定理由を含めて整理し説明すること。
（原子炉建屋に要求される機能を担保している屋根スラブ等）
No.508-2：積載荷重（除灰時荷重）の設計上の位置付けを示すこと。
No.508-3：機能を担保している部位の状態を明示し，計算書上どういう評価方針とするかを示すこと。

(2) 回答No.508-1：評価対象部位は，以下の理由から主トラスと屋根スラブを選定する。（P3 参照）
・主要な部位のうち，梁間方向に配されている主トラス，屋根スラブが主体構造として，降下火砕物の鉛直荷重に抵抗しているため。
・原子炉建屋の屋根スラブはMS-1（放射性物質の閉じ込め機能，放射線の遮蔽及び放出低減機能）及びMS-2（放射性物質放出の防止機能）の安全機能を担保しているため。
No.508-2：積載荷重（除灰時荷重）を設計上考慮する。（P3,4参照）
No.508-3：各建屋の要求機能と機能を担保する部位を記載し，各部位に対して設定する許容限界を超えないことを評価する。（P5,6参照）

次頁以降で，評価内容及び評価結果を示す。
2

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（2/17）【評価内容及び評価結果について①評価対象部位及び評価方針

No.508-1回答

・評価対象部位は，以下の理由から屋根スラブと主トラスを選定する。

a.主要な部位のうち，梁間方向に配されている主トラスと，屋根スラブが主体構造として，降下火砕物の鉛直荷重に対して抵抗しているため。
b.原子炉建屋の屋根スラブはMS-1（放射性物質の閉じ込め機能，放射線の遮蔽及び放出低減機能）及びMS-2（放射性物質放出の防止機能）の安全機能を担保しているため。
・降下火砕物の堆積荷重と堆積荷重以外の荷重の組合せの結果，発生する応力が屋根スラブについては「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（日本建築学会）」（以下RC規準という。），主トラスについては 「鋼構造設計規準－許容応力度設計法－（日本建築学会）」（以下S規準という。）を参考に，各々設定した許容限界を超えないことを確認する。
②荷重及び荷重の組合せ
・固定荷重（DL）・・・固定荷重を表1に示す。
表1

固定荷重（DL）

建屋

固定荷重

原子炉建屋

5,364N／m２

タービン建屋

4,669N／m２

建屋※「建築構造設計基準の資料」（国土交通省 平成27年版）における「屋上（通常人が使用し・積載荷重（LL）・・・積載荷重を表2に示す。
表2

No.508-2回答ない場合）」の床版計算用積載荷重における積載荷重（LL）
積載荷重※

980N/m２を包絡するよう，除灰時の人員荷重として1000 N/m２を設定。
原子炉建屋頂部の場合，約100kgの人員が約

原子炉建屋
1,000N／m２
タービン建屋

1,800人，1m２毎に配置されているのと同様な荷重状態

3

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（3/17）
・積雪荷重（SNL）・・・積雪荷重を表3に示す。
表3

積雪荷重（SNL）
積雪荷重※１建屋
原子炉建屋

210N／m２
タービン建屋※1 建築基準法の考え方を参考とした東海村における平均的な積雪量10.5cm及び積雪量1cm当たり20N／m２から算出

・降下火砕物堆積荷重（VAL）・・・降下火砕物堆積荷重を表4に示す。
表4

降下火砕物の堆積荷重（VAL）
降下火砕物堆積荷重※２

建屋
原子炉建屋

7,355N／m２
タービン建屋※2 堆積厚50cm，密度1.5g／cm３（湿潤状態）及び重力加速度9.80665m／s２から算出

No.508-2回答
・荷重の組合せ・・・荷重の組合せを表5に示す。
表5
建屋

荷重の組合せ組合せ

原子炉建屋
DL＋LL＋SNL＋VAL
タービン建屋4

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（4/17）③許容限界
・応力解析による評価における原子炉建屋及びタービン建屋の許容限界を表6,7に示す。
No.508-3回答【許容限界 設定方針（原子炉建屋）】
構造強度の観点から，終局耐力※１を許容限界とする。
気密性及び遮蔽性維持の観点から，屋根スラブは短期許容応力度を許容限界とする。
表6
要求機能

原子炉建屋 応力解析評価における許容限界

機能設計上の性能目標

部位

機能維持のための考え方
終局耐力※１

屋根スラブ－部材に生じる応力が構造強度を確保するための許容限界を超えないことを確認

構造強度を有すること

許容限界

主トラス

終局耐力※２気密性

換気性能とあいまって気密機能を維持すること

屋根スラブ部材に生じる応力が気密性を維持するための許容限界を超えないことを確認

短期許容応力度※３

遮蔽性

遮蔽体の損傷により遮蔽機能を損なわないこと

屋根スラブ部材に生じる応力が遮蔽性を維持するための許容限界を超えないことを確認

短期許容応力度※３※1 「RC規準」の短期許容応力度（曲げ）の評価式に平成12年建設省告示第2464号に基づきF値×1.1を適用（弾性限耐力）※2 「S規準」の短期許容応力度の評価式に平成12年建設省告示第2464号に基づきF値×1.1を適用（弾性限耐力）※3 「RC規準」の短期許容応力度以上から，原子炉建屋については，屋根スラブは短期許容応力度，主トラスは「S規準」の短期許容応力度の評価式にF値×1.1（弾性限耐力）を用いて，評価を行う。

5

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（5/17）
No.508-3回答【許容限界 設定方針（タービン建屋）】
タービン建屋に内包するクラス2設備に波及的影響を及ぼさない観点から，タービン建屋は崩壊しないことを許容限界とする。許容限界の評価フローを図1に示す。
表7
要求機能

機能設計上の性能目標－

上位クラス設備に波及的影響を及ぼさないこと

タービン建屋 応力解析評価における許容限界
部位機能維持のための考え方

許容限界

屋根スラブ落下しないことを確認終局耐力※１

主トラス

崩壊機構を形成しないことを確認

崩壊機構を形成しないこと※1 「RC規準」の短期許容応力度（曲げ）の評価式に平成12年建設省告示第2464号に基づきF値×1.1を適用（弾性限耐力）

図1

タービン建屋 主トラス許容限界評価フロー

6

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（6/17）
・鋼材，コンクリート及び鉄筋の基準強度及び評価基準値を表8,9,10に示す。
表8建屋

原子炉建屋
タービン建屋

鋼材種類

SS400（SS41）

板厚（mm）

基準強度F（N／mm２）t≦40235

表9建屋

鋼材の基準強度及び評価基準値
評価基準値（N／mm２）
引張

圧縮及び曲げ

258.5

258.5

コンクリートの基準強度及び評価基準値
Fc（N／mm２）

評価基準値（N／mm２）
圧縮

せん断14.71.06

原子炉建屋
22.1
タービン建屋表10

鉄筋の基準強度及び評価基準値
評価基準値（N／mm２）

建屋

原子炉建屋
タービン建屋

鉄筋種類

SD345（SD35）

引張及び圧縮面外せん断補強

34534571．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（7/17）④モデル化の基本方針○屋根スラブ・「RC規準」に基づいて，合成デッキスラブは一方向版として曲げモーメント及びせん断力を算出し，応力比を算出する。
・屋根スラブの検討条件を表11，表12に示す。

表11

原子炉建屋

屋根スラブの検討条件
配筋厚さ（mm）

短辺長さ（m）

長辺長さ（m）

EL 64.08m（S1-1）

100

2.27

EL 64.08m（S1-2）

1001.53

位置

配筋量

短辺

長辺

短辺
中央部
端部
（mm２）
（mm２）

端部

中央部

端部

中央部

7.30

D13@180

D13@180

D13@200

D13@200

705.6

705.6

635.0

635.0

7.30

D13@180

D13@180

D13@200D13@200705.6705.6635.0635.0

表12タービン建屋

屋根スラブの検討条件
配筋位置

EL 40.65m

長辺
端部
中央部
（mm２）
（mm２）

厚さ（mm）

短辺長さ（m）

長辺長さ（m）

1002.0811.60

配筋量

短辺

長辺

短辺

長辺

端部

中央部

端部

中央部

端部
（mm２）

中央部
（mm２）

端部
（mm２）

中央部
（mm２）

D13@200

D13@200

D13@200

D13@200

635.0635.0635.0635.0

表13 使用材料の物性値
使用材料

単位体積重量 γ

ヤング係数 E

せん断弾性係数 G

ポアソン比

鉄筋コンクリート

24.0kN／m３

22.1kN／mm２

9.21kN／mm２0.2

8

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（8/17）○主トラス
・主なトラス弦材は，軸・曲げ・せん断剛性のある梁要素，斜材と束材は軸剛性のみ考慮されたトラス要素とする。
・各部材長さは部材芯位置でモデル化する。
・原子炉建屋はオペレーティングフロアより上部構造を3次元の立体構造でモデル化する。解析には，解析コード「DYNA2E Ver.8.0」を用いる。解析モデルを図2に，主トラスの部材リストを表14に示す。
・タービン建屋はオペレーティングフロアより上部構造のうち，最も応力が厳しくなる中央部の1構面を取り出した2次元モデルとする。
解析には，解析コード「FAP3 Ver.5.0」を用いる。解析モデルを図2に，主トラスの部材リストを表15に示す。

建屋名称

原子炉建屋

タービン建屋

応力解析モデル≪支持条件≫
・柱下端：固定端・斜材，束材：ピン接合
・柱，上下弦材接続：剛接合（ただし，下弦端部を除く）
・下弦材端部：ピン接合

図2

屋根トラスの解析モデル≪支持条件≫
・柱下端：固定端・斜材，束材：ピン接合・柱，上下弦材接続：剛接合
・柱の中間部については，水平変位拘束なし。

9

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（9/17）
表14 部材リスト（原子炉建屋）
部位

部材符号

形状寸法

上弦材

TU1～TU16

下弦材

表15 部材リスト（タービン建屋）
部位

部材符号

形状寸法

H-400×400×13×21

上弦材

U1～U16H-428×407×20×35

TL1～TL16

H-400×400×13×21

下弦材

L1～L16H-428×407×20×35

O1,O2,O15,O16

2Ls-200×200×15

O3,O4,O13,O14

2Ls-150×150×15

O5～O12

2Ls-150×100×12

V1,V2,V14,V15

2Ls-200×200×15

V3,V13

2Ls-150×150×15

V4,V12

2Ls-150×150×15

V5～V7,V9～V11
V8

斜材

束材

材質

D16

2Ls-200×200×20

D4,D5,D12,D13

2Ls-150×150×19

D6,D11

2Ls-130×130×12

D7,D8,D9,D10

2Ls-100×100×10

V1,V2,V14,V15

2Ls-200×200×20

V3,V4,V12,V13

2Ls-200×200×15

2Ls-150×100×12

V5,V6,V10,V11

2Ls-150×150×15

2Ls-150×100×12

V7～V9

2Ls-130×130×9

D1
斜材
SS400（SS41）

束材

D3，D14

材質

SS400（SS41）○解析諸元
・使用材料の物性値を表16に示す。
表16 使用材料の物性値
使用材料

単位体積重量 γ

ヤング係数 E

せん断弾性係数 G

鋼材部

77.0kN／m３

205.0kN／mm２

79.0kN／mm２

101．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（10/17）⑤評価方法○屋根スラブ
・「RC規準」に基づき，次式をもとに計算した評価対象部位に生じる曲げモーメントによる鉄筋応力度が，許容応力度を超えないことを確認する。

M

at f t j

M ：許容曲げモーメント

at ：引張鉄筋断面積

jd：応力中心間距離（7/8）d：有効せい

f t ：鉄筋の短期許容引張応力度
・「RC規準」に基づき，次式をもとに計算した評価対象部位に生じる面外せん断応力度が，許容面外せん断応力度を超えないことを確認する。

b ：幅QA

bj{αf sただし，α0.5 w f t ( p w
4MQd10.002)}

1 ≦α≦ 2j ：応力中心間距離7/8）dd ：有効せいp w ：せん断補強筋比 p w

awbx
a w ：せん断補強筋の断面積

x ：せん断補強筋の間隔
f s ：コンクリートの短期許容せん断応力度
w f t ：せん断補強筋の短期許容引張応力度

α ：せん断スパン比 M による割増係数
Qd
M ：設計する梁の最大曲げモーメント

Q ：設計する梁の最大せん断力

111．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（11/17）○主トラス「S規準」に基づき，次式をもとに計算した評価対象部位に生じる軸力及び曲げモーメントによる応力度が許容応力度を超えないことを確認する。
・軸力のみを負担する部材の評価方法
軸力のみを負担するトラス要素（斜材，束材等）に発生する軸応力度σc，σtが，以下の式により応力度比が1以下となることを確認する。

max

c

fc,t

ft

≦1fc，ftは以下の式により求める。また，以下の式は長期許容応力度の算出式であり，短期許容応力度は長期許容応力度の1.5倍とする

ft

F
1.5

f c ：許容圧縮応力度（N／mm２）
f t ：許容引張応力度（N／mm２）

2

1 0 .4F

λ ：圧縮材の細長比（fc≦のとき）

2：限界細長比fc

0.277 F2（のとき）

E0 .6 FE ：ヤング係数

32232121．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（12/17）
・軸力と曲げを負担する部材の評価方法
軸力と曲げを負担する梁要素（上・下弦材等）は，軸力により生じる軸応力度σc，σtと曲げモーメントにより生じる曲げ応力度σbの組合せに対して，以下の式により応力度比が1以下となることを確認する。
【圧縮と曲げにより生じる応力度の確認】
cbfcfb【引張りと曲げにより生じる応力度の確認】≦1tbft≦1fc，ftは軸力を負担する場合と同じ。 fbは以下の式により求める。また，以下の式は長期許容応力度の算出式であり，短期許容応力度は長期許容応力度の1.5倍とする

fbF（ b ≦pbf b ：許容曲げ応力度）

b ：曲げ部材の細長比

lb ：圧縮フランジの支点間距離

1 0.4fbbpbe bpbb ：塑性限界細長比p( p b＜ b ≦eFb）

eb ：弾性限界細長比

C ：許容曲げ応力度の補正係数

M e ：弾性横座屈モーメントZ ：断面係数I Y ：弱軸まわりの断面2次モーメントfb

12.17 b2F（e bb）

ここに，MybC

Me1e b

M21.75 1.05
M10.6
M20.3
M1p bI w ：曲げねじり定数

G ：せん断弾性係数

J ：サンブナンのねじり定数

M y：降伏モーメント（F・Z）

M2
0.6 0.3
M123242.3

MeC

EI Y EI w
lb

4223be b2

EI Y GJ
lb 213

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（13/17）⑥応力解析による評価結果○屋根スラブ・原子炉建屋の評価結果を表17に，タービン建屋の評価結果を表18に示す。
・降下火砕物の堆積時において，曲げモーメントによる鉄筋応力度及び面外せん断応力度が許容値を超えないことを確認した。

表17原子炉建屋 屋根スラブ評価結果

曲げモーメント

部位

設計配筋量
（mm２）

せん断力

発生曲げモーメント（kN・m）

必要鉄筋量※１（mm２）検定比

発生せん断力
（KN）

せん断応力度（N／mm２）

検定比端部

中央端部

中央端部

中央端部

中央

EL 64.08（S1-1）

705.6

705.6

5.17

2.59

323.1

161.6

0.46

0.23

13.67

0.295

0.28

EL 64.08（S1-2）

705.6

705.6

3.52

1.98

220.2

123.9

0.32

0.18

9.21

0.199

0.19

※1 短期許容応力度による必要鉄筋量

表18

タービン建屋 屋根スラブ評価結果

曲げモーメント部位

EL 40.65

設計配筋量（mm２）

せん断力

発生曲げモーメント（kN・m）

必要鉄筋量※１（mm２）

検定比端部

中央端部

中央端部

中央端部

中央635.0

635.0

7.36

4.14

460.0

258.7

0.730.41

発生せん断力（KN）

せん断応力度（N／mm２）

検定比17.690.3810.36※1 短期許容応力度による必要鉄筋量

141．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（14/17）○主トラス・断面の評価結果は，検定値が最大となる要素を選定し，原子炉建屋の評価結果を表19に，評価位置を図3に示す。また，タービン建屋の評価結果を表20，表21に，評価位置を図4に示す。
表19

原子炉建屋評価結果

発生応力応力度 (N／mm2)

許容値 (N／mm2)

(圧縮)

112.7

257.3(曲げ)40.3

255.4(引張)37.7

258.5(曲げ)103.1

256.5(圧縮)78.9

248.9(曲げ)34.3256.3(引張)157.6

258.5(曲げ)

44.9

195.9

斜材（2Ls-150×150×15）

(引張)

207.8

258.50.81

束材（2Ls-150×150×15）

(圧縮)

152.0

158.20.97

部材

上弦材（H-400×400×13×21）

下弦材（H-400×400×13×21）

図3 原子炉建屋評価位置

検定値

位置0.60P通り
TU8,TU90.55

L通り
TU1,TU160.46

Q通り
TL10.79

P通り
TL8,TL9
L通り
O3,O14
P通り
V13151．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（15/17）

表20

タービン建屋評価結果（終局耐力※１）
発生応力

応力度 (N／mm2)

許容値 (N／mm2)(圧縮)179.9250.0

(曲げ)

59.9

258.0(引張)0※２258.0(曲げ)

136.0

258.0

(圧縮)

55.2

152.0(曲げ)

162.1

241.0

(引張)

160.3

258.0

(曲げ)

70.8

219.0

斜材（2Ls-200×200×20）

(引張)

201.7

束材（2Ls-200×200×15）

(圧縮)

184.7

部材

上弦材（H-428×407×20×35）

下弦材（H-428×407×20×35）

検定値

位置

0.96

U8,U90.53

U1,U161.04※３

L1,L160.90

L8,L9258.00.79

D2,D15212.00.88

V3,V13※1 「S規準」の短期許容応力度の評価式にF値×1.1を適用（弾性限耐力）※2 屋根トラスに作用する曲げモーメントは，上下弦材の軸力に置換され，トラス端部では上弦材に引張軸力が作用する。また，斜材に生じる引張軸力に対して釣り合うため，上弦材には圧縮軸力が作用し，門型フレーム脚部の水平反力に対して上弦材には圧縮軸力が作用する。従って，上弦材に生じる軸力は，曲げによる引張よりも圧縮が支配的となり，引張が0となる。
※3 検定値を超過した下弦材（L1，L16）は座屈耐力に対して評価を行う。

16

1．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（16/17）

タービン建屋評価結果（座屈耐力※４）

表21部材
下弦材（H-428×407×20×35）

発生応力

応力度 (N／mm2)

許容値 (N／mm2)

(圧縮)

55.2

177.3

(曲げ)

162.1

258.5

検定値

位置0.94

L1,L16※4 終局耐力※１を超過した下弦材 L1及びL16を評価

L6

L7L8V10 V11 V12 V13 V14 V15L9L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16

D16V9D15V8D14U10 U11 U12 U13 U14 U15 U16
D13V7ＢU9

D12V6U8
D8L5V5U7
D7L4V4U6D6L3V3U5D5L2V2U4
D4V1U3
D3D2D1L1U2Ｃ

D11U1

ＤD10Ｅ

D9Ｆ

図4 タービン建屋評価位置

171．審査会合における指摘事項に対する回答 （No.508-1,2,3）（17/17）【原子炉建屋】
・屋根スラブは，短期許容応力度に対して全ての検定値は1.0以下である。
・主トラスは，F値×1.1を適用した終局耐力に対して全ての検定比は1.0以下である。
【タービン建屋】・屋根スラブは，短期許容応力度に対して全ての検定値は1.0 以下である。
・主トラスは，F値×1.1を適用した評価において，一部の部材が検定値1.0を上回る結果となったが，当該部材は座屈耐力に対して検定値は1.0以下であり，構造体が崩壊することはない。

評価の結果，降下火砕物及び積雪の堆積荷重に加え，積載荷重（除灰時荷重）を考慮した場合においても，原子炉建屋の安全機能は損なわれず，タービン建屋は内包するクラス2設備に波及的影響を及ぼさないことを確認した。

18