資料ＰＤ−４−６ 改１

東海第二発電所
外部からの衝撃による損傷の防止（火山）

平成29年7月31日
日本原子力発電株式会社
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目次
１．はじめに
２．原子力発電所に影響を及ぼす火山影響評価の流れ
３．立地評価結果を踏まえた降下火砕物の特性の設定
３．１ 降下火砕物の特性の設定
４．影響評価４．１ 影響評価の流れ
４．２ 直接的影響評価
４．３ 間接的影響評価
４．４ 評価結果
別紙１：降下火砕物に対する建屋健全性評価について
2

１．はじめに
原子力規制委員会の定める「実用発電用原子炉及びその附属施設の位置，構造及び設備の基準に関する規則（平成25年6月28日原子力規制委員会規則第五号）」
第六条において，外部からの衝撃による損傷の防止として，安全施設は，想定される自然現象（地震及び津波を除く。）が発生した場合においても安全機能を損なわない
ものでなければならないとしており，敷地周辺の自然環境を基に想定される自然現象の一つとして，火山の影響を挙げている。
火山の影響により原子炉施設の安全性を損なうことのない設計であることを評価するため，火山影響評価を行い，原子炉施設へ影響を与えないことを評価する。

3

２．原子力発電所に影響を及ぼす火山影響評価の流れ
火山影響評価は，図２．１に従い，立地評価と影響評価の２段階で行う。

図２．１ 火山影響評価の基本フロー
4

３．立地評価結果を踏まえた降下火砕物の特性の設定
将来の活動可能性のある火山若しくは将来の活動可能性を否定できない火山について，東海第二発電所の運用期間中の噴火規模を考慮し，原子力発電所の安全機能に影響を及ぼし得る火山事象を抽出した結果，降下火砕物のみが東海
第二発電所に影響を及ぼし得る火山事象となった。
よって，降下火砕物による安全施設への影響評価を行う。
以降，降下火砕物の特性設定及び降下火砕物による影響評価について記載する。

5３．立地評価結果を踏まえた降下火砕物の特性の設定
３．１ 降下火砕物の特性の設定
影響評価に用いる条件は，文献調査，地質調査及び降下火砕物シミュレー
ション結果等から総合的に判断し，表３．１のとおり，堆積厚さ５０cm，粒径８mm以下，密度０．３ g／cm３（乾燥状態）〜１．５g／cm３（湿潤状態）と設定した。
表３．１ 降下火砕物の設定
項目

設定

堆積厚さ

５０cm

密度

０．３g/cm３ 〜 １．５g/cm３（乾燥状態） （湿潤状態）

粒径

８mm以下

備考

鉛直荷重に対する健全性評価に使用

水循環系の閉塞及び換気系，電気系
及び計装制御系に対する機械的影響
評価に使用

6

４．影響評価
４．１ 影響評価の流れ
降下火砕物の影響評価において，構築物への堆積による静的負荷や，機器等への侵入による閉塞等の直接的影響と，送電線の損傷による外部電源喪失や発電所へのアクセス制限等の間接的影
響について評価を行う。
4.2 直接的影響評価

4.3 間接的影響評価

4.2.1 評価対象施設の抽出
4.2.2 設備影響因子の選定

4.3.1 影響因子の選定

4.2.3 各評価対象施設に対する影響因子の関連評価
3.1 降下火砕物の特性の設定

4.2.4 影響評価結果

4.3.2 影響評価結果

降下火砕物が施設の安全機能に及ぼす影響を考慮して評価対象施設を抽出し，設置場所や外気の吸入の有無等から想定される環境因子を選定し，それぞれの評価を行う。

外部電源喪失や発電所内外のアクセス制
限等が発生した場合を想定し，対応手段の妥当性について評価する。

図４．１ 降下火砕物の影響評価の流れ

7４．影響評価
４．２ 直接的影響評価
４．２．１ 評価対象施設の抽出「実用発電用原子炉及びその附属施設の位置，構造及び設備の基準に関する規則（平成25年6月28日原子炉規制委員会規則第五号）」第六条において，「安全施設は，想定される自然現象が発生した場合においても安全機能を損なわないものでなければならない。」とされている。
降下火砕物の影響から防護する施設は，発電用原子炉施設の安全性を確保するため，「発電用軽水型原子炉施設の安全機能の重要度分類に関する審査指針」で規定されているクラス１，クラス２及びクラス３に該当する構築物，系統及び機器とする。
評価対象施設の抽出フローを次頁に示す。

8

４．影響評価○評価対象施設の抽出フロー
評価対象施設の抽出フローを図４．２に示す。

図４．２ 評価対象施設の抽出フロー

9４．影響評価
４．２．２ 影響因子の選定
降下火砕物が設備に影響を与える可能性のある因子を網羅的に抽出・評価し，詳細に検討すべき影響因子を選定した。
表４．１ 降下火砕物が設備に影響を与える可能性のある因子評価方法と詳細検討の要否

詳細検討
すべきもの

構築物への静的負荷

建屋構築物，屋外機器において降下火砕物堆積荷重による影響を考慮する。なお，降雨，降雪などにより水を含んだ場合の負荷が大きくなるため，水を含んだ場合（湿潤状態）における負荷を考慮する。

○

②

粒子の衝突

想定する降下火砕物の粒径は8mmと微細である。粒子の衝突については「竜巻に対する防護」で評価している設計飛来物（0.04m×0.04m×0.04m）に包絡されており，衝突により建屋構築物，屋外機器に影響を与えないことを確認している。

−③

水循環系の閉塞

海水系において影響を考慮すべき要因であり，降下火砕物の粒径によって懸念される狭隘部等における閉塞への影響を考慮する。また，必要に応じて，海水を供給している下流の設備への影響についても
考慮する。

○

④

水循環系の内部における摩耗

海水系において影響を考慮すべき要因であり，降下火砕物による設備内部における摩耗の影響を考慮する。また，必要に応じて，海水を供給している下流設備への影響についても考慮する。

○⑤

換気系，電気系及び計装制御系
に対する機械的影響（閉塞・摩耗）

屋外設備において影響を考慮すべき要因である。なお，必要に応じて，換気系の給気を供給している範囲への影響についても考慮する○⑥

換気系，電気系及び計装制御系に対する化学的影響

屋外設備等において影響を考慮すべき要因である。なお，必要に応じて，換気系の給気を供給している範囲への影響についても考慮する。

○⑦

発電所周辺の大気汚染

運転員が常時滞在する中央制御室において影響を考慮すべき要因である。

○

⑧

化学的腐食

・建屋構築物，屋外機器において降下火砕物の付着により懸念される腐食についての影響を評価する。
・海水系において考慮すべき要因であり，降下火砕物が海水中に溶出した場合に懸念される腐食についての影響を評価する。また，必要に応じて，海水を供給している下流の設備への影響についても考
慮する。

○

⑨

水質汚染（給水の汚染）発電所では給水処理装置により水処理した給水を使用しており，降下火砕物の影響を受ける可能性のある海水及び淡水を直接給水として使用していない。また，給水は水質管理を行っており，給水の汚染が設備に影響を与える可能性はない。

−

⑩

絶縁低下

電気及び計装制御系の盤のうち屋内にある空気を取り込む機構を有するものについての影響を考慮す
る。

○

Ｎｏ

影響を与える可能性のある因子①

12４．影響評価
４．２．３ 各評価対象施設に対する影響因子の関連評価抽出した各評価対象施設に対する影響因子の関連評価を表４．２に示す。
表４．２ 降下火砕物が影響を与える評価対象設備と影響因子の組み合わせ（１／２）
直接的影響の要因
①構造物
への静的
負荷

③水循環系
の閉塞

④水循環系の内部における
摩耗⑤換気系，電気系
及び計装制御系に対する機械的
影響⑥換気系，電気系
及び計装制御系に対する化学的
影響

⑦発電所周
辺の大気汚
染

⑧化学的影
響

⑩絶縁低下

・原子炉建屋・タービン建屋・使用済燃料乾式貯蔵
建屋

○

−
※2

−
※2

−
※3

−
※3

−
※4

○

−
※5

・海水ポンプ（残留熱除去系海水系，ディーゼ
ル発電機海水系）

○

○
（ポンプ）

○
（ポンプ）

○
（モータ）

○
（モータ）

−
※4

○
（ポンプ．
モータ）

−
※5

・ 海水ストレーナ（ 残留熱除去系海水系，ディ ーゼ ル 発 電 機海
水系）

○

○
（下流設備
含む）

○
（下流設備含
む）

−
※3

−
※3

−
※4

○
（下流設備
含む）

−
※5

・海水取水設備

−
※1

○

○

−
※3

−
※3

−
※4

○

−
※5

・計装制御設備（安全保
護系）

−
※6

−
※2

−
※2

−
※3

−
※3

−
※4

○

○

評価対象施設○：影響因子に対する個別評価を実施−：評価対象外【除外理由】※1：静的負荷の影響を受けにくい構造※2：水循環系の機能と直接関連がない※3：屋外に面した換気系，電気系及び計装制御系の機能と直接関連がない※4：中央制御室の居住性と直接関連がない※5：絶縁低下と直接関連がない※6：屋内設置設備であり，静的負荷の影響を直接受けない

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４．影響評価
表４．２ 降下火砕物が影響を与える評価対象設備と影響因子の組み合わせ（２／２）
直接的影響の要因
①構造物
への静
的負荷

③水循環系
の閉塞

④水循環系の内部における
摩耗⑤換気系，電気系
及び計装制御系に対する機械的
影響⑥換気系，電気系
及び計装制御系に対する化学的
影響

⑦発電所周
辺の大気
汚染

⑧化学的
影響

⑩絶縁低
下

屋内
設備

−
※6

−
※2

−
※2

○

○

○

−
（⑥で評価）

−
※5

屋外
設備

○

−
※2

−
※2

○

−
（⑧で評価）

−
※4

○

−
※5

屋内
設備

−
※6

○
（海水ポンプ
下流側設備として評価）○（海水ストレーナ下流側設備として評価）○−（⑧で評価）

−
※4

○

−
※5

屋外
設備

○

−
※2

−
※2

○

−
（⑧で評価）

−
※4

○

−
※5

−
※1

−
※2

−
※2

○

−
※3

−
※4

○

−
※5

評価対象施設・換気空調設備・ディーゼル
発電機

・排気筒
・非常用ガス処理系排気配管○：影響因子に対する個別評価を実施−：評価対象外【除外理由】※1：静的負荷の影響を受けにくい構造※2：水循環系の機能と直接関連がない※3：屋外に面した換気系，電気系及び計装制御系の機能と直接関連がない※4：中央制御室の居住性と直接関連がない※5：絶縁低下と直接関連がない※6：屋内設置設備であり，静的負荷の影響を直接受けない

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４．影響評価
４．２．４ 直接的影響の評価結果
確認結果，降下火砕物による評価対象施設への影響（直接的影響）はない。
表４．３ 降下火砕物による直接的影響の評価結果（１／２）
評価対象施設

確認結果

・原子炉建屋・タービン建屋・使用済燃料乾式貯蔵建屋

降下火砕物等の堆積荷重は，各建屋の許容堆積荷重以下であることから，各建屋の健全性に影響を及ぼすことはない。（表４．４）
また，各建屋は，外装塗装及び屋上防水がなされていることから，降下火砕物による化学的腐食により直ちに影響を及ぼすことはない。

・海水ポンプ（残留熱除去系海水系，ディーゼル発電機海水系）

降下火砕物等の堆積荷重により発生する応力は，海水ポンプモータフレームの許容応力値以下であることから，海水ポンプ（モータ含む）の健全性に影響を及ぼすことはない。（表４．５）
また，海水ポンプ（モータ含む）は防汚塗装等（ライニング含む）の対応を実施しており，降下火砕物による化学的腐食により直ちに影響を及ぼすことはない。
ポンプの狭隘部は降下火砕物の粒径より大きく，軸受には異物逃がし溝が設けられているため，流水部の閉塞，軸受部での軸固着はなく，機能に影響を及ぼすことはない。

・海水ストレーナ（残留熱除去系
海水系，ディーゼル発電機海水系）

降下火砕物の堆積荷重により発生する応力は，海水ストレーナの許容応力値以下であることから，海水ストレーナの健全性に影響を及ぼすことはない。（表４．５）
想定する降下火砕物の粒径は，ストレーナメッシュ径以下であり，ストレーナが閉塞することはない。
また，下流設備であるディーゼル発電機用空気冷却器等の熱交換器伝熱管についても，降下火砕物の粒径以上の内径を確保することにより，伝熱管が閉塞することはない。
海水ストレーナはステンレス製で内部に防食亜鉛を設ける等の対応を実施しており，海水と金属が直接接することはなく，化学的腐食により短期的に機器の機能に影響を及ぼすことはない。また，下流設備の熱交換器の伝熱管は耐食性のある材料を用いていること及び連続通水状態であり，著しい腐食環境にならないことから，化学的腐食により短期的に機器の機能に影響を及ぼすことはない。
また，外装塗装がなされていることから，降下火砕物による化学的腐食により直ちに影響を及ぼすことはない。

・海水取水設備想定する降下火砕物の粒径は海水取水設備のバーピッチ及びメッシュ間隔より小さいため閉塞することはない。
（表４．７）
また，海水取水設備は防汚塗装がなされていることから，降下火砕物による化学的腐食により直ちに影響を及ぼすことはない。

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４．影響評価
表４．３ 降下火砕物による直接的影響の評価結果（２／２）
評価対象施設確認結果

・計装制御設備（安全保護系）

計装制御設備（安全保護系）が設置されている部屋は，中央制御室換気空調系にて空調管理されており，本空調系の外気取入口にはガラリが取り付けられており降下火砕物が侵入し難い構造となっている。
また，外気取入口にはバグフィルタが設置されているため侵入する降下火砕物は微細なものに限られ，大量に盤内に侵入する可能性は小さく，その付着等により絶縁低下及び化学的腐食を発生させることはないことから，計装制御設備（安全保護系）の機能に影響を及ぼすことはない。

・換気空調設備

中央制御室換気系冷凍機及びディーゼル発電機室ルーフベントファンについては，全体を防護する構造物を設置することで降下火砕物が直接堆積しない設計とする。
外気取入口にはガラリ及びフィルタが取り付けられており降下火砕物が侵入し難い構造となっている。また，フィルタは交換・清掃が可能である。
外気取入口（フィルタ部）は，化学的腐食が生じた場合でもその機能に有意な影響を与えにくい構造である。
また，中央制御室換気空調系は，外気取入ダンパを閉止した閉回路循環運転が可能であり，中央制御室の居住性を維持することができる。

・ディーゼル発電機

降下火砕物の堆積荷重により発生する応力は，吸気口の許容応力値以下であることから，吸気口の健全性に影響を及ぼすことはない。（表４．６）なお，ディーゼル発電機排気消音器及び排気管は降下火砕物が堆積し難い形状になっているため，影響はない。
また，耐食性のある材料の使用や塗装の実施から，化学的腐食により直ちに影響を及ぼすことはない。
吸気口及び排気管は降下火砕物が侵入し難い構造であり，また，吸気口はフィルタにより降下火砕物が捕集されること，及び侵入した場合でも降下火砕物の硬度が低く破砕しやすいことから，機能に影響を及ぼすことはない。また，吸気フィルタは必要に応じて清掃及び交換することができる。（表４．８）
なお，降下火砕物がディーゼル機関に侵入した場合でも，シリンダ部の摩耗に与える影響は小さい。

・排気筒（非常用ガス処理系排気配管含む）

排気筒は降下火砕物が侵入しても排気流路を閉塞されることはなく，機能に影響を及ぼすことはない。
非常用ガス処理系排気配管については，降下火砕物に対して健全性を損なわない設計とすることから，機能に影響を及ぼすことはない。
排気筒外面は外装塗装を実施しており，降下火砕物による化学的腐食により短期的に影響を及ぼすことはない。

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４．影響評価①建屋への降下火砕物堆積による静的負荷
以下のフローに基づき，各建屋に要求される機能に影響を及ぼすことはないことを確認した。
＜評価対象建屋（【 】は要求される機能）＞
・原子炉建屋【安全施設：放射性物質の閉じ込め機能】
・タービン建屋【安全施設を内包する施設：当該安全施設への波及的影響防止】
・使用済燃料乾式貯蔵建屋【安全施設を内包する施設：当該安全施設への波及的影響防止】●評価モデル●許容堆積荷重の算定方法
考慮する荷重許容限界の設定方法●概略評価結果

短期許容応力度に対する
許容堆積荷重の算定

許容堆積荷重以内に収まるか？

Y

機能要求上、短期許容応力度以内である
ことが必要※か？

N（原子炉建屋）（使用済燃料乾式貯蔵建屋）

Y

設置許可にてご確認頂きたい事項（タービン建屋）N※：
安全施設の場合：Y
波及的影響を防止する施設の場合：N

終局強度に対する
許容堆積荷重の算定

許容堆積荷重以内に収まるか

N

Y

問題なし

問題なし

対策の実施
・建屋の補強・除灰・限界堆積厚さでプラント停止 等

対策の実施
・建屋の補強・除灰・限界堆積厚さでプラント停止 等

注：破線部は該当するケースなし

17４．影響評価①建屋への降下火砕物堆積による静的負荷（続き）
屋根トラスフレームモデルを用いた解析を行い，許容堆積荷重と降下火砕物等の堆積荷重を比較した。
表４．４のとおり，各建屋は降下火砕物と積雪を足し合わせた荷重に対して裕度を有しているため，原子炉建屋，タービン建屋及び使用済燃料乾式貯蔵建屋に要求される機能に影響を及ぼすことはない。

表４．４ 降下火砕物等の荷重による建屋健全性評価結果

対象建屋

評価
部位

原子炉建屋

屋根
トラス

タービン建屋

屋根
トラス

使用済燃料
乾式貯蔵建屋

屋根
トラス

降下火砕物等堆積荷重［N/m２］

７，５６５【①】
短期許容応力度に
対する判定
許容
堆積荷重
［N/m２］

評価
結果

７，７８０

〇

６，８７０

×

４９，９５０

〇

【②】
終局強度に
対する判定
許容
堆積荷重
［N/m２］

総合判定

評価
結果

―※１

〇
〇

８，６４０

―※１

（①，②のいず
れかが 〇 で○）〇〇※１：①で 〇 であるため評価不要

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４．影響評価②海水ポンプ及び海水ストレーナへの降下火砕物堆積による静的負荷
評価部位は，荷重の影響を受けやすいモータフレーム（海水ポンプ）及び支持脚（海水ストレーナ）とし，荷重の偏りは発生しないこと及び周囲が壁に覆われて風荷重が考慮不要である
ことから，圧縮応力について評価した。
表４．５のとおり，発生応力は許容応力に対し裕度を有しているため，海水ポンプ及び海水ス
トレーナの健全性を損なうことはない。
表４．５ 降下火砕物等の荷重による海水ポンプ及び海水ストレーナ健全性評価結果
発生応力（圧縮応力）
［ＭＰａ］

評価結果

対象機器

評価部位

許容応力
［ＭＰａ］

残留熱除去系海水系ポンプ

モータフレーム

２２９

２．３１

〇

ディーゼル発電機用海水ポンプ

モータフレーム

２４０

０．６１

〇

残留熱除去系海水系ストレーナ

支持脚

１８４

２．７４

○

ディーゼル発電機用海水ストレーナ

支持脚

１８４

１．７５

〇

19

４．影響評価③ディーゼル発電機吸気口への降下火砕物堆積による静的負荷
降下火砕物の堆積荷重によりディーゼル発電機（吸気口）の健全性に影響がないことを評価した。また，風の影響を考慮し，曲げ応力に対する評価も行った。
表４．６のとおり，発生応力は許容応力に対し裕度を有しているため，ディーゼル発電機吸気口の健全性を損なうことはない。

表４．６ 降下火砕物等の荷重によるディーゼル発電機吸気口健全性評価結果
評価部位

応力

許容応力
[MPa]

発生応力
[MPa]

評価結果

平板

曲げ

２２３

１０．３

○

一次

２２３

１．３１

○

胴板

支持脚

追而

一次応力（膜＋曲げ）

３３５

３．３０

○

座屈

２３２

４．２４

○

20

４．影響評価④水循環系の降下火砕物による閉塞
海水ストレーナ（残留熱除去系海水系，ディーゼル発電機海水系）は粒径８mmの降下火砕物に対して，ストレーナのメッシュ径を降下火砕物の粒径以上とすることで，降下火砕物の影
響に対して機能を損なわない設計とする。
海水ストレーナ（残留熱除去系海水系，ディーゼル発電機海水系）より下流の機器の伝熱管等は，表４．７のとおり，降下火砕物の粒径以上の内径を確保することにより閉塞することがな
い設計とする。
表４．７ 海水ストレーナ及び海水ストレーナより下流の機器の伝熱管
海水ストレーナ
メッシュ系

伝熱管内径
（狭隘部）

取替（８mm以上）

−

空気冷却器

−

取替（８mm以上）

潤滑油冷却器−１３．６mm

清水冷却器−

１３．６mm

燃料弁冷却油冷却器−

１３．６mm

残留熱除去系熱交換器−

２０．４mm

RCIC，RHR，LPCS，HPCSポンプ室空調器−

１３．５mm

格納容器雰囲気モニタリング系冷却器−取替（８mm以上）

機器

海水ストレーナ（残留熱除去系海水系，ディーゼル発電機海水系）

ディーゼル発電機用冷却器（非常用，高圧炉心スプレイ系）

21

４．影響評価⑤非常用ディーゼル発電機吸気フィルタの閉塞
非常用ディーゼル発電機の吸気は吸気フィルタを介して吸入しており，また，吸気フィルタは下方から吸気する構造となっていることから，降下火砕物により容易に閉塞しないものであると考えられるが，万一閉塞した場合の影響について評価した。
表４．８のとおり，セントヘレンズ火山噴火の濃度におけるフィルタ閉塞時間（約７．１４時間）に対して，フィルタ取替・清掃は約３．０時間，非常用ディーゼル発電機の切替は約０．５時間で対応可能であり，フィルタ閉塞前に，フィルタの取替・清掃は可能である。
また，閉塞時間の試算においては，ディーゼル発電機吸気口は下方向から吸気することにより降下火砕物を吸い込みにくい構造としている点を考慮せず，大気中濃度のまますべて吸い込まれてフィルタに補集されることを前提とした計算をしているため，実際にはフィルタが閉塞するまでの時間にはさらに余裕があると考えられる。

表４．８ 吸気フィルタ閉塞までの時間①非常用ディーゼル発電機吸気フィルタ捕集容量[g／m２]

１，５８０②非常用ディーゼル発電機吸気フィルタ表面積[m２]２．９③非常用ディーゼル発電機吸気フィルタでのダスト捕集量[g]＝①×②

４，５８２④降下火砕物の大気中濃度[μg／m３]

３３，４００※⑤非常用ディーゼル発電機吸気流量[m３／h]

１９，２００⑥閉塞までの時間[h] ＝③／④／⑤

７．１４※米国セントヘレンズ火山で発生（1980年5月）した火山噴火地点から約135km離れた場所における大気中の火山灰濃度（1日平均値）

22

４．影響評価
４．３ 間接的影響評価
４．３．１ 間接的影響の影響因子の選定
降下火砕物による間接的影響は，広範囲にわたる送電網の損傷による７日間の外部電源喪失及び発電所外の交通の途絶によるアクセス制限に対する評価を行う。
４．３．２ 間接的影響の評価結果
外部電源の喪失に対して，ディーゼル発電機（２基）及び耐震Sクラスの燃料貯蔵タンク（２基：８００kL以上）を有する設計とする。
これにより，７日間の外部電源喪失及び外部との交通の途絶に対して，原子炉の停止，停止後の原子炉及び使用済燃料貯蔵プールの冷却に係る機能を担うために必要とされる電力の供給が継続できることから影響はない。

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４．影響評価
４．４ 評価結果○火山影響における個別評価の影響（直接的影響）の確認結果について
降下火砕物による直接的影響及び間接的影響のすべての項目について評価した結果，降下火砕物による直接的及び間接的影響はなく，原子炉施設の安全機能を損なうことはないことを確認した。
降下火砕物の飛来のおそれがある場合は，火山事象対策を行うための体制を構築し，発電所及び屋外廻りの監視の強化，降下火砕物の除去等を実施する。

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別紙１

東海第二発電所
外部からの衝撃による損傷の防止（降下火砕物に対する建屋健全性評価について）

平成29年7月31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。

25

目 次
１．評価方針２．評価方法２．１ 評価対象建屋，検討荷重等
２．２ 評価方法
２．２．１ 軸力のみを負担する部材の評価方法
２．２．２ 軸力と曲げを負担する部材の評価方法
２．３ 原子炉建屋の健全性評価
２．３．１ 構造概要
２．３．２ 応力解析モデル
２．３．３ 検討部材の形状寸法
２．４ タービン建屋の健全性評価
２．４．１ 構造概要
２．４．２ 応力解析モデル
２．４．３ 検討部材の形状寸法
２．５ 使用済燃料乾式貯蔵建屋の健全性評価
２．５．１ 構造概要
２．５．２ 応力解析モデル
３．終局強度に対する評価方法
３．１ 軸力のみを負担する部材の評価方法
３．２ 軸力と曲げを負担する部材の評価方法
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１．評価方針
評価対象施設として選定した原子炉建屋，タービン建屋，使用済燃料乾式貯蔵建屋について，以下のフローに基づき，各建屋に要求される機能に影響を及ぼすことはないことを確認した。
＜評価対象建屋（【 】は要求される機能）＞
・原子炉建屋【安全施設：放射性物質の閉じ込め機能】
・タービン建屋【安全施設を内包する施設：当該安全施設への波及的影響防止】
・使用済燃料乾式貯蔵建屋【安全施設を内包する施設：当該安全施設への波及的影響防止】●評価モデル●許容堆積荷重の算定方法
考慮する荷重許容限界の設定方法●概略評価結果

短期許容応力度に対する
許容堆積荷重の算定

許容堆積荷重以内に収まるか？

Y

機能要求上、短期許容応力度以内であることが必要※か？

N（原子炉建屋）（使用済燃料乾式貯蔵建屋）

Y

設置許可にてご確認頂きたい事項（タービン建屋）N※：
安全施設の場合：Y
波及的影響を防止する施設の場合：N

終局強度に対する
許容堆積荷重の算定

許容堆積荷重以内に収まるか

N

Y

問題なし

問題なし
対策の実施
・建屋の補強・除灰・限界堆積厚さでプラント停止 等

対策の実施
・建屋の補強・除灰・限界堆積厚さでプラント停止 等

注：破線部は該当するケースなし

27

２．評価方法
２．１ 評価対象建屋，検討荷重等
評価対象建屋，評価対象部位及び検討荷重を表１に，応力及び材料諸元を表２に示す。
考慮する荷重評価対象建屋

評価対象部位

備考
降下火砕物

積雪

自重

原子炉建屋

屋根トラス

○

○

○

タービン建屋

屋根トラス

○

○

○

使用済燃料乾式貯蔵建屋

屋根トラス

○

○

○

・降下火砕物 荷重
堆積厚50cm，密度1.5g/cm３・積雪 荷重
積雪深10.5cm※ ，密度20N/m２/cm※：建築基準法による東海村の平均積雪深さ

表１ 評価対象建屋，評価対象部位及び検討荷重

評価対象建屋

評価対象部位

部材

屋根トラス

上弦材
下弦材
斜材
束材

原子炉建屋
タービン建屋
使用済廃棄物貯蔵建屋

応力

軸力
曲げ

鋼材種類

基準強度（F値）

SS41（SS400)
一般構造用圧延鋼材
235N／mm２
SM41A（SM400A)
溶接構造用圧延鋼材

表２ 応力及び材料諸元28

２．評価方法
２．２ 評価方法
２．２．１ 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sc，stが，以下で求める短期許容応力度を超過しないことを確認する。

max

c

fc

,

t

1

ft

f c : 許容圧縮応力度
f t : 許容引張応力度

なお，fc，ftは「鋼構造設計基準 許容応力度設計法-（日本建築学会2005年度版）」に従い，以下の式により求める。

・長期許容応力度ft

F / 1 .5

2fc

0.277 F
2

1 0.4
(

）

fc

F
(

2

F : 鋼材のＦ値: 限界細長比E
0.6 F: 圧縮材の細長比

・短期許容応力度・・・・長期許容応力度の1.5倍

E : ヤング係数

）

3
2

2
3

2

29

２．評価方法
２．２．２ 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sc，stと曲げモーメントにより生じる曲げ応力度sbの組合せに対して，「鋼高構造設計基準-許容応力度設計法-（日本建築学会2005年度版）」に従い，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）（引張りと曲げにより生じる応力度の確認）

c

b

fc

fb

t

b

ft

1

f c : 許容圧縮応力度

1f t : 許容引張応力度

f b : 許容曲げ応力度

・長期許容応力度ftfb

f c ：軸力のみ負担する場合と同じ

1

1 0.4

F（ b

p

b）

fb

e

b

p

b

b

p

b

F (p b

b

e

fb
b）

1
F
2 （e b
2.17 bb）

ここで，以下を入力
30

２．評価方法
1

My
b

4

Me

e

Me

C

EI Y EI w
lb

4

b

0.6
2

EI Y GJ
lb

2

p

b

M
0.6 0.3 2
M1

3
2

2
3

M
C 1.75 1.05 2
M1

M
0.3 2
M1

2

2.3

2
b
e

b

なお，部材端部の曲げモーメントの大きいほうをM１，小さいほうをM２とし，この２つのモーメントが単曲率の場合はM２/M1の符号を負に，複局率の場合はM２／M１の符号を正にしている。

・短期許容応力度・・・・長期許容応力度の1.5倍31

２．評価方法
２．３ 原子炉建屋の健全性評価
２．３．１ 構造概要
・階数
：地下2階，地上6階・建物全高：73.08m（基礎スラブ5.0m含む）
・構造形式：鉄筋コンクリート， 一部鉄骨構造（屋根トラス）

図1 原子炉建屋断面図（ＥＷ断面図）

図２ オペフロ上部の立体架構モデル

32

２．評価方法
２．３．２ 応力解析モデル【解析モデルの詳細】①オペフロレベルより上部を3次元の立体架構でモデルする。
②屋根スラブ（普通コンクリート）の面内，面外剛性は無視し，屋根トラス上下弦面内の水平ブレースのみにより屋根面の水平地震力を外壁へ伝達する。
③主トラス弦材は，軸・曲げ・せん断剛性のある梁要素，斜材と束材は軸剛性だけのトラス要素とする。
④座屈長さは，部材芯間距離を用いて評価する。
【鋼材のモデル化】①上弦材：梁要素，RC柱へ結合する部分での材端条件は剛②下弦材：梁要素，RC柱へ統合する部分での材端条件はピン③トラス斜材，束材：トラス要素【鋼材の復元力特性】
線形解析を実施するため，全部材線形とする。
【解析コード】 DYNA2E【応力解析モデルの物性値】
応力解析モデルの物性値を表３に示す。

表３ 応力解析モデルの物性値
項目

採用値

基準強度（F値）

235.0N／mm２

単位体積重量77.0kN／m３

ヤング係数205.0kN／mm２

せん断弾性係数79.0kN／mm２33

２．評価方法
２．３．３ 検討部材の形状・寸法検討部材の形状と寸法を表４に示す。
表４ 検討部材の形状寸法
部材符号

部位

形状寸法

上弦材
A

下弦材

H-400×400×13×21

2Ls-200×200×15a

斜材
2PLs-9×150

b
c
d

斜材
束材
斜材
束材
斜材

2Ls-200×200×15
2Ls-200×200×15
2Ls-200×200×15

斜材
e

2Ls-200×100×12
束材

f

束材

2Ls-200×100×12g

束材

2Ls-100×100×10

図３ 部材位置図34

２．評価方法
２．４ タービン建屋の健全性評価
２．４．１ 構造概要
・階数
：地下1階，地上2階・建物全高：46.35m（基礎スラブ厚さ1.9m含む）
・構造形式：鉄筋コンクリート， 一部鉄骨構造（屋根トラス及びクレーンガーダー），鉄骨構造

図４ タービン建屋断面図（NS断面図）

図５ 屋根トラスの検討モデル35

２．評価方法
２．４．２ 応力解析モデル【解析モデルの詳細】①オペフロより上部構造のうち，5通りの1スパン（奥行方向に12.0m）を取り出した2次元モデルとする。
②屋根スラブ（普通コンクリート）は面内，面外とも無視する。ただし，屋根トラス上弦材は屋根スラブによって，圧縮フランジ部が十分に拘束されるため，短期許容曲げ応力度を基準強度相当とする。
③主トラス上・下弦材は，軸・曲げ・せん断剛性のある梁要素，斜材，束材は軸剛性だけのトラス要素とする。
④座屈長さは，部材芯間距離を用いて評価する。
⑤トラス上弦材におけるむくりは考慮しない。
【鋼材のモデル化】①トラス上下弦材：梁要素，RC柱へ結合する部分での材端条件は剛②トラス斜材，束材：トラス要素【鋼材の復元力特性】
線形解析を実施するため，全部材線形とする。
【解析コード】 FAP3（構造解析）【応力解析モデルの物性値】
応力解析モデルの物性値を表５に示す。

表５ 応力解析モデルの物性値
項目

採用値

基準強度（F値）

235.0N／mm２

単位体積重量γ77.0kN／m３

ヤング係数 Es

205.0kN／mm２

せん断弾性係数 Gs

79.0kN／mm２36

２．評価方法
２．４．３ 検討部材の形状・寸法検討部材の形状と寸法を表６に示す。
表６ 検討部材の形状寸法
部材番号

形状寸法

TG

H−425×407×20×35

TLA

2Ls-200×200×20

TLB

2Ls−200×200×15

TLC

2Ls−150×150×19

TLD

2Ls−150×150×15

TLE

2Ls−130×130×12

TLF

2Ls−100×100×10

TLG

2Ls−130×130×9

図６ 部材位置図37

２．評価方法
２．５ 使用済燃料乾式貯蔵建屋の健全性評価
２．５．１ 構造概要
・階数
：地上1階
・建物全高：21.97m
・構造形式：鉄筋コンクリート， 一部鉄骨構造（屋根トラス）

図7 使用済燃料乾式貯蔵建屋断面図（ＮＳ断面図）

図８ 使用済燃料乾式貯蔵建屋の立体架構モデル

２．５．２ 応答解析モデル【解析モデルの詳細】①使用済燃料乾式貯蔵建屋を3次元立体架構でモデルする。
②屋上トラス，屋上スラブの応力は，単純梁の中央モーメントにより評価する。
【解析コード】 NASTRAN

38

３．終局強度に対する評価方法
３．１ 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sc，stが，以下で求める終局
強度を超過しないことを確認する。

max

c

fc

,

t

1

ft

なお，fc，ftは「座屈設計指針」に従い，以下の式により求める。また，F値は「平成１２建設省告示
２４６４号」に基づきF値×1.1倍とする。

ft
fc

1.1F
0.6 1.1F
2

（

のとき）

2

fc

1 0 .4

1.1F （のとき）39

３．終局強度に対する評価方法
３．２

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sc，stと曲げモーメン
トにより生じる曲げ応力度sb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）

b

fc

fb

t

b

1

fb

1
1.1F（e b2
2.17 b（引張りと曲げにより生じる応力度の確認）

ftft

f c : 許容圧縮応力度c1

f b : 許容曲げ応力度

f t : 許容引張応力度

f c ：軸力のみ負担する場合と同じ

fb

1

1.1F（ b1 0 .4
fb

e

p

b

b

p

b

b

p

b

）

1.1F ( p b

b

e

b

）

b

）
40