本資料のうち，枠囲みの内容は，

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 441-改 1

公開できません

提出年月日

平成 30 年 7 月 10 日

Ⅴ-2-6-7-6

統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナ

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1の耐震性についての計算書

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

目

1.

概要

2.

基本方針

次････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

2.1

構造の説明

2.2

評価方針

････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

3.

耐震評価箇所4.

地震応答解析及び応力評価

1
1
1
2

････････････････････････････････････････････････････････････ 3････････････････････････････････････････････････ 3

4.1

基本方針

4.2

荷重の組合せ及び許容応力4.3

設計用地震力4.4

解析モデル及び諸元

4.5

固有値解析･･･････････････････････････････････････････････････････････ 7

4.6

応力評価方法･････････････････････････････････････････････････････････ 7

5．機能維持評価
5.1･････････････････････････････････････････････ 3･････････････････････････････････････････････････････････ 6･･･････････････････････････････････････････････････ 7･････････････････････････････････････････････････････････････ 9

機能維持評価方法

6．評価結果6.1･････････････････････････････････････････････････････････････ 3･････････････････････････････････････････････････････ 9･････････････････････････････････････････････････････････････････10

重大事故等対処設備としての評価結果

1.

概要
本計算書は，「Ⅴ-2-1-9

機能維持の基本方針」にて設定している構造強度及び機能維持の設計

方針に基づき，統合原子力防災ネットワーク設備衛 星ア ンテナが設計用地震力に対して，十分な構造強度及び電気的機能を有していることを説明するものである。
なお，統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナは，設計基準対象施設においてはＣクラス施設に，重大事故等対処設備においては常設重大事故緩和設備に分類される。以下，重大事故等対処設備としての構造強度評価及び電気的機能維持評価を示す。
2.

基本方針

2.1 構造の説明
衛星アンテナの構造計画を表 2－1 に示す。
表 2－1 統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの構造計画

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

機器名称
統合原子力防災計画の概要
主体構造

支持構造

アンテナ（注）

衛星アンテナをネットワーク設備ボルトにて架台衛星アンテナに固定する。架台

説明図

衛星アンテナは基礎ボルトにて屋上面に固定する。

基礎ボルト（注）機能維持評価を行う，ＯＤＵ（送受信装置）を実装

架台

2.2 評価方針
衛星アンテナの応力評価は，資料Ｖ-2-1-9「機能維持の基本方針」にて設定した荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界に基づき，「2.1 構造の説明」にて示す統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの部位を踏まえ，「3．耐震評価箇所」にて設定する箇所に作用する応力等が許容限界内に収まることを，「4. 地震応答解析及び応力評価」にて示す方法にて確認することで実施する。また，統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの機能維持評価は，資料Ｖ-2-1-9「機能維持の基本方針」にて設定した電気的機能維持の方針に基づき，地震時の応答加速度が電気的機能確認済加速度以下であることを，「5. 機能維持評価」にて示す方法にて確認することで実施する。確認結果を，「6．評価結果」に示す。
統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの耐震評価フローを図 2－1 に示す。
解析モデル設定

設計用地震力

自然現象による荷重の算定

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1・常時荷重（注１）

有限要素法モデルの作成

地震応答解析及び応力解析

地震時・風荷重作用時における応力評価用加速度の算出

構造強度評価電気的機能維持評価（注１）常時荷重は，自重，風荷重を考慮するものとする。また，上面積は小さく，積雪荷重はわずかであるため，積雪荷重を含めない。
図 2－1 統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの耐震評価フロー２1

3． 耐震評価箇所
統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの耐震評価は，耐震評価上厳しい基礎ボルト，ステー，アーム，架台を選定して実施する。
（但し，固有値解析の結果，20Ｈｚ以上の場合は，評価部位は基礎ボルトのみとする。）
4.

地震応答解析及び応力評価
固有値，応力及び荷重を算出するための地震応答解析について以下に示す。
4.1 基本方針(1) 固有値を求めるため，衛星アンテナをはり要素及びシェル要素によりモデル化した 3 次元ＦＥＭモデルまたはソリッドモデルにより固有値解析を行い，固有値解析の結果 20Hz 以上でNT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1ある場合は最大床応答加速度の 1.2 倍を用いた静解析を，20Hz 未満である場合はスペクトルモーダル解析を実施する。
(2)

解析コードは，「ＡＢＡＱＵＳ 6.12-1」を使用する。なお，評価に用いる「ＡＢＡＱＵＳ6.12-1」の検証及び妥当性確認などの概要については，付録 15「計算機プログラム（解析コード）の概要 ・ＡＢＡＱＵＳ」に示す。

(3) 境界条件は，基礎ボルト固定部を完全固定とする，なお，基礎ボルト部は剛体として評価する。
(4) ＯＤＵ（電源部含む）は，取り付け位置に質量要素として付加する。
(5) 許容応力についてＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１-2005／2007 の付録材料図表を用いて計算する際に，温度が付録材料図表記載値の中間の値の場合は，比例法を用いて計算する。ただし，比例法を用いる場合の端数処理は，少数第 1 位以下を切り捨てた値を用いるものとする。
(6) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。
4.2 荷重の組合せ及び許容応力
4.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの荷重の組合せ及び許容応力状態を表4-1 に示す。
4.2.2 許容応力
統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの許容応力を表 4-2 に示す。
4.2.3 使用材料の許容応力
統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナの使用材料の許容応力のうち常設重大事故等緩和設備の評価に用いるものを表 4-3 に示す。

３

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

表 4-1 荷重の組合せ及び許容応力状態（重大事故等対処設備）
施設区分

機器名称

設備分類

機器等

荷重のの区分

組合せ

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋ＳＳ＋ＰＫ＊３

許容応力状態ⅣＡＳ

４

計測制御系統施設

常設重大事故防その他

統合原子力防災ネットワーク
設備衛星アンテナ止設備及び重大事故緩和設備以－＊２

外の重大事故等
対処設備

Ⅴ ＡＳ
Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋ＳＳ＋ＰＫ（ⅤＡＳとして，ⅣＡＳの許容限界を用いる）

注記＊1：「常設耐震／防止」は常設耐震重要重大事故防止設備，「常設／防止」は常設耐震重要重大事故防止設備以外の常設重大事故防止設
備，「常設／緩和」は常設重大事故緩和設備を示す。
＊2：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力状態を適用する。
＊3：「Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋ＳＳ＋ＰＫ」の評価に包絡される場合は，評価結果の記載を省略する。

表 4-2 許容応力（重大事故等対処設備）
許容限界

許容限界

許容（ボルト等以外）（ボルト等）

応力状態

一次応力

一次応力引張せん断

圧縮

曲げ

引張

せん断

1.5・ft＊1.5・fｓ＊

1.5・fｃ＊1.5・fｂ＊1.5・ft＊1.5・fｓ＊ⅣＡＳ

ⅤＡＳ（ⅤＡＳとして，ⅣＡＳの許容限界を用いる）
注：応力の組合せが考えられる場合には，組合せ応力に対しても評価を行う。

表 4-3 使用材料の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

基礎ボルト
材質

雰囲気温度条件

Ｓy(MPa)Ｓy(RT)(MPa)Su(MPa)

205

205

520

（℃）
SUS30440

注：後述する固有値解析の結果，20Hz 以上であることから，ステー，アーム，架台の使用材料については省略

５

4.3 設計用地震力
耐震計算における入力地震力には，資料Ｖ-2-1-7「設計用床応答曲線の作成方針」にて設定した床応答の作成方針に基づき，表 4-4 に示す条件を用いて作成した設計用床応答曲線を用いる。また，減衰定数は，JEAG4601－1987 の「ポンプ・ファン等の機械装置」に準じ，1.0％とする。
表 4-4 設計用地震力
設置場所

設計用床応答曲線

及び床面

建屋及び高さ

高さ（m）

（m）

基準

緊急時

緊急時

地震動

対策所建

対策所建

ＳＳ

屋

屋

EL.51.0

EL.51.0

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

地震動

方向

備考

水平
水平方向，鉛直方向ともにＳＳ８波を包絡した値を用いる。
鉛直６

4.4 解析モデル及び諸元
解析モデルは，統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナをはり要素及びシェル要素にてモデル化した，3 次元ＦＥＭモデルまたはソリッドモデルとする。
解析モデルを図 4-1 に，

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

解析モデルの諸元を表 4-5 に示す。

正面図

側面図
図 4-1 解析モデル図
表 4-5 解析モデルの諸元

項目

記号単位入力値

材質－－SS400(16mm 以下)－－SS400(25mm 以下)－－

STK400－－A5052P-H34－－

A6063S-T5－－

SUS304T℃

40

SS400/STK400

E

MPa2.05×10５

A5052P－H34E

MPa

7.0×10４

A6063S-T5E

MPa

7.0×10４

SUS304E

MPa

1.93×105

SS400/STK400

Vkg/mm3

7.87×10－６

A5052P－H34Vkg/mm3

2.7×10－６

A6063S-T5

Vkg/mm3

2.7×10－６

SUS304

Vkg/mm38.03×10－６

温度条件（雰囲気温度）
縦弾性係数

密度７

4.5 固有値解析
固有値解析の結果を表 4－6 に，振動モード図を図 4－2，図 4－3 及び図 4－4 に示す。
表 4-6 固有振動数
固有振動数

次数

刺激係数

卓越方向(Hz)

左右方向(X)

前後方向(Y)

鉛直方向(Z)

123.0

0.525

0.000

0.000

左右(X)

228.8-0.001-0.552

0.249

前後(Y)

650.60.000

0.414

0.367

鉛直(Z)

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

鉛直(Z)
左右(X)
前後(Y)

左右(X)

前後(Y)

鉛直(Z)
前後(Y)
鉛直(Z)
左右(X)
※図中の色は固有振動数モードにおける, 変形の相対的な大きさを表す。
（赤：変形大、青：変形小）

図 4-2 振動モード図 （23.0Hz）

８鉛直(Z)
左右(X)
前後(Y)

左右(X)

前後(Y)

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

鉛直(Z)
前後(Y)
鉛直(Z)
左右(X)

※図中の色は固有振動数モードにおける, 変形の相対的な大きさを表す。
（赤：変形大、青：変形小）

図 4-3 振動モード図 （28.8Hz）

９鉛直(Z)
左右(X)
前後(Y)

左右(X)

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

前後(Y)

鉛直(Z)
前後(Y)
鉛直(Z)
左右(X)
※図中の色は固有振動数モードにおける, 変形の相対的な大きさを表す。
（赤：変形大、青：変形小）

図 4-4 振動モード図 （50.6Hz）

１０4.6 応力評価方法
4.6.1 評価部位
固有値解析の結果 20Hz 以上であることから，評価部位は耐震評価上厳しい架台部の基礎ボルトとする。
4.6.2 許容応力
表 4－2 に記載の許容応力のうち，許容限界（ボルト等）を用いる。また，基礎ボルトの諸元は表 4－3 の値を用いる。
基礎ボルトは使用温度が 40℃を超えるオーステナイト系ステンレス鋼及び高ニッケル合金であることから，F*値は以下の計算式により算定する。

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1F

Min 1.35, 0.7,205.00MPa許容引張応力 ft*(ft0)の算出

1.5153.75→153 MPa

許容せん断応力 fs*の算出

1.51.53118.36→118MPa

4.6.3 応力計算
基礎ボルトの応力算出条件及び概念図（図 4－5）を以下に示す。
(1)耐震計算モデルは 1 質点系モデルとする。基礎ボルトの評価において衛星アンテナを支持する架台部と ODU を支持する架台部は独立していると仮定して評価する。
(2)衛星アンテナを支持する架台部の基礎ボルト（以下，基礎ボルト 1）の評価には架台部側の質量を，ODU を支持する架台部の基礎ボルト（以下，基礎ボルト 2）は ODU 部側の質量を考慮する。中間に位置するステー及びアームの質量は保守的に両者に考慮する。
(3)衛星アンテナの重心位置に地震荷重が作用するものとする。
(4)風荷重も地震荷重の作用点と同一点に作用するものとする。
(5)基礎ボルト 1 は円周配置ボルトである。工事計画認可図書「平底たて置円筒形容器の耐震性についての計算書作成の基本方針」の円形配置ボルトの評価法を基本として，風荷重を考慮した評価を行う。
(6)基礎ボルト 2 は矩形配置ボルトである。工事計画認可図書「計器スタンションの耐震性についての計算書作成の基本方針」の矩形配置ボルトの評価法を基本として，風荷重を考慮した評価を行う。

１１

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

前後方向モデル概念図 （側面図）

左右方向モデル概念図 （正面図）：基礎ボルト位置ODU を支持する架台部

衛星アンテナを支持する架台部

基礎ボルト 2 配置図

基礎ボルト 1 配置図

図 4－5 衛星アンテナの基礎ボルト配置図

１２

4.6.3.1 基礎ボルト 1
転倒モーメントが作用した場合に生じる基礎ボルトの引張荷重と基礎部の圧縮荷重については，荷重と変位量の釣合条件を考慮することにより求める。
(1)引張応力
基礎ボルト１に生じる引張応力は次表の式にて求める。
引張応力単位計算式

2前後加振時MPa2左右加振時，※

なお，及びの算定式における及びは，「平底たて置円筒形容器の耐震性についての計算書作成の基本方針」の評価式に風荷重を考慮した以下の式よりNT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1算出する。
「平底たて置円筒形容器の耐震性についての風荷重考慮式

計算書作成の基本方針」の評価式

記号の説明を，表 4－7 に示す。
表 4－7 記号の説明
記号

説明

単位数値

Ft1，Ft2

基礎ボルト 1 に作用する引張力N－

t1

基礎ボルト 1 の面積相当板幅mm

4.426

Dc

基礎ボルト 1 のピッチ円直径mm

610

Ct1，Ct2

基礎ボルト計算における係数－2.595

Ms1，Ms2

基礎に作用する転倒モーメント

N・mm

－Cv

鉛直方向設計震度－1.45m1

質点 1 の質量㎏

900g

重力加速度m/s2

9.80665z1，z2

基礎ボルト計算における係数－0.4527

e1，e2

基礎ボルト計算における係数－0.7775

CH水平方向設計震度－1.93h1

基礎から質点 1 の重心までの距離mm

3392

Pk11

基礎ボルト 1 の評価に考慮する風荷重（前後方向加N

1.531450×104振時）
Pk12

基礎ボルト 1 の評価に考慮する風荷重（左右方向加N

5.564755×103振時）
１３

(2)せん断応力
基礎ボルト１に生じるせん断応力は次表の式にて求める。
せん断応力単位

計算式

前後加振時
MPa
左右加振時
なお，上表の計算式は，「平底たて置円筒形容器の耐震性についての計算書作成の基本方針」の評価式に風荷重を考慮した以下の式としている「平底たて置円筒形容器の耐震性について風荷重考慮式の計算書作成の基本方針」の評価式

記号の説明を，表 4－8 に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

表 4－8 記号の説明
記号

説明

単位数値

CH

水平方向設計震度－1.93m1

質点 1 の質量㎏

900g重力加速度m/s29.80665

Pk11

基礎ボルト 1 の評価に考慮する風荷重（前後方向加N

1.531450×104振時）
Pk12

基礎ボルト 1 の評価に考慮する風荷重（左右方向加N5.564755×103振時）
n1
Ab1

基礎ボルト 1 の本数－2

基礎ボルト 1 の軸断面積（＝πd1 /4）

2mm12706.9(3)許容応力
せん断応力を同時に受けるボルトの許容引張応力の算出式は次のとおり。

ここでτMin 1.41.6 τ,（前後方向加振時）

Min 1.4

1.6 τ,（左右方向加振時）及びτの値は，それぞれ(2)せん断応力で求めた前後方向加振時及び左右方向加振時の値である。

１４

4.6.3.2 基礎ボルト 2ボルトに対する引張力は，最も厳しい条件として，最外列のボルトを支点とする転倒を考え，これを片側の最外列のボルトで受けるものとして計算する。
(1)引張応力
基礎ボルト１に生じる引張応力は次表の式にて求める。
引張応力単位

計算式

前後加振時
MPa
左右加振時
※，

なお，及びは，「計器スタンションの耐震性についての計算書作成の基本方針」の評価式に風荷重を考慮した以下の式としている。
「計器スタンションの耐震性についての風荷重考慮式

計算書作成の基本方針」の評価式

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R111記号の説明を，表 4－9 に示す。
表 4－9 記号の説明
記号

説明

単位数値

Ab2

基礎ボルト 2 の軸断面積（＝πd22/4）

mm2314.2m2

質点 2 の質量㎏

86CH

水平方向設計震度－1.93g

重力加速度m/s29.80665

Pk21

基礎ボルト 2 の評価に考慮する風荷重（前後方向加振時）

N7.884587×102

Pk22

基礎ボルト 2 の評価に考慮する風荷重（左右方向加振時）

N1.104182×103

h2

基礎から質点 2 の重心までの距離mm

888Cv

鉛直方向設計震度

－1.45

l2

重心と基礎ボルト間の水平方向（前後）距離（l1≦l2）

mm

528

l4

重心と基礎ボルト間の水平方向（左右）距離（l3≦l4）

mm

240

n2

基礎ボルト 2 の本数－4nf1，nf2

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数－2l1

重心と基礎ボルト間の水平方向（前後）距離（l1≦l2）

mm

172

l3

重心と基礎ボルト間の水平方向（左右）距離（l3≦l4）

mm

240

１５

(2)せん断応力
基礎ボルト１に生じるせん断応力は次表の式にて求める。
引張応力単位

前後加振時

計算式

MPa

左右加振時

なお，
上表の計算式は，「計器スタンションの耐震性についての計算書作成の基本方針」の評価式に風荷重を考慮した以下の式としている。
「計器スタンションの耐震性についての風荷重考慮式

計算書作成の基本方針」の評価式

記号の説明を表 4－10 に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

表 4－10 記号の説明
記号

説明

単位数値

m2

質点 2 の質量㎏

86CH

水平方向設計震度－1.932g

重力加速度m/s

9.80665

Pk21

基礎ボルト 2 の評価に考慮する風荷重（前後方向加振時）

N7.884587×102

Pk22

基礎ボルト 2 の評価に考慮する風荷重（左右方向加振時）

N1.104182×103(3)許容応力
せん断応力を同時に受けるボルトの許容引張応力の算出式は次のとおり。

ここでτMin 1.4

1.6 τ,（前後方向加振時）

Min 1.4

1.6 τ,（左右方向加振時）及びτの値は，それぞれ(2)せん断応力で求めた前後方向加振時及び左右方向加振時の値である。

１６5.

機能維持評価統合原子力防災ネットワーク設備衛星アンテナは，地震後においても電気的機能維持が要求されており，地震後においても，その機能維持がなされていることを示す。
5.1 電気的機能維持評価方法
機能維持評価は，固有値解析の結果が 20Hz 以上であったことから，緊急時対策所屋上（EL.51.00m）の 1.0ZPA を用いて，評価対象器具である ODU（電源部含む）の最大加速度（評価用加速度）を求め，機能確認済加速度以下であることを確認する。
機能確認済加速度には，ODU 単体及び ODU 電源部の正弦波加振試験（掃引試験及びビート試験）において，通信試験により電気的機能の健全性を確認した加振波の最大加速度を適用する。
機能確認済加速度を表 5－1 に示す。また，評価する ODU 単体及び ODU 電源部の実装図を
図 5-1 に示す。
表 5-1 機能確認済加速度
電気的機能維持確認済加速度（G）

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1

器具名称
X（左右）

Y（前後）

Z（鉛直）

ＯＤＵ
ＯＤＵ電源部

ＯＤＵ単体

ＯＤＵ電源部

図 5-1ＯＤＵ単体及びＯＤＵ電源部の実装図

１７

6．評価結果
6．1 重大事故等対処設備としての評価結果
衛星アンテナの重大事故当時の状態を考慮した場合の耐震評価結果を以下に示す。発生値は許容値を満足しており，設計用地震力に対して十分な構造強度及び電気的機能を有していることを確認した。
基準地震動ＳＳに対する応力評価結果を表 6－1 に示す。また，電気的機能維持評価結果

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1を表 6－2 に示す。

１８

NT2 補② Ⅴ-2-6-7-6 R1
表 6－1 基準地震動ＳＳに対する応力評価結果
評価部位

評価対象設備

応力分類
引張応力

基礎ボルト 1せん断応力
衛星アンテナ
引張応力
基礎ボルト 2せん断応力

発生応力

許容応力

MPa

MPa

前後

67153

左右47153

前後

4118

左右3118前後6153

左右9153前後2118

左右3118加速度の方向１９
表 6－2 電気的機能維持評価結果（重大事故等対処施設）
機能確認済加速度との比較
評価対象設備評価部位

水平加速度(G)
評価用加速度

機能確認済鉛直加速度(G)
評価用加速度

加速度

機能確認済
加速度

衛星

ODU 単体

1.61

1.21

アンテナ

ODU 電源部

1.61

1.21