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東海第二発電所 工事計画審査資料
資料 番 号

提 出 年 月 日

工認-796 改 1
平成 30 年 7 月 12 日

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

Ⅴ-2-8-2-1 主蒸気管放射線モニタの耐震性についての計算書目次
1.

概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1

2.

一般事項 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1
2.1 構造計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1

2.2 評価方針

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3

2.3 適用基準・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4

2.4 記号の説明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5

2.5 計算精度と数値の丸め方
3.

評価部位 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74.

固有周期 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7
4.1 固有値解析方法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7

4.2 解析モデル及び緒元
4.3 固有値解析結果
5.
NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8

構造強度評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
5.1 構造強度評価方法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8

5.2 荷重の組合せ及び許容応力・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9

5.3 設計用地震力 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12
5.4 計算方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13
5.5 評価条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15
5.6 応力の評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15
6.

機能維持評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16

6.1 電気的機能維持評価方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
7.

評価結果

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16

7.1 設計基準対象施設としての評価結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16

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，主蒸気管放射線モニタ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。
主蒸気管放射線モニタは，設計基準対象施設においてはＳクラス施設に分類される。以下，分類に応じた構造強度評価及び電気的機能維持評価を示す。

2.

一般事項

2.1 構造計画

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

主蒸気管放射線モニタの構造計画を表 2－1 に示す。

1

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

表 2－1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造
検出器は，検出器取付

概略構造図

主体構造
電離箱

金具により，検出器用ウェルに固定され，検出器用ウェルはプレートを介し，埋込金物に基礎（天井面）溶接で設置する。
埋込金物

溶接部

2プレート
検出器用ウェル

検出器

検出器取付金具

2.2 評価方針
主蒸気管放射線モニタの応力評価は，「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針 3.1 構造強度上の制限」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 構造計画」にて示
す主蒸気管放射線モニタの部位を踏まえ「3. 評価部位」にて設定する箇所において，「4. 固有周期」で算出した固有周期に基づく応力等が許容限界内に収まることを，「5.

構造強度評価」にて示す方法にて確認することで実施する。また，主蒸気管放射線モニタの機能維持評価は，「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針 4.2 電気的機能維持」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，「6. 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「7. 評価結果」に示す。
主蒸気管放射線モニタの耐震評価フローを図 2－1 に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

解析モデル設定

設計用地震力有限要素法モデルの作成

固有値及び地震応答解析

地震応答解析及び応力解析

地震時における応力評価用加速度の算出

計器の構造強度評価

計器の電気的機能維持評価

図 2－1 主蒸気管放射線モニタの耐震評価フロー3

2.3 適用基準(1)

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，ＪＥＡＧ４６０１－1987及びＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版）
（日本電気協会
電気技術基準調査委員会 昭和59年9月，昭和62年8月及び平成3年6月）(2)発 電 用 原 子 力 設 備 規 格 （ 設 計 ・ 建 設 規 格 （ 2005 年 版 （ 2007 年 追 補 版 含 む 。））
ＪＳＭＥ

ＳＮＣ１－2005/2007）（日本機械学会

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1規格」という。
）

42007年9月）（以下「設計・建設2.4 記号の説明
記号の説

明

単 位

ａ

溶接部の有効のど厚mm

Ａｗ

溶接部の有効断面積mm２ＡｗＸ

溶接部のＦＸに対する有効断面積mm２ＡｗＺ

溶接部のＦＺに対する有効断面積mm２ＣＨ

水平方向設計震度－ＣＶ

鉛直方向設計震度－Ｄ

検出器用ウェルの径mm＊＊

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

記 号

Ｆ

設計・建設規格 SSB-3131 又は SSB-3133に定める値

MPa

Ｆ

設計・建設規格＊ SSB-3131 又は SSB-3133に定める値

MPa

ＦＸ

溶接部に作用する力（Ｘ方向）N

ＦＹ

溶接部に作用する力（Ｙ方向）N

ＦＺ

溶接部に作用する力（Ｚ方向）

Nfｓ

溶接部の許容せん断応力

MPag

重力加速度（＝9.80665）

m/s２

ＺＸ
ＺＺ
Ｚｐ

溶接全断面におけるＸ軸方向の断面係数mm3

溶接全断面におけるＺ軸方向の断面係数mm3

溶接全断面におけるねじり断面係数mm3

据付面から計器荷重点，計器固定金具荷重点までの距離mm

ＭＸ

溶接部に作用するモーメント（Ｘ軸周り）

N･m

ＭＹ

溶接部に作用するモーメント（Ｙ軸周り）

N･m

ＭＺ

溶接部に作用するモーメント（Ｚ軸周り）

N･mｓ

溶接脚長mm

設計・建設規格＊

付録材料図表 Part5 表9に定める値

MPa

Ｓｙ

設計・建設規格＊

付録材料図表 Part5 表8に定める値

MPaＷ

検出器，検出器取付金具の荷重

Nπ

円周率－σｔ

溶接部に生じる引張応力

MPaσｂ溶接部に生じる曲げ応力

MPaσｗ

溶接部に生じる組合せ応力MPaτ

溶接部に生じるせん断応力MPaＳｕ52.5 計算精度と数値の丸め方
精度は 6 桁以上を確保する。表示する数値の丸め方は，表 2－2 に示すとおりとする。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

表 2－2 表示する数値の丸め方
数値の種類

単位

処理桁

処理方法

表示桁

固有周期ｓ

小数点以下第 4 位

四捨五入

小数点以下第 3 位

震度－

小数点以下第 3 位

切上げ

小数点以下第 2 位

温度℃

－－

整数位

＊1

質量kg－－

整数位

長さ＊1mm－－

整数位

面積mm2

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

断面係数mm3

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

モーメント

N･mm

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2力N

有効数字 5 桁目四捨五入

有効数字 4 桁＊2

算出応力

MPa

小数点以下第 1 位切上げ

整数位

許容応力＊3MPa

小数点以下第 1 位切捨て整数位

注記 ＊1：設計上定める値が小数点以下の場合は，小数点以下表示とする。
＊2：絶対値が 1000 以上のときは，べき数表示とする。
＊3：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。

6

3.

評価部位
主蒸気管放射線モニタの耐震評価は，「5.1 構造強度評価方法」に示す条件に基づき，耐震評価上厳しくなる溶接部を選定して実施する。主蒸気管放射線モニタの耐震評価箇所については，
表 2－1 の概略構造図に示す。

4.

固有周期

4.1 固有値解析方法
主蒸気管放射線モニタの固有値解析方法を以下に示す。
(1) 主蒸気管放射線モニタは，「4.2 解析モデル及び諸元」に示す三次元はりモデルとして考える。

4.2 解析モデル及び諸元主蒸気管放射線モニタの解析モデルを図 4－1 に，解析モデルの概要を以下に示す。また，機器の諸元を表 4－1 に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0(1) 主蒸気管放射線モニタの質量は，それぞれの重心に集中するものとする。
(2) 主蒸気管放射線モニタの重心位置については，計算条件が厳しくなる位置に重心位置を設定するものとする。
(3) 計算機コードは，「ＮＳＡＦＥ」を使用し，固有値及び荷重を求める。なお，評価に用いる計算機コードの検証及び妥当性確認等の概要については，「Ⅴ-5-4 計算機プログラム（解析コード）の概要・ＨＩＳＡＰ及びＮＳＡＦＥ」に示す。
(4) 拘束条件として，基礎部のＸＹＺ方向を固定する。
支持点（サポート基礎部）

検出器荷重点検出器用ウェル（丸鋼）

検出器取付金荷重点
Ｗ
図 4－1 解析モデル

7表 4－1 機器諸元項目

記号単位材質－－

質量mkg

Τ℃

縦弾性係数

ΕMPa

ポアソン比

ν－要素数－個

節点数－個

入力値

温度条件
（雰囲気温度）4.3 固有値解析結果

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

固有値解析結果を表 4－2 に示す。

表 4－2 固有値解析結果(s)
モード

卓越方向

固有周期

一次
二次三次

5.

構造強度評価5.1 構造強度評価方法(1) 検出器及び検出器取付金具の質量は重心に集中しているものとする。
(2) 地震力は検出器及び検出器取付金具に対して，水平方向及び鉛直方向から同時に作用するものとする。
(3) 検出器及び検出器取付金具は検出器用ウェル及びプレートを介して溶接により天井の埋込金物に固定された固定端とする。ここで，基礎については，剛となるように設計する。
(4) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。

8

5.2 荷重の組合せ及び許容応力5.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
主蒸気管放射線モニタの荷重の組合せ及び許容応力状態のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを表 5－1 に示す。
5.2.2 許容応力
主蒸気管放射線モニタの許容応力を表 5－2 に示す。
5.2.3 使用材料の許容応力
主蒸気管放射線モニタの使用材料の許容応力のうち設計基準対象施設の評価に用いるもNT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0のを表 5－3 に示す。

9

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1

表 5－1 荷重の組合せ及び許容応力状態（設計基準対象施設）
施設区分

放射線管理
施設

機器名称

設備分類

機器等の区分

放射線管理用

主蒸気管放射線モニタ

Ｓ

計測装置

注記 ＊：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｄ*

Ⅲ ＡＳ

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ

Ⅳ ＡＳ－＊

10

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

表 5－2 許容応力（その他の支持構造物）
許容 限 界＊1，＊2（ボ ル ト 以 外）
許容応力状態

圧縮

曲げⅢ ＡＳ

1.5・ｆt1.5・ｆs

1.5・ｆｃ1.5・ｆｂ

Ⅳ ＡＳ

1.5・ｆt1.5・ｆｓ＊

1.5・ｆｃ

＊

せん断

＊

引張り

＊

一次応力

1.5・ｆｂ

注記 ＊1：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。
11＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。
表 5－3 使用材料の許容応力（設計基準対象施設）
評価部材
溶接部

材料

温度条件

Ｓｙ

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

（℃）

(MPa)

(MPa)

(MPa)

170

373

－

周囲環境温度5.3 設計用地震力
耐震評価に用いる設計用地震力を表 5－4 に示す。
上記の設計用地震力は，「弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度」及び「基準地震動Ｓｓ」による地震力に対して，保守的に設定した地震力である。
「弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度」及び「基準地震動Ｓｓ」による地震力については，添付書類「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づく。
表 5－4 設計用地震力
弾性設計用地震動Ｓｄ

据付場所
耐震設計上の及び固有周期

重要度分類

床面高さ(s)(m)

又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

水平方向

鉛直方向

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

設計震度

設計震度

ＣＨ＝0.78

ＣＶ＝0.54

ＣＨ＝1.34

ＣＶ＝1.01

D17-N003A
D17-N003B

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1Ｓ

D17-N003C
D17-N003D
原子炉建屋

注記 ＊：基準床レベルを示す。

12

5.4 計算方法
5.4.1 溶接部の応力三次元はりモデルによる個別解析から溶接部の内力を求めて，その結果を用いて手計算にて溶接部を評価する。

溶接部

ＹＸ
ＸＺ

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

DaＤa：力を受けると仮定する溶接部

検出器荷重点
検出器取付金具荷重点

ＭＹＦＹ

ＦＺ

Ｙ

ＺＸ

ＭＺ

ＦＸ

ＭＸ

図 5－1 計算モデル（溶接部）

個別解析によって得られた溶接部評価点の最大反力とモーメントを表 5－5 に示す。

13

表5－5 溶接部発生反力，モーメント
対象計器

供用状態

D17-N003A

モーメント(N･m)

反力(N)
ＦＸ

ＦＹ

ＦＺ

ＭＸ

ＭＹ

ＭＺ

Ｃ（ⅢＡＳ）

312.2

616.4

312.2

220.1

0220.1

Ｄ（ⅣＡＳ）

536.4

804.6

536.4

378.2

0378.2

D17-N003B
D17-N003C
D17-N003D(1) 引張応力
溶接部に対する引張応力は，全溶接断面積で受けるものとして計算する。
引張応力（σｔ ）NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

σｔ ＝

ＦＹ
Ａｗ････････････････････････････････････････････････ (5.4.1)

ここで，引張り力を受ける溶接部の有効断面積Ａｗは，次式により求める。
Ａｗ ＝π｛(Ｄ+2・a)2-Ｄ2｝･･････････････････････････････････ (5.4.2)
4

ただし，溶接部の有効のど厚ａは，
ａ ＝ 0.7・ｓ ･･････････････････････････････････････････････ (5.4.3)(2) せん断応力
溶接部に対するせん断応力は，各方向の有効せん断面積で受けるものとして計算する。
せん断応力（τ）

τ＝(ＦＸ
ＭＹ 2ＦＺ
ＭＹ 2＋) ＋(＋)
ＡｗＸ ＺｐＡｗＺ Ｚｐ･････････････････ (5.4.4)

ここで，ＡｗＸ，ＡｗＺはせん断力を受ける各方向の有効断面積，Ｚｐは溶接断面におけるねじり断面係数を示す。
ＡｗＸ，ＡｗＺは，次式により求める。
ＡｗＸ ＝

1π・ ((Ｄ+2・a) 2-Ｄ2)･･････････････････････････････ (5.4.5)
24ＡｗＺ ＝

1π・ ((Ｄ+2・a) 2-Ｄ2)･･････････････････････････････ (5.4.6)
2414

(3) 曲げ応力
溶接部に対する曲げモーメントは，図5－1でＸ軸方向，Ｚ軸方向に対する曲げモーメントを最も外側の溶接部で受けるものとして計算する。
曲げ応力（σｂ ）σｂ ＝

ＭＸ
ＺＸ＋ＭＺ･･････････････････････････････････････ (5.4.7）
ＺＺ

ＺＸ，ＺＺは溶接断面のＸ軸及びＺ軸に関する断面係数を示す。
(4) 組合せ応力
溶接に対する組合せ応力は，各応力を足し合わせたものとして計算する。
σｗ ＝(σｔ＋σｂ)2＋τ2･･･････････････････････････････ (5.4.8)

5.5.1 溶接部の応力計算条件
応力計算に用いる計算条件は，本計算書の【主蒸気管放射線モニタの耐震性についての計算結果】の設計条件および機器要目に示す。

5.6 応力の評価
5.6.1 溶接部の応力評価
5.4.1項で求めた溶接部に発生する応力は，許容応力 fs 以下であること。
ただし， fs は下表による。
弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度による荷重との組合せの場合
許容せん断応力fsＦ
1.5・ 3・1.515

基準地震動ＳSによる荷重との組合せの場合

Ｆ＊

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R0

5.5 評価条件

1.5・ 3・1.5

6.

機能維持評価6.1 電気的機能維持評価方法
主蒸気管放射線モニタの地震後の電気的機能維持評価について，以下に示す。
なお，評価用加速度は「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。
主蒸気管放射線モニタの機能確認済加速度は，「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，同形式の検出器単体の正弦波加振試験において電気的機能の健全性を確認した評価部位の目標加速度を適用する。
機能確認済加速度を表 6－1 に示す。

(×9.8 m/s2)

表 6－1 機能確認済加速度
評価部位方向

機能確認済加速度

主蒸気管放射線モニタ
水平（D17-N003A）

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1（D17-N003B）（D17-N003C）

鉛直（D17-N003D）

7.

評価結果

7.1 設計基準対象施設としての評価結果
主蒸気管放射線モニタの設計基準対象施設としての耐震評価結果を以下に示す。発生値は許容限界を満足しており，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。

(1) 構造強度評価結果
構造強度評価の結果を次頁以降の表に示す。

(2) 機能維持評価結果
電気的機能維持評価の結果を次頁以降の表に示す。

16

NT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1【 主蒸気管放射線モニタの 耐 震 性 に つ い て の 評 価 結 果 】
1. 設 計 基 準 対 象 施 設
1.1 設 計 条 件
固有周期(s)機 器 名 称

耐震設計上の重要度分類

主蒸気管放射線モニタ

据付場所及び床面高さ（m）

水平方向

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度
水平方向

鉛直方向

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

設計震度

設計震度

ＣＨ＝0.78

ＣＶ＝0.54

ＣＨ＝1.34

ＣＶ＝1.01

鉛直方向

原子炉建屋

Ｓ

基準地震動Ｓｓ
周囲環境温度（℃）

注記 ＊1：基準床レベルを示す。
＊2：固有周期は十分に小さく計算は省略する

17a(mm)

Ｄ(mm)

Ａｗ
(mm2)

ＡｗＸ(mm2)

ＡｗＺ(mm2)

ＺＸ
(mm3)

溶接部

ＺＺ
(mm3)

Ｚｐ
(mm3)

Ｓｙ(MPa)Ｓｕ(MPa)Ｆ(MPa)

Ｆ
(MPa)

170

373

170

204

1.3 計 算 数 値
1.3.1 溶接部に作用する力(単位：N)
ＦＸ

部 材

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＦＹ
基準地震動ＳＳ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＦＺ
基準地震動ＳＳ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動ＳＳ

溶接部
1.3.2

溶接部に作用するモーメント
ＭＸ

部 材

溶接部

＊1.2 機 器 要 目
1.2.1 主 蒸 気 管 放 射 線 モ ニ タ
Ｗs
材部
(N)
(mm)
(mm)

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度（単位：N･m）
ＭＹ

基準地震動ＳＳ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

ＭＺ
基準地震動ＳＳ

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動ＳＳNT2 補② Ⅴ-2-8-2-1 R1E

1.4 結 論1.4.1 溶接部の応力部

材(単位：MPa)
材 料

応 力

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度

基準地震動ＳＳ

算出応力

許容応力

算出応力

許容応力

引張り

198

2117

せん断

298

3117

曲げ2298

37117

組合せ

2398

39117

溶接部

すべて許容応力以下である。

(×9.8 m/s2)

1.4.2 電気的機能の評価結果
評価用加速度

18

水平方向

1.11

鉛直方向

0.84

機能確認済加速度

溶接部
評価用加速度（1.0ZPA）はすべて機能確認済加速度以下である。

溶接部
ＹＸ
Ｘ

Ｚ
DaＤa：力を受けると仮定する溶接部

検出器荷重点
検出器取付金具荷重点