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新潟県中越沖地震に対する 地震応答解析結果 ...

柏崎刈羽原子力発電所７号機
新潟県中越沖地震に対する
地震応答解析結果について
平成２０年２月２２日
東京電力株式会社
健全委第2-3号


1
地震応答解析の範囲
 地震応答解析の対象範囲
 重要度分類クラス１の設備
 重要度分類クラス２の設備
 耐震安全上 重要度が高い設備（耐震クラスがAｓ，Aのもの及びそ
の他動的地震動による耐震評価の対 象としているもの※）
※B／Cクラス設備のうちAs/Aクラス設備に波及的影響を及ぼす可能性のある設備
→燃料取替機および原子炉建屋クレーン
 解析対象代表設備の選定
 同一の設備が複数存在する場合
→据付床の床応答等を考慮して選定
 配管系のように類似設備が多数存在する場合
→設計時の余裕度，仕様，使用条件等の観点から選定


2
地震応答解析の概要
 構造強度評価
 評価基準→許容応力状態Ⅲ
A
S
 設備の評価箇所は以下の観点から選定
 地震力が大きく作用すると考えられる固定部（基礎ボルト，脚等）
 設計時応力の許容値に対する余裕度が比較的小さい部位
 動的機能維持評価
 ポンプ，弁および制御棒等の地震時の動的機能が要求される動的機器につ
いて，応答加速度と機能確認済加速度※とを比較する
 評価基準値
 機能確認済加速度は，JEAG4601-1991追補版に準拠するとともに，試験
等で妥当性が確認された値も用いる
※立形ポンプ，横形ポンプおよびポンプ駆動用タービン，弁等，機種ごとに試
験あるいは　解析により，動的機能維持が確認された加速度


3
構造強度評価


4
構造強度評価の概要
 大型機器（格納容器，圧力容器，炉内構造物）
建屋-機器連成解析
・地震力の算定（加速度，せ
ん断力，モーメント，軸力）
・機器設置位置における最大
加速度
B: 設計時と同等の評価
A: 簡易評価
（裕度の大きい設備等）
 床置機器（ポンプ，熱交換器，換気空調設備等）
 配管系
建屋-機器連成解析
建屋応答解析
機器設置箇所における
・床応答スペクトル
・最大加速度
B: 設計時と同等の評価
A: 簡易評価
（裕度の大きい設備等）
建屋-機器連成解析
建屋応答解析
機器設置箇所における
床応答スペクトル
B: 設計時と同等の評価（スペクトルモーダル法）
（評価対象となる配管はすべて実施）


5
大型機器の評価


6
④一次一般膜応力※の算出
＜荷重成分＞
V：鉛直力（地震力＋自重＋差圧）
H：水平力（地震力＋差圧）
M：ﾓｰﾒﾝﾄ（地震力＋差圧）
応力評価の例（円筒容器）
③荷重の組み合わせ　
地震力＋自重＋圧力（差圧）
①建屋-機器連成解析（時刻歴解析）
②作用する地震力を算出
（鉛直力，水平力，モーメント）
※不連続部から離れた円筒部分に機械的な引張力（又は圧縮
力）が加わる場合生ずる応力（膜応力）は，外荷重との平衡の法
則を満足する応力であって，Ｐｍ（膜応力）に分類
Z
M
A
V
+
=
s

A
H
t
=

t
（A：断面積，Z：断面係数）
鉛直力
ﾓｰﾒﾝﾄ
ﾓｰﾒﾝﾄ
一次一般膜応力
モーメントが曲げ応力
になる場合
鉛直力が負荷された
シュラウド
ﾓｰﾒﾝﾄが負荷された
シュラウド
ﾓｰﾒﾝﾄが負荷された
厚肉機器
一次一般膜応力
A
V
Z
M


7
0
2
)
(
)
(
2
2
2
2
2
2
2
3
=
×
×
×
-
×
+
×
+
×
+
×
×
-
×
-
-
-
×
+
×
+
×
+
×
+
+
-
rt
r
t
t
r
rt
r
t
r
t
rt
r
t
t
r
r
t
r
t
t
t
t
t
s
t
s
t
s
s
s
s
s
t
t
t
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s











⑤主応力（σ 1 ，σ 2 ，σ 3 ）の算出
・次式①を満足する解を求める
⑥応力強さの算出
・最大せん断応力説を適用（規格基準）
1
3
31
3
2
23
2
1
12
s
-
s
=
s
s
-
s
=
s
s
-
s
=
s
の最大値
応力評価の例
･･･式①
（応力強さの考え方）
 材料の破壊理論
　 (1) 最大主応力説， (2) 最大せん断応力説，
(3) ひずみエネルギー説
 実際の現象への適合性，保守性，実設計への
応用性を考慮し最大せん断応力説を技術基
準に適用
 最大せん断応力の 2倍をもって「応力強さ」と
定義
O
－σy
－σy
σy
σy
σ2
σ1
(1) ， (2)
(3)
(1)
(3)
(2)
２次元応力状態の場合の降伏
......
確認済加速度
 ポンプ，ポンプ駆動用タービン，弁等の機種ごとに試験あるいは解析により，動的
機能維持が確認された加速度
 機能確認済加速度は，振動台の制限で定まることが多く，設備機能維持が可能な最
大加速度には余裕度が存在すると考えられる
 機能確認済加速度は，JEAG4601-1991追補版に規定
 水平方向のみ。鉛直方向については規定されていない
 試験・研究等をもとに鉛直方向の機能確認済加速度を定めるとともに，水平方向に
ついても見直した値を適用
　（「水平・鉛直地震動に対する動的機器の地震時機能維持評価法の改定案について」，(社)日本電気協会，第15
回機器・配管系検討会資料No. 15-4-4-2，平成18年9月 11日）
※１：「原子力発電所耐震設計技術指針JEAG4601-1991 追補版」に追加および変更した箇所を下線で示す


42
機能確認済加速度（２／２）
確認済相対変位 40mm以下※２
ー
制御棒挿入性
6.0
6.0
制御棒駆動系ｽｸﾗﾑ弁
6.0
6.0
駆動部
一般弁（ｸﾞﾛｰﾌﾞ弁, ｹﾞｰﾄ
弁, ﾊﾞﾀﾌﾗｲ弁, 逆止弁）
弁（一般弁および
特殊弁）
1.0
1.6
重心位置
横形3連往復動式ポンプ
往復動式ポンプ
1.8
ガバナ取付位置
1.0
1.1
機関重心位置
中速形ディーゼル機関
非常用ディーゼル
発電機
2.4
軸流式ファン
2.6
軸受部
遠心直動型ファン
1.0
2.3
軸受部およびﾒｶﾆｶﾙｼｰﾙｹｰｼﾝｸﾞ
遠心直結型ファン
ファン
立形すべり軸受電動機
2.5
立形ころがり軸受電動機
2.6
横形すべり軸受電動機
1.0
4.7
軸受部
横形ころがり軸受電動機
電動機
6.2
10.0
主蒸気隔離弁
鉛直方向(G)
水平方向(G)
9.6
機能確認済加速度※１
6.1
主蒸気逃がし安全弁
加速度確認部位
機種
種別
※１：「原子力発電所耐震設計技術指針JEAG4601-1991 追補版」に追加および変更した箇所を下線で示す
※２：挿入性試験により，規定時間内に制御棒が挿入されたことが確認された値


43
配管系解析の考察（１／２）
 主蒸気系配管の計算値が、１号機と ７号機で大きく異なることに関する考察
 応力算出値：1号機（290N/ｍｍ２）＞7号機（140N/mm
２
）
原子炉格納容
器貫通部
主蒸気隔離弁
主蒸気逃がし
安全弁
原子炉圧
力容器
原子炉圧力
容器
主蒸気逃が
し安全弁
最大応力
発生点
K-1主蒸気系配管
原子炉格納容
器貫通部
最大応力
発生点
K-７主蒸気系配管
主蒸気隔離弁
主管
分岐管
最大応力
発生点
最大応力発生点
の支配的モード
4.3×109
3.2×109
剛性（mm4）
約20m
約40m
主配管の全長
７号機
１号機
＜理由1＞
　改良型BWRである７号機の主蒸気系配管は１号機と比較してコ
ンパクトな引き回しでかつ口径が大きく剛な構造になっている。
約８割
約2割
その他応力
約２割
約８割
地震応力
７号機
１号機
＜理由２＞
　７号機と比較して１号機の地震力が大きいため、１号機の地震応
力は大きいものになっている。


44
原子炉格納容
器貫通部
原子炉格納
容器貫通部
原子炉圧力
容器
最大応力
発生点
原子炉格納容
器貫通部
最大応力発生点
原子炉圧力容器
K-1残留熱除去系配管
K-７残留熱除去系配管
 残留熱除去系配管の計算値が１号機と７号機で大きく異なることに関す
る考察
 応力算出値：1号機（90N/ｍｍ２）＜7号機（200N/mm
２
）
 ７号機の地震動は1号機に対して小 さいものの，1号機の配管は単純な引き回しで
剛あるのに対して，７号機は分岐部を有した複雑な形状であるため，7 号機の配管
応力のほうが大きくなるものと考えられる。
配管系解析の考察（２／２）
最大応力発生点の支
配的モード
最大応力
発生点


45
今後の予定
 タービン建屋およびコントロール建屋に設置されている設
備，及び配管（主蒸気系，残留熱除去系系以外）について
は現在解析中である。具体的には下記の通り。
 原子炉補機冷却水系および海水系
 熱交換器
 ポンプ
 海水ストレーナ
 配管
 中央制御室制御盤
 中央制御室換気空調系設備
 送・排風機類
 フィルタ装置
 蓄電池および充電器設
 バイタル交流電源設備
 配管（原子炉冷却材浄化系，原子炉隔離時冷却系　等

ウエッブサイト:-------http://www.pdffind.com/pdf/4i2kpu/