JP2003043180A - 機器モジュールおよびその設置構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子力発電所等の施設を構築するに際して工
期を大幅に短縮する。 【解決手段】 建屋内の柱として機能する複数階にわた
る高さの支柱４１と、支柱に支持されて建屋内の床とし
て機能する床フレーム４２とからなる鋼製フレーム４３
に、建屋内に設置するべき各種の機器４４およびその付
設配管類を組み込んだ機器モジュール４０を予め製作
し、それを建屋内に設置する。機器モジュールを自立せ
しめてそれに作用する水平力は周囲の躯体により支持す
る。機器モジュールの周囲の躯体を、外殻鋼板からなる
メガブロックの内部にコンクリートを打設充填したメガ
ウォール構造体により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば原子力発
電所等の施設に適用して好適な機器モジュールおよびそ
れを建屋内に設置するための設置構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所における原子炉建屋やター
ビン建屋の構造形式としては鉄筋コンクリート構造（Ｒ
Ｃ造）や鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ造）もしく
はそれらの混合構造が採用されることが一般的である
が、この種の施設における建屋には通常の建築物の場合
よりも遙かに高度の安全性と信頼性が要求されることか
らきわめて頑強な構造とする必要があり、したがって壁
厚やスラブ厚は格段に厚くまた鉄筋量や鉄骨量も膨大で
あり、必然的に工費が嵩み工期も長くかかることが不可
避である。

【０００３】図１２〜図１３はそのような原子炉建屋の
一設計例を示すものである。これは、地下部および地上
低層部をＲＣ造、上層部をＳＲＣ造、屋根を鉄骨造（Ｓ
造）としたもので、平面形状がほぼ正方形をなす外周壁
１の中心部に円筒状の格納容器２を配置し、その周囲に
柱３と梁４、各階のスラブ５，耐震壁６を多層に設けた
構造のものである。符号７は基礎版、８は圧力容器、９
はそのペデスタル、１０は格納容器２の内部のダイヤフ
ラムフロア、１１は格納容器２のトップスラブ、１２は
格納容器２の上部にプールを設けるためのプール壁、１
３はオペレーティングフロア、１４は屋根トラスであ
る。このような原子炉建屋にあっては、外周壁１は０．
３ｍ〜２ｍ程度、格納容器２は２ｍもの厚さの鉄筋コン
クリート構造の壁体として構築されるものであり、ま
た、そのようにして構築した建屋内の各階には各種の機
器や装置類が多数設置されるものであり、そのような大
規模で複雑な構造、形態とされることから同程度の規模
の火力発電所に比較して２倍程度の工期を要するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、原子力発電所の
建設に当たっては工期短縮が望まれており、それを実現
するための様々な構造や工法の開発が進められている
が、大幅な工期短縮を実現し得る有効な構造や工法は未
だ開発されていないのが実状である。

【０００５】上記事情に鑑み、本発明は、特に原子力発
電所等の建屋を構築する際に適用することで大幅な工期
短縮を実現することの可能な機器モジュールとその設置
構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
力発電所等の施設の建屋内に設置される機器モジュール
であって、建屋内の柱として機能する複数階にわたる高
さの支柱と、支柱に支持されて建屋内の床として機能す
る床フレームとからなる鋼製フレームに、建屋内に設置
するべき各種の機器およびその付設配管類を組み込んで
なることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明の機器
モジュールを建屋内に設置するための構造であって、機
器モジュールを建屋内において自立せしめ、かつ機器モ
ジュールに作用する水平力を周囲の躯体により支持する
構造としたことを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２の発明の機器
モジュールの設置構造であって、機器モジュールの周囲
の躯体を、外殻鋼板からなるメガブロックの内部にコン
クリートを打設充填した鋼板コンクリート構造のメガウ
ォール構造体により形成したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１〜図８を参照して本発明の実
施形態を説明する。本実施形態は鋼板コンクリート構造
の原子炉建屋に適用したもので、図１２〜図１３に示し
たような従来の原子炉建屋と同様に平面視ほぼ正方形を
なす外周壁１の中心部に円筒状の格納容器２を設けるも
のであるが、従来においてはＲＣ造の格納容器２とその
周囲の多層の躯体を下層より順次構築した後に、その各
層に機器を順次設置していくという工法が採用されてい
たのに対し、本実施形態では、図３に概念的に示すよう
に、大規模な壁用のメガブロック２０（本実施形態では
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの３種）と、同じく大規模な床
用のメガブロック３０（同、３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆの
３種）を採用し、それらを連結して組み立ててコンクリ
ートを打設することにより、躯体の大半（外周壁１，格
納容器２、プール壁１２、ダイヤフラムフロア１０、ト
ップスラブ１１、中間フロア１５およびオペレーティン
グフロア１３）となる頑強なメガウォール構造体を形成
し、かつその内部に大規模な機器モジュール４０を設置
することで建屋内への機器設置工事を一括して行うよう
にしている。そして、機器モジュール４０の周囲（左
右、上下）を、メガブロック２０，３０により形成され
るメガウォール構造体で取り囲むことにより、機器モジ
ュール４０に作用する地震時の水平力をメガウォール構
造体で支持するものとしている。

【００１０】本実施形態において採用する壁用のメガブ
ロック２０は、図４に示すように壁体の外殻を構成しか
つ型枠を兼ねる内外の外殻鋼板２１を壁厚相当分の距離
を確保して対向せしめて一体化した中空のもので、所定
位置に設置した後にその内部にコンクリート２２を打設
充填することで、内部に多数設けたスタッド２３および
タイバー２４を介して外殻鋼板２１とコンクリート２２
とが一体化して鋼板コンクリート構造の強固な壁体がそ
のまま形成されるものである。また、本実施形態におい
て採用する床用のメガブロック３０は、同じく図４に示
すように床体（スラブ）の外殻を構成しかつ型枠を兼ね
る上下の外殻鋼板３１を床厚相当分の距離を確保して対
向せしめて一体化した中空のもので、所定位置に設置し
た後にその内部にコンクリート３２を打設充填すること
で、内部に多数設けたスタッド３３およびタイバー３４
を介してコンクリート３２が一体化して鋼板コンクリー
ト構造のスラブがそのまま形成されるものである。な
お、メガブロック３０における上面側の外殻鋼板３１は
鉄筋で代替しても良く、その場合は底面側の外殻鋼板３
１の上部に所定厚さでコンクリート３２を打設してスラ
ブを形成すれば良い。そして、それらメガブロック２０
とメガブロック３０とが相互に連結されてその内部ある
いは上部にコンクリート２２，３２が打設されることに
より、この原子炉建屋全体の躯体の大半となるメガウォ
ール構造体が形成されるようになっている。

【００１１】本実施形態においては、メガウォール構造
体を形成するための壁用のメガブロック２０として、３
種のメガブロック２０、すなわち、外周壁１となるメガ
ブロック２０Ａ、格納容器２の周壁となるメガブロック
２０Ｂ、プール壁１２となるメガブロック２０Ｃを採用
し、また、床用のメガブロックとして同じく３種のメガ
ブロック３０、すなわち、ダイヤフラムフロア１０とな
るメガブロック３０Ｄ、トップスラブ１１となるメガブ
ロック３０Ｅ、中間フロア１５およびオペレーティング
フロア１３となるメガブロック３０Ｆを採用している。

【００１２】外周壁１となるメガブロック２０Ａは、図
１〜図２に示すように外周壁１を周方向に４分割した形
態とされかつ３層に及ぶ高さを有するもので、このメガ
ブロック２０Ａの内側には耐震壁６が予め一体に設けら
れているものである。そして、そのメガブロック２０Ａ
を２段にわたって積み上げることで、最下層からダイヤ
フラムフロア１０までの３層分の外周壁１と、ダイヤフ
ラムフロア１０からオペレーティングフロア１３までの
３層分の外周壁１が構築され、同時に耐震壁６が構築さ
れるようになっている。そして、さらにその上に頂部の
外周壁１となるメガブロック２０Ａ（これには耐震壁６
が省略されている）を積み上げ、そのメガブロック２０
Ａに屋根トラス１４を架設することで外周壁１全体と屋
根とが構築されるようになっている。

【００１３】また、そのように構築される外周壁１の内
部には、３層分の高さを有する円筒状のメガブロック２
０Ｂが２段にわたって積み上げられて格納容器２の周壁
が構成され、その内側にはダイヤフラムフロア１０とな
る環状のメガブロック３０Ｄ、トップスラブ１１となる
環状のメガブロック３０Ｅ、およびプール壁１２となる
筒状のメガブロック２０Ｃが設置され、格納容器２の外
側には中間フロア１５およびオペレーティングフロア１
３となるメガブロック３０Ｆが組み立てられ、上述した
ようにそれらメガブロック２０，３０どうしを連結して
それらの内部あるいは上部にコンクリート２２，３２を
打設することで、建屋内部の躯体の大半となるメガウォ
ール構造体が形成されるようになっている。

【００１４】一方、機器モジュール４０は、図５に示す
ように鉄骨からなる６本あるいは９本の支柱４１と、鋼
材からなる２層の床フレーム４２とによる３層分の高さ
を有する鋼製フレーム４３に、各種の機器４４（たとえ
ばＦＰＣポンプ、ＣＵＷ熱交換器、ＲＩＰ制御盤等）お
よびそれに付設される配管類を予め組み込んだものであ
る。本実施形態では、図１に示すように、格納容器２の
外側において各耐震壁６により仕切られている８つの領
域のそれぞれに対応する３層分の高さの機器モジュール
４０を予め製作しておき、それら８基の機器モジュール
４０を設置することのみで、従来においては建屋の各階
の躯体施工と並行して、あるいは各階の躯体が完成した
後に、各階に個々に設置していた機器４４および配管類
を一括して設置できるようになっている。

【００１５】上記の機器モジュール４０における鋼製フ
レーム４３は、それ自体が従来の建屋における内部の柱
３と２層分の梁４およびスラブ５に相当するものとな
り、したがって従来の建屋における内部の柱３と梁４お
よびスラブ５の現場施工を不要とできることになり、上
記の各メガブロック２０および各メガブロック３０の採
用と相俟って建屋の構造の大幅な簡略化を実現できるも
のである。

【００１６】なお、機器モジュール４０はそれぞれ建屋
内において自立させるが、地震時に機器モジュール４０
に作用する水平力はその周囲のメガウォール構造体によ
り支持する構造とする。そのようにすれば鋼製フレーム
４３自体には水平耐力を持たせる必要はなく単に自重と
機器４４（付属配管類を含む）の荷重を支持し得るもの
であれば良く、したがって支柱４１は細いもので済む
し、床フレーム４２は各種の機器４４が設置できかつ保
守作業を行い得るものであれば、たとえば鋼製メッシュ
（いわゆるキャットウォーク）の如き軽量のものでも十
分である。なお、機器４４を設置するうえで必要であれ
ば、あるいは遮蔽機能が要求されるような場合には、機
器モジュール４０の必要箇所にコンクリートを打設すれ
ば良く、その場合、機器モジュール４０を製作する際に
機器設置に先立ってコンクリート打設を行うことでも良
いし、あるいは機器モジュール４０を建屋内に設置して
から現場でコンクリート打設を行うことでも良い。

【００１７】以上で説明したメガブロック２０やメガブ
ロック３０や機器モジュール４０は、現場周辺のヤード
で製作し、クレーンにより吊り上げて設置することにな
るので、それらの形態や重量はヤードの状況やクレーン
の能力を考慮して設定すれば良いが、その範囲内で可及
的に大型のものとすることが施工性の点で有利であり、
重量は最大で１０００tonないし１４００ton程度とする
ことが望ましい。

【００１８】図６〜図８は本実施形態の原子炉建屋の施
工手順を示すものである。建屋の施工に着手するに先立
ち、周辺作業ヤードにおいて予め各メガブロック２０、
各メガブロック３０、各機器モジュール４０の製作を先
行して行う。なお、機器モジュール４０の頂部には、図
３に示しているように中間フロア１５およびオペレーテ
ィングフロア１３となるメガブロック３０Ｆを予め一体
に組み付けておく。そして、基礎版７の施工が完了した
時点で、図６に示すように圧力容器８のペデスタル９を
設置するとともに、その周囲に格納容器２の周壁の下半
部となるメガブロック２０Ｂを設置し、その周囲に外周
壁１となる４基のメガブロック２０Ａを設置し、その内
部の基礎版７上に各種の機器とその付設配管類（図示
略）を設置した後、８基の機器モジュール４０をメガブ
ロック３０Ｆとともに設置する。次いで、ダイヤフラム
フロア１０となるメガブロック３０Ｄを設置した後、各
メガブロック２０，３０どうしを連結してコンクリート
を打設し、それらを相互に接合して第１段目のメガウォ
ール構造体を形成する。メガブロック２０どうしの接合
やメガブロック２０とメガブロック３０との接合は、外
殻鋼板２１，３１どうしを直接的に溶接するか、あるい
は双方の間に鉄筋を配して応力伝達が行えるような構造
の躯体を形成することで行えば良い。

【００１９】次に、図７に示すように、格納容器２の周
壁の上半部となるメガブロック２０Ｂ、２段目の外周壁
１となる４基のメガブロック２０Ａ、圧力容器８，トッ
プスラブ１１となるメガブロック３０Ｅ、プール壁１２
となるメガブロック２０Ｃを設置する。また、中間フロ
ア１５上に各種の機器と付設配管類（図示略）を設置し
た後、８基の機器モジュール４０をオペレーティングフ
ロア１３となるメガブロック３０Ｆとともに設置する。
そして、上記と同様に各メガブロック２０，３０どうし
を連結してコンクリートを打設することで第２段目のメ
ガウォール構造体を形成する。引き続いて、図８に示す
ように３段目の外周壁１となる４基のメガブロック２０
Ａを設置し、その内部のオペレーティングフロア１３上
に各種の機器と付設配管類（図示略）を設置した後、１
層分の高さの４基の機器モジュール４０を設置してその
機器モジュール４０上にも機器類（図示略）を設置し、
コンクリートを打設して第３段目のメガウォール構造体
を形成した後、屋根トラス１４を架設する。以上により
建屋の構築と機器設置作業の大半が完了する。なお、メ
ガブロック２０，３０の設置工程、それらメガブロック
２０，３０どうしの連結工程、それらに対するコンクリ
ート打設工程、機器モジュール４０の設置工程は任意に
変更可能であって、適宜相前後して、あるいは並行作業
にて実施すれば良く、たとえば壁用のメガブロック２０
を設置してそれらを連結した時点でそれらの内部にコン
クリートを打設してまず壁体としてのメガウォール構造
体のみを形成し、次いで、床用のメガブロック３０を設
置してそれらを連結しコンクリート打設を行うことで床
体としてのメガウォール構造体を形成するようなことで
も勿論良い。

【００２０】本実施形態によれば、建屋の躯体を大きく
分割した形態の大型のメガブロック２０，３０と、複数
階にわたる高さの大規模な機器モジュール４０とを予め
製作して、それらを現場において組み立てることのみで
躯体施工と機器設置工事の大半が完了するので、現場作
業が中心の従来の構造、工法によるものと比較して格段
に効率的な施工が可能であり、大幅な工期短縮を実現す
ることができる。しかも、それらメガブロック２０やメ
ガブロック３０、機器モジュール４０の採用により躯体
形状の単純化と簡略化が実現され、この点においても施
工性が大きく改善されるし、工事費削減効果も得られ
る。

【００２１】図９〜図１１は本発明を原子力発電所のタ
ービン建屋に適用した場合の実施形態を示す。本実施形
態においても、複数階にわたる高さの壁用のメガブロッ
ク２０と、床用のメガブロック３０とを組み合わせて、
躯体の大半をメガウォール構造体として形成し、その内
部に複数階にわたる高さの機器モジュール４０を配置す
ることで、上記実施形態の原子炉建屋と同様に躯体形状
が簡略化され、大幅な工期短縮を実現できるものであ
る。なお、符号５０はタービンペデスタルである。ま
た、図示例のものでは建屋の四隅部に箱型のメガブロッ
ク２０Ｈを配してそれらを壁状のメガブロック２０Ｉで
つなぎ、その壁状のメガブロック２０Ｉには必要に応じ
て耐震壁６を設けているが、いずれにしてもメガブロッ
ク２０の形態は構築するべき建屋の形状や規模に応じて
最適に設定すれば良く、それに応じて機器モジュール４
０の形態を最適に設定すれば良い。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の発明の機器モジュールは、建
屋内の柱として機能する複数階にわたる高さの支柱と、
支柱に支持されて建屋内の床として機能する床フレーム
とからなる鋼製フレームに、建屋内に設置するべき各種
の機器およびその付設配管類を組み込んだものであるの
で、これを建屋内に設置することのみで建屋内の柱や床
の施工と機器設置を一括して行うことができ、したがっ
て極めて効率的な施工が可能であって、建屋施工および
機器設置工事の大幅な工期短縮を実現することができ
る。

【００２３】請求項２の発明は、機器モジュールを自立
せしめてそれに作用する水平力を周囲の躯体により支持
する構造としたので、機器モジュール自体には水平耐力
をもたせる必要がなく、したがって鋼製フレームは簡便
で軽量な構造のもので済む。

【００２４】請求項３の発明は、機器モジュールの周囲
の躯体を、外殻鋼板からなるメガブロックの内部にコン
クリートを打設充填した鋼板コンクリート構造のメガウ
ォール構造体により形成したので、従来の鉄筋コンクリ
ート構造や鉄骨鉄筋コンクリート構造による場合に比較
して施工性に格段に優れ、また躯体形状の単純化と簡略
化を十分に図ることができ、より一層の工期短縮を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である原子炉建屋を示す平
面図である。

【図２】 同、断面図である。

【図３】 同、組立状況を示す概要図である。

【図４】 同、メガウォール構造体の部分拡大断面図で
ある。

【図５】 同、機器モジュールの一例を示す図である。

【図６】 同、第１段階の組立工程を示す図である。

【図７】 同、第２段階の組立工程を示す図である。

【図８】 同、第３段階の組立工程を示す図である。

【図９】 本発明の他の実施形態であるタービン建屋を
示す平面図である。

【図１０】 同、断面図である。

【図１１】 同、組立工程を示す図である。

【図１２】 従来一般の原子炉建屋の一例を示す平面図
である。

【図１３】 同、断面図である。

【符号の説明】

１ 外周壁（躯体、メガウォール構造体） ２ 格納容器（躯体、メガウォール構造体） １０ ダイヤフラムフロア（躯体、メガウォール構造
体） １１ トップスラブ（躯体、メガウォール構造体） １２ プール壁（躯体、メガウォール構造体） １５ 中間フロア（躯体、メガウォール構造体） １３ オペレーティングフロア（躯体、メガウォール構
造体） ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｈ，２０Ｉ） メ
ガブロック ２１ 外殻鋼板 ２２ コンクリート ３０（３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ） メガブロック ３１ 外殻鋼板 ３２ コンクリート ４０ 機器モジュール ４１ 支柱 ４２ 床フレーム ４３ 鋼製フレーム ４４ 機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 宏 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 関口 健治 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 嶋崎 保義 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 中村 清 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電所等の施設の建屋内に設置さ
   れる機器モジュールであって、建屋内の柱として機能す
   る複数階にわたる高さの支柱と、支柱に支持されて建屋
   内の床として機能する床フレームとからなる鋼製フレー
   ムに、建屋内に設置するべき各種の機器およびその付設
   配管類を組み込んでなることを特徴とする機器モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の機器モジュールを建屋内
   に設置するための構造であって、機器モジュールを建屋
   内において自立せしめ、かつ機器モジュールに作用する
   水平力を周囲の躯体により支持する構造としたことを特
   徴とする機器モジュールの設置構造。
3. 【請求項３】 請求項２記載の機器モジュールの設置構
   造であって、機器モジュールの周囲の躯体を、外殻鋼板
   からなるメガブロックの内部にコンクリートを打設充填
   した鋼板コンクリート構造のメガウォール構造体により
   形成したことを特徴とする機器モジュールの設置構造。