JP6884635B2 - 耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強方法に関する。

近年、原子力発電プラントに要求される耐震性能は益々高くなっている。原子力発電プラントには、原子炉のみならずタンク又は熱交換器のような様々な補機類が設けられる。これら既設の設備について耐震性を確保する必要がある。

特開２０１２−０４７７６２号公報

設備が容器及び容器を支持する支持脚を有する場合において、その設備に地震動が入力されたとき、支持脚に支持される容器の一部分に応力が集中する可能性がある。容器の一部分に応力が集中すると、設備の耐震性能が低下する可能性がある。

本発明は、既設の設備の耐震性能を向上することを目的とする。

本発明は、容器及び前記容器を支持する支持脚を有する設備において前記容器と前記支持脚との間に当板を配置するステップと、前記当板と前記容器とを溶接し前記当板と前記支持脚とを溶接するステップと、を含む耐震補強方法を提供する。

本発明によれば、当板が設けられることにより、支持脚に支持される容器の一部分が当板で補強される。そのため、設備に地震動が入力されて容器の一部分に応力が集中しても容器は耐えることができる。そのため、設備の耐震性能は向上する。

また、本発明によれば、既設の容器と支持脚との間に当板を配置する工法により、低費用且つ短工期で設備の耐震性能を向上することができる。例えば既設の容器を新たな容器と交換する場合、費用が高くなったり工期が長くなったりする可能性がある。本発明によれば、低費用且つ短工期で設備の耐震性能を向上することができる。

本発明において、前記容器は円筒形状であり、前記支持脚は、前記容器の中心軸の周囲の一部に配置され前記中心軸と直交する面において円弧状の支持面を有し、前記当板は、前記支持面よりも大きく、前記支持脚の前記支持面及び前記容器の外面のそれぞれと接触するように前記当板を配置し、前記支持面からはみ出した前記当板の縁部と前記容器の外面とを溶接し、前記当板と前記支持脚の端部とを溶接してもよい。

これにより、当板と容器とが溶接により十分に固定される。また、当板と支持脚とが溶接により十分に固定される。そのため、設備の耐震性能は向上する。

本発明において、前記当板と対向する前記支持脚の角部に切欠部を設けてもよい。

例えば容器の構造又は容器の周囲に配置される物体によっては、容器の外面において当板の設置範囲を十分に確保することが困難となる可能性がある。当板の設置範囲を十分に確保することができず、小さい当板を採用することとなると、支持脚の支持面からの当板のはみ出し量が小さくなる。その結果、設備に地震動が入力されて容器の一部分に応力が集中したとき、応力が分散されず、容器は十分に耐えることが困難となる可能性がある。当板の設置範囲を十分に確保できない場合、支持脚の角部に切欠部を設けることにより、切欠部においては支持面からの当板のはみ出し量を大きくすることができる。そのため、設備に地震動が入力されて容器の一部分に応力が集中したとき、応力が分散され、容器は十分に耐えることができる。

本発明において、前記容器の内側に前記容器の歪みを抑制する治具を配置した状態で前記溶接してもよい。

これにより、容器の外面において溶接が実施されたとき、容器の熱変形が治具によって抑制される。

本発明において、前記当板は、前記容器と同一材料で形成されてもよい。

これにより、容器と当板とは溶接により十分に固定され、容器の耐震強度が向上する。

本発明によれば、既設の設備の耐震性能を向上することができる。

図１は、第１実施形態に係る原子力発電プラントの一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る設備の一例を示す側面図である。 図３は、第１実施形態に係る設備の一例を示す断面図である。 図４は、第１実施形態に係る支持脚と当板との関係を模式的に示す図である。 図５は、第１実施形態に係る耐震補強方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、第１実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。 図７は、第１実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。 図８は、第２実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子力発電プラント１の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、原子力発電プラント１は、原子炉建屋２と、原子炉建屋２に格納される原子炉格納容器１０と、原子炉格納容器１０に格納される原子炉５を含む一次冷却系３と、一次冷却系３と熱交換する二次冷却系４とを備える。

一次冷却系３は、原子炉５と、冷却水配管を介して原子炉５と接続される蒸気発生器７と、加圧器８とを有する。二次冷却系４は、蒸気発生器７と接続されたタービン２２と、タービン２２と接続された復水器２３とを有する。タービン２２に発電機２５が接続される。また、二次冷却系４に空気冷却器４０が接続される。

また、図１には示されていないが、原子力発電プラント１には、種々のタンク、熱交換器、冷却器、及び使用済燃料ピット脱塩塔のような様々な補機類が設けられる。これら補機類は、容器及び容器を支持する支持脚を有する。以下の説明においては、容器及び容器を支持する支持脚を有する補機を適宜、設備１００、と称する。

図２は、本実施形態に係る設備１００の一例を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る設備１００の一例を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ線矢視断面図に相当する。設備１００は、原子炉建屋２の床面に設置される。

設備１００は、容器５０と、容器５０を支持する支持脚６０とを有する。本実施形態において、容器５０は、円筒形状である。容器５０は、容器５０の中心軸ＡＸが水平面と平行となるように支持脚６０に支持される。すなわち、容器５０は、横置きで設置される。

支持脚６０は、容器５０を支持する。本実施形態において、支持脚６０は、中心軸ＡＸと平行な方向に２つ設けられる。支持脚６０は、形鋼を含む。支持脚６０は、ウェブ６１Ｗと、ウェブ６１Ｗに接続される複数のフランジ６１Ｆとを有する。ウェブ６１Ｗ及びフランジ６１Ｆのそれぞれは、プレート状である。以下の説明においては、ウェブ６１Ｗ及びフランジ６１Ｆを適宜、プレート部６１、と総称する。

本実施形態においては、容器５０及び容器５０を支持する支持脚６０を有する設備１００において、容器５０と支持脚６０との間に当板７０が配置される。当板７０は、容器５０及び支持脚６０のそれぞれに固定される。本実施形態において、当板７０と容器５０とは溶接により固定される。当板７０と支持脚６０とは溶接により固定される。

支持脚６０は、中心軸ＡＸの周囲の一部に配置される支持面６０Ｓを有する。支持面６０Ｓは、中心軸ＡＸと直交する面において円弧状である。また、容器５０は、支持面６０Ｓと対向可能な外面５０Ｓを有する。外面５０Ｓは、中心軸ＡＸと直交する面において円形である。

当板７０は、容器５０の外面５０Ｓと支持脚６０の支持面６０Ｓとの間に挟まれる。当板７０は、支持脚６０の支持面６０Ｓ及び容器５０の外面５０Ｓのそれぞれと接触するように配置される。当板７０は、中心軸ＡＸと直交する面において円弧状である。

当板７０は、容器５０と同一材料で形成される。本実施形態において、容器５０及び当板７０のそれぞれは炭素鋼製もしくはステンレス鋼製である。なお、容器５０及び当板７０の少なくとも一方は、炭素鋼製でなくてもよい。例えば、容器５０及び当板７０の少なくとも一方がステンレス鋼製でもよいし、炭素鋼及びステンレス鋼とは別の金属製でもよい。

図４は、本実施形態に係る支持脚６０と当板７０との関係を模式的に示す図である。図４に示すように、当板７０は、支持面６０よりも大きい。当板７０の端部は、支持面６０Ｓからはみ出す。

当板７０は、原子炉建屋２に既設の支持脚６０と容器５０との間に設けられる。当板７０が設けられることによって、容器５０の強度が増し、設備１００の耐震補強が実施される。

次に、本実施形態に係る耐震補強方法について説明する。図５は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を示すフローチャートである。

容器５０と支持脚６０との間に当板７０が配置される（ステップＳＡ１）。当板７０は、支持脚６０の支持面６０Ｓ及び容器５０の外面５０Ｓのそれぞれと接触するように配置される。

次に、容器５０の内側に容器５０の歪みを抑制する治具２００が配置される（ステップＳＡ２）。

図６は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。図６に示すように、容器５０の内側に治具２００が配置される。治具２００は、容器５０の熱変形を抑制するための治具である。

以下の説明においては、容器５０の中心軸ＡＸの放射方向を単に、放射方向、と称し、容器５０の中心軸ＡＸの放射方向外側を単に、放射方向外側、と称し、容器５０の中心軸ＡＸの放射方向内側を単に、放射方向内側、と称する。

図６に示すように、治具２００は、容器５０の内面に接触するように配置される円環部材２０１と、円環部材２０１に接続される接続部材２０２と、先端部に接続部材２０２が設けられるピストンロッド２０３と、ピストンロッド２０３を支持するシリンダ２０４とを有する。

シリンダ２０４は、放射方向に延在する。シリンダ２０４は、容器５０の中心軸ＡＸの周囲に複数設けられる。本実施形態において、シリンダ２０４は、容器５０の中心軸ＡＸの周囲に等間隔（等角度）で６つ設けられる。複数のシリンダ２０４の基端部は、ベース部材２０５に支持される。

ピストンロッド２０３は、複数のシリンダ２０４のそれぞれに設けられる。ピストンロッド２０３は、シリンダ２０４に移動可能に支持される。ピストンロッド２０３は、空気圧又は油圧により放射方向に移動可能である。ピストンロッド２０３が放射方向外側に移動することにより、ピストンロッド２０３の先端部に設けられている接続部材２０２が円環部材２０１に接続された状態で放射方向外側に移動する。接続部材２０２が放射方向外側に移動することにより、円環部材２０１は、接続部材２０２によって放射方向外側に押される。これにより、容器５０は、円環部材２０１によって放射方向外側に押される。

なお、本実施形態においては、ピストンロッド２０３は空気圧又は油圧により移動するが、空気圧又は油圧によらずに移動してもよい。例えば、ピストンロッド２０３がシリンダ２０４によりガイドされて放射方向に移動され、目標位置に配置されたとき、ボルトによりシリンダ２０４とピストンロッド２０３とが固定されることによって、放射方向におけるピストンロッド２０３の位置が固定されてもよい。

容器５０の内側に治具２００が配置され、容器５０が円環部材２０１によって放射方向外側に押された状態で、当板７０と容器５０との溶接、及び当板７０と支持脚６０との溶接が実施される（ステップＳＡ３）。

図７は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。図７に示すように、支持脚６０と容器５０との間に挟まれている当板７０の縁部は、支持脚６０からはみ出す。本実施形態においては、支持面６０Ｓからはみ出した当板７０の縁部と容器５０の外面５０Ｓとが溶接される。すなわち、当板７０の縁部と容器５０の外面５０Ｓとの境界を含む溶接領域Ｗａにおいて、当板７０と容器５０とが隅肉溶接される。また、当板７０と支持脚６０の端部とが溶接される。すなわち、当板７０と支持脚６０との境界を含む溶接領域Ｗｂにおいて、当板７０と支持脚６０とが隅肉溶接される。

本実施形態において、当板７０との境界を形成する支持脚６０の端部は、中心軸ＡＸと平行な方向における一方の第１端部６０Ａと、中心軸ＡＸと平行な方向における他方の第２端部６０Ｂと、中心軸ＡＸと平行な第３端部６０Ｃとを含む。第１端部６０Ａと第３端部６０Ｃとは直交する。第１端部６０Ａと第３端部６０Ｃとで角部６５Ａが形成される。第２端部６０Ｂと第３端部６０Ｃとは直交する。第２端部６０Ｂと第２端部６０Ｃとで角部６５Ｂが形成される。第１端部６０Ａからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄａと、第２端部６０Ｂからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄａとは、等しい。

当板７０と容器５０との溶接、及び当板７０と支持脚６０との溶接が終了した後、容器５０の内側に配置されている治具２００が容器５０から外される。

以上説明したように、本実施形態によれば、容器５０と支持脚６０との間に当板７０が設けられることにより、支持脚７０に支持される容器５０の一部分が当板７０で補強される。そのため、設備１００に地震動が入力されて支持脚６０に支持されている容器５０の一部分に応力が集中しても容器５０は耐えることができる。そのため、設備１００の耐震性能は向上する。

また、本実施形態によれば、既設の容器５０と支持脚６０との間に当板７０を配置する工法により、低費用且つ短工期で設備１００の耐震性能を向上することができる。例えば既設の容器５０を新たな容器５０と交換する場合、費用が高くなったり工期が長くなったりする可能性がある。本実施形態によれば、低費用且つ短工期で設備の耐震性能を向上することができる。

また、本実施形態によれば、容器５０は円筒形状であり、支持脚６０は、容器５０の中心軸ＡＸの周囲の一部に配置され中心軸ＡＸと直交する面において円弧状の支持面６０Ｓを有する。当板７０は、支持面６０Ｓよりも大きい。支持脚６０の支持面６０Ｓ及び容器５０の外面５０Ｓのそれぞれと接触するように当板７０が配置された状態で、支持面６０Ｓからはみ出した当板７０の縁部と容器５０の外面５０Ｓとが溶接され、当板７０と支持脚６０の端部とが溶接される。これにより、当板７０と容器５０とが溶接により十分に固定される。また、当板７０と支持脚６０とが溶接により十分に固定される。そのため、設備１００の耐震性能は向上する。

また、本実施形態によれば、容器５０の内側に容器５０の歪みを抑制する治具２００が配置された状態で溶接が実施される。これにより、溶接に起因する容器５０の熱変形が治具２００によって抑制される。

また、本実施形態によれば、当板７０は、容器５０と同一材料で形成される。例えば容器５０が炭素鋼製である場合、当板７０も炭素鋼製とすることにより、容器５０と当板７０とは溶接により十分に固定される。これにより、容器５０の耐震強度が向上する。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図８は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を模式的に示す図である。図７を参照して説明したように、上述の実施形態においては、支持脚６０に２つの角部６５Ａ及び角部６５Ｂが設けられている。図８に示すように、本実施形態においては、当板７０と対向する支持脚６０の角部（６５Ｂ）に切欠部６６が設けられる。図８に示す例において、切欠部６６は、第２端部６０Ｂと第３端部６０Ｃとの間に設けられる。本実施形態において、第２端部６０Ｂからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄｂは、第１端部６０Ａからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄａよりも小さい。すなわち、第１端部６０Ａからはみ出している当板７０及び第２端部６０Ｂからはみ出している当板７０のうち、切欠部６６が設けられている第２端部６０Ｂからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄｂのほうが、切欠部（６６）が設けられていない第１端部６０Ａからはみ出している当板７０のはみ出し量Ｄａよりも小さい。

例えば容器５０の構造又は容器５０の周囲に配置される物体によっては、容器５０の外面５０Ｓにおいて当板７０の設置範囲を十分に確保することが困難となる可能性がある。当板７０の設置範囲を十分に確保することができず、小さい当板７０を採用することとなると、支持脚６０の支持面６０Ｓからの当板７０のはみ出し量が小さくなる。その結果、設備１００に地震動が入力されて容器５０の一部分に応力が集中したとき、応力が分散されず、容器５０は十分に耐えることが困難となる可能性がある。

当板７０の設置範囲を十分に確保できず、第２端部６０Ｂからのはみ出し量Ｄｂを大きくできない場合、第２端部６０Ｂによって規定される支持脚６０の角部（６５Ｂ）に切欠部６６を設けることにより、切欠部６６においては支持面６０Ｓからの当板７０のはみ出し量を大きくすることができる。そのため、設備１００に地震動が入力されて容器５０の一部分に応力が集中したとき、応力が分散され、容器５０は十分に耐えることができる。

１…原子力発電プラント、２…原子炉建屋、３…一次冷却系、４…二次冷却系、５…原子炉、７…蒸気発生器、８…加圧器、１０…原子炉格納容器、２２…タービン、２３…復水器、２５…発電機、４０…空気冷却器、５０…容器、５０Ｓ…外面、６０…支持脚、６０Ａ…第１端部、６０Ｂ…第２端部、６０Ｃ…第３端部、６０Ｓ…支持面、６１…プレート部、６１Ｗ…ウェブ、６１Ｆ…フランジ、６５Ａ…角部、６５Ｂ…角部、６６…切欠部、７０…当板、１００…設備、２００…治具、２０１…円環部材、２０２…接続部材、２０３…ピストンロッド、２０４…シリンダ、２０５…ベース部材。

Claims (7)

1. 容器及び前記容器を支持する支持脚を有する設備において前記容器と前記支持脚との間に当板を配置するステップと、
   前記当板と前記容器とを溶接し前記当板と前記支持脚とを溶接するステップと、
   を含み、
   前記当板と対向する前記支持脚の角部に切欠部を設ける耐震補強方法。
2. 前記容器の内側に前記容器の歪みを抑制する治具を配置した状態で前記溶接する、
   請求項１記載の耐震補強方法。
3. 容器及び前記容器を支持する支持脚を有する設備において前記容器と前記支持脚との間に当板を配置するステップと、
   前記容器の内側に溶接時に前記容器の熱変形を抑制する治具を配置した状態で、前記当板と前記容器とを溶接し前記当板と前記支持脚とを溶接するステップと、
   を含む耐震補強方法。
4. 前記容器は円筒形状であり、
   前記支持脚は、前記容器の中心軸の周囲の一部に配置され前記中心軸と直交する面において円弧状の支持面を有し、
   前記当板は、前記支持面よりも大きく、
   前記支持脚の前記支持面及び前記容器の外面のそれぞれと接触するように前記当板を配置し、
   前記支持面からはみ出した前記当板の縁部と前記容器の外面とを溶接し、前記当板と前記支持脚の端部とを溶接する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の耐震補強方法。
5. 容器及び前記容器を支持する支持脚を有する設備において前記容器と前記支持脚との間に当板を配置するステップと、
   前記容器の内側に前記容器の歪みを抑制する治具を配置した状態で、前記当板と前記容器とを溶接し前記当板と前記支持脚とを溶接するステップと、
   を含み、
   前記容器は円筒形状であり、
   前記治具は、前記容器の中心軸の放射方向に移動可能な複数のピストンロッドにより、前記容器の内面に接触する円環部材を前記中心軸の放射方向外側に向けて押して、前記容器の歪みを抑制する耐震補強方法。
6. 前記支持脚は、前記容器の中心軸の周囲の一部に配置され前記中心軸と直交する面において円弧状の支持面を有し、
   前記当板は、前記支持面よりも大きく、
   前記支持脚の前記支持面及び前記容器の外面のそれぞれと接触するように前記当板を配置し、
   前記支持面からはみ出した前記当板の縁部と前記容器の外面とを溶接し、前記当板と前記支持脚の端部とを溶接する、
   請求項５に記載の耐震補強方法。
7. 前記当板は、前記容器と同一材料で形成される、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の耐震補強方法。

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