JP7001462B2

JP7001462B2 - 機器の耐震評価方法及び装置

Info

Publication number: JP7001462B2
Application number: JP2017246900A
Authority: JP
Inventors: 設喜五島; 隼丹羽
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP2019114048A

Description

本発明は、各種プラントの建屋に設置される機器の耐震性を評価する機器の耐震評価方法及び装置に関するものである。

例えば、原子力発電プラントでは、地震の発生時における建屋や各種機器の物理的な損傷を把握するため、機器の耐震評価を実施している。この機器の耐震性を評価する場合、建屋が建設されている地域の地震動に基づいて建屋の応答解析を行い、建屋の応答解析結果に基づき床応答曲線を作成し、この床応答曲線を用いて、機器の耐震解析を実施し、各種機器の耐震性を評価している。

このような機器の耐震評価方法としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特許第６０８６７５２号公報

近年、建屋モデルにおける諸元の変更、地震動の増大や追加を実施することが増えており、新しい条件における機器の耐震健全性の確保を短期間で見極めることが生じている。従来、地域の地震動に基づいて建屋の応答解析を行い、建屋の応答解析結果に基づき床応答曲線を作成し、この床応答曲線を用いて、機器の耐震解析を実施し、各種機器の耐震性を評価している。ところが、原子力発電プラントに設置される機器は、膨大な数であり、短期間で全ての機器の耐震解析を行うことは困難である。そのため、従来の機器の耐震評価方法では、短期間で機器の耐震評価の健全性の確保を見極めることは難しく、短期間で機器の耐震評価の健全性を見極める方法が望まれている。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる機器の耐震評価方法及び装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の機器の耐震評価方法は、建屋に配置された機器の耐震性評価方法であって、予め設定された地震動による前記建屋の応答解析を行う工程と、前記応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する工程と、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率を算出する工程と、前記比率と前回の前記耐震評価時に耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出する工程と、前記第２発生応力値と予め設定される許容応力値とを比較して前記機器の耐震性を評価する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、第１発生応力値に基づいて第２発生応力値を算出するため、耐震評価を実施する工程において、再度各種機器の耐震解析をする必要がなく、解析期間の短縮化を図ることができ、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

本発明の機器の耐震評価方法では、前回の機器耐震解析データは、少なくとも建屋モデルの質点番号と前記機器の減衰定数と前記機器の固有振動数をリスト化し、前記第１床応答曲線と共に管理することを特徴としている。

従って、建屋モデルの質点番号と機器の減衰定数と機器の固有振動数をリスト化し、前回の床応答曲線と共に管理することで、データの管理が容易となる。

本発明の機器の耐震評価方法では、前記床応答曲線は、前記機器の固有振動数に対する加速度を表すグラフであり、前記第１床応答曲線から求まる加速度に対する前記第２床応答曲線から求まる加速度の比率に、前記第１発生応力値を乗算して前記第２発生応力値を算出することを特徴としている。

従って、第１床応答曲線から求まる加速度と第２床応答曲線から求まる加速度の比率に第１発生応力値を乗算して第２発生応力値を算出することで、機器の耐震性評価に必要な今回の発生応力値を容易に算出することができる。

本発明の機器の耐震評価方法では、前記許容応力値のうちボルトの組み合わせ応力は、前記第２発生応力値に基づいて算出されることを特徴としている。

従って、第２発生応力値に基づいて許容応力値のうちボルトの組み合わせ応力を算出することで、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

本発明の機器の耐震評価方法では、前期第１発生応力値が前記許容応力値以下であるときに前記機器の耐震性を良好であると評価する一方、前記第２発生応力値が前記許容応力値より大きいときに前記機器の耐震性を良好でないと評価することを特徴としている。

従って、第２発生応力値が許容応力値より大きいとき、機器の耐震解析を実行するため、高精度な機器の耐震評価を行うことができる。

また、本発明の機器の耐震評価装置は、建屋に配置された機器の耐震性評価装置であって、
予め設定された地震動による前記機器の応答解析を行う建屋応答解析部と、
前記応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する床応答曲線作成部と、
前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、前回の前記耐震評価時に耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出し、前記第２発生応力値と予め設定される許容応力値とを比較して前記機器の耐震性を評価する評価部と、
前記第２発生応力値が前記許容応力値より大きいときに前記機器の耐震性を良好でないと評価して前記機器の耐震解析を実行する機器耐震解析部と、
を備えることを特徴とするものである。

従って、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

本発明の機器の耐震評価方法及び装置によれば、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

図１は、本実施形態の機器の耐震評価装置を表す概略構成図である。図２は、機器の耐震評価方法を表すフローチャートである。図３は、機器応答解析データのリストの一例を表す概略図である。図４は、床応答曲線を表す周期に対する加速度のグラフである。図５は、耐震評価結果を表す概略図である。図６は、建屋モデルの質点番号を表す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る機器の耐震評価方法及び装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の機器の耐震評価装置を表す概略構成図である。

本実施形態の機器の耐震評価装置は、プラントの建屋に配置された機器の耐震性を評価する装置である。ここで、機器とは、建屋の床面上に設置される設備、この設備に接続される配管などである。機器の耐震評価装置は、建屋応答解析部１１と、機器耐震解析部１２と、床応答曲線作成部１３と、評価部１４と、入力部１５と、出力部１６と、記憶部１７とを備えている。

建屋応答解析部１１は、地震動と建屋の建設データに基づいて建屋応答解析をするものである。機器耐震解析部１２は、床応答曲線と機器のデータに基づいて機器耐震解析をするものである。床応答曲線作成部１３は、建屋の応答解析の結果に基づいて床応答曲線を作成するものである。この床応答曲線は、周期（振動数）に対する加速度のグラフによって表されるものである。評価部１４は、床応答曲線作成部１３が作成した床応答曲線に基づいて機器の耐震性を評価するものである。この評価部１４は、入力部（例えば、キーボードなど）１５と、出力部（例えば、ディスプレイなど）１６と、記憶部１７が接続されている。

本実施形態にて、床応答曲線作成部１３は、予め設定された地震動による建屋の応答解析結果に基づいて、床応答曲線を作成する。建屋の床応答曲線は、床応答曲線作成部１３から評価部１４に入力される。前回の機器耐震解析データは、前回の機器の耐震評価時に解析したデータであり、記憶部１７に格納されている。前回の機器耐震解析データは、例えば、建屋モデルの質点番号と、機器の減衰定数と、機器の固有振動数と発生応力値であって、リスト化され、前回の第１床応答曲線と共に管理している。ここで、建屋モデルの質点番号とは、機器の設置場所と建物を階層毎に質点に置き換えたモデルである。図６は、建屋モデルの質点番号を表す概略図である。図６に示すように、プラントが原子力発電プラントであるとき、例えば、地盤Ａ上に原子炉格納容器Ｂと蒸気発生器Ｃと外部建屋Ｄが設置されており、所定の階にて、節点／質点（図６にて、黒丸）を介して複数の構成部材（図６にて、白丸）が連結されている。建屋モデルの質点番号は、各構成部材に付けられた番号であり、例えば、Ｂ０１，Ｂ０２・・・Ｃ０１，Ｃ０２・・・Ｄ０１，Ｄ０２などと表記される。

評価部（発生応力値算出部）１４は、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と、今回床応答曲線作成部１３が作成した第２床応答曲線との比率を求め、この比率と前回の第２発生応力値に基づいて第２発生応力値を算出する。具体的に、前回の第１床応答曲線から求まる加速度に対する今回作成した第２床応答曲線から求まる加速度の比率に、第１発生応力値を乗算して第２発生応力値を算出する。評価部１４は、第２発生応力値と予め設定された許容応力値とを比較して機器の耐震性を評価する。このときの許容応力値のうちボルトの組み合わせ応力は、今回の発生応力値に基づいて算出される。

また、評価部１４は、第２発生応力値が許容応力値以下であるときに機器の耐震性を良好であると評価する。一方、第２発生応力値が許容応力値より大きいときに機器の耐震性を良好でないと評価する。床応答曲線作成部１３は、予め設定された地震動による建屋の応答解析の結果を基づいて床応答曲線を作成し、機器耐震解析部１２により機器の耐震解析を実行する。

ここで、本実施形態の機器の耐震評価方法について詳細に説明する。図２は、機器の耐震評価方法を表すフローチャート、図３は、機器応答解析データのリストの一例を表す概略図、図４は、床応答曲線を表す周期に対する加速度のグラフ、図５は、耐震評価結果を表す概略図である。

本実施形態の機器の耐震評価方法は、建屋に配置された機器の耐震性評価方法であって、予め設定された地震動による建屋の応答解析を行う工程と、建屋の応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する工程と、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、前回の耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出する工程と、第２発生応力値と許容応力値とを比較して機器の耐震性を評価する工程と、を有する。

図１及び図２に示すように、ステップＳ１１にて、地震動を策定する。地震動は、定期的にその健全性が見直されるものであり、最新の地震動により、ステップＳ１２にて、建屋応答解析部１１が地震動と建屋の建設データに基づいて建屋応答解析を実施する。この建屋の建設データは、建屋が変更された場合、その変更後のデータを使用する。

ステップＳ１３にて、記憶部１７に、図３に示すように、前回の耐震評価データと共に前回の機器応答解析データとしての建屋モデルの質点番号と機器の減衰定数と機器の固有振動数をリスト化して格納する。

そして、図１及び図２に示すように、ステップＳ１４にて、床応答曲線作成部１３は、予め設定された地震動による建屋の応答解析の結果に基づいて床応答曲線を作成する。そして、ステップＳ１５にて、機器の耐震評価を実行する。即ち、図４にて、実線は前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線であり、二点鎖線は、今回作成した第２床応答曲線である。評価部１４は、この前回の第１床応答曲線と今回の第２床応答曲線の比率と、前回の第１発生応力値に基づいて第２発生応力値を算出する。例えば、所定の機器の固有振動数（周期）がａであるとき、前回の第１床応答曲線Ｒ１を用いると加速度Ｇ１であるが、今回の第２床応答曲線Ｒ２を用いると加速度Ｇ２となる。すると、比率Ｄは、Ｄ＝Ｇ２／Ｇ１であり、前回の第１発生応力値Ｆ１とすると、今回の第２発生応力値Ｆ２は、Ｆ２＝Ｆ１・（Ｇ２／Ｇ１）となる。

評価部１４は、第２発生応力値Ｆ２と許容応力値Ｆｓ２とを比較して機器の耐震性を評価する。なお、ボルトの組み合わせ応力についての許容応力値Ｆｓ２は、第２発生応力値Ｆ２に基づいて設定する。第２許容応力値Ｆｓ２は、Ｆｓ２＝ｆ（Ｆ２）となる。関数ｆは、ボルトの組み合わせ応力により基準規格を用いて設定される。そして、耐震評価は、図５に示すように、機器種類に対する応力分類、発生応力値、許容応力値、評価として出力部１６に出力される。

また、図１及び図２に示すように、評価部１４は、今回の第２発生応力値が許容応力値以下であるときに機器の耐震性を良好であると評価する一方、今回の第２発生応力値が許容応力値より大きいときに機器の耐震性を良好でないと評価する。ステップＳ１６にて、評価部１４は、今回の第２発生応力値が許容応力値より大きいとして異常ありと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１７にて、機器耐震解析部１２により機器の耐震解析を実行する。一方、ステップＳ１６にて、評価部１４は、今回の第２発生応力値が許容応力値以下であって異常なしと判定（Ｎｏ）されると、処理を終了する。

このように本実施形態の機器の耐震評価方法にあっては、建屋に配置された機器の耐震性を評価する方法であって、予め設定された地震動による建屋の応答解析を行う工程と、建屋の応答解析結果に基づき床応答曲線を作成する工程と、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率を算出する工程と、比率と前回の耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出する工程と、第２発生応力値と予め設定された許容応力値とを比較して機器の耐震性を評価する工程とを有する。

従って、前回の耐震評価時に作成した床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出するため、耐震評価を実施する工程において、再度各種機器の耐震解析をする必要がなく、解析期間の短縮化を図ることができ、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

本実施形態の機器の耐震評価方法では、前回の機器耐震解析結果（機器耐震解析データ）は、少なくとも建屋モデルの質点番号と機器の減衰定数と機器の固有振動数をリスト化し、前回の床応答曲線と共に管理している。従って、データの管理が容易となり、容易に耐震評価を実施することができる。

本実施形態の機器の耐震評価方法では、床応答曲線は、機器の固有振動数に対する加速度を表すグラフであり、第１床応答曲線から求まる加速度に対する今回作成した第２床応答曲線から求まる加速度の比率に、第１発生応力値を乗算して第２発生応力値を算出する。従って、第１床応答曲線から求まる加速度と第２床応答曲線から求まる加速度の比率に第１発生応力値を乗算して第２発生応力値を算出することで、機器の耐震性評価に必要な今回の発生応力値を容易に算出することができる。

本実施形態の機器の耐震評価方法では、ボルトの組み合わせ応力についての許容応力値は、第２発生応力値に基づいて算出される。従って、第２発生応力値に基づいて許容応力値を算出することで、短期間で容易に機器の耐震評価を行うことができる。

本実施形態の機器の耐震評価方法では、第２発生応力値が許容応力値以下であるときに機器の耐震性を良好であると評価する一方、第２発生応力値が許容応力値より大きいときに機器の耐震性を良好でないと評価して機器の耐震解析を実行する。従って、第２発生応力値が許容応力値より大きいとき、機器の耐震解析を実行するため、高精度な機器の耐震評価を行うことができる。

また、本実施形態の機器の耐震評価装置にあっては、建屋に配置された機器の耐震性評価装置であって、予め設定された地震動による建屋の応答解析を行う建屋応答解析部１１と、建屋の応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する床応答曲線作成部１３と、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、第１発生応力値に基づいて第２発生応力値を算出し、第２発生応力値と予め設定された許容応力値とを比較して機器の耐震性を評価する評価部１４と、第２発生応力値が許容応力値より大きいときに機器の耐震性を良好でないと評価して機器の耐震解析を実行する機器耐震解析部１２とを備える。

１１建屋応答解析部
１２機器耐震解析部
１３床応答曲線作成部
１４評価部
１５入力部
１６出力部
１７記憶部

Claims

建屋に配置された機器の耐震評価方法であって、
耐震評価装置で、予め設定された地震動による前記建屋の応答解析を行う工程と、
前記耐震評価装置で、前記応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する工程と、
前記耐震評価装置で、前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率を算出する工程と、
前記耐震評価装置で、前記比率と前回の前記耐震評価時に耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出する工程と、
前記耐震評価装置で、前記第２発生応力値と予め設定される許容応力値とを比較して前記機器の耐震性を評価する工程と、
を有することを特徴とする機器の耐震評価方法。
前回の機器耐震解析データは、少なくとも建屋モデルの質点番号と前記機器の減衰定数と前記機器の固有振動数をリスト化し、前記第１床応答曲線と共に管理することを特徴とする請求項１に記載の機器の耐震評価方法。
前記床応答曲線は、前記機器の固有振動数に対する加速度を表すグラフであり、前記第１床応答曲線から求まる加速度に対する前記第２床応答曲線から求まる加速度の比率に、前記第１発生応力値を乗算して前記第２発生応力値を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機器の耐震評価方法。
前記許容応力値のうちボルトの組み合わせ応力は、前記第２発生応力値に基づいて算出されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の機器の耐震評価方法。
前期第１発生応力値が前記許容応力値以下であるときに前記機器の耐震性を良好であると評価する一方、前記第２発生応力値が前記許容応力値より大きいときに前記機器の耐震性を良好でないと評価することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の機器の耐震評価方法。
建屋に配置された機器の耐震評価装置であって、
予め設定された地震動による前記機器の応答解析を行う建屋応答解析部と、
前記応答解析の結果に基づき床応答曲線を作成する床応答曲線作成部と、
前回の耐震評価時に作成した第１床応答曲線と今回作成した第２床応答曲線との比率と、前回の前記耐震評価時に耐震解析を実施して求めた第１発生応力値に基づいて今回の第２発生応力値を算出し、前記第２発生応力値と予め設定される許容応力値とを比較して前記機器の耐震性を評価する評価部と、
前記第２発生応力値が前記許容応力値より大きいときに前記機器の耐震性を良好でないと評価して前記機器の耐震解析を実行する機器耐震解析部と、
を備えることを特徴とする機器の耐震評価装置。