特許 6920100 耐震補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6920100

(24)【登録日】2021年7月28日

(45)【発行日】2021年8月18日

(54)【発明の名称】耐震補強方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20210805BHJP

   G21C 13/024 20060101ALI20210805BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

   G21C13/024 200

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-94066(P2017-94066)

(22)【出願日】2017年5月10日

(65)【公開番号】特開2018-188910(P2018-188910A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2019年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 満

(72)【発明者】

【氏名】芦村 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】上田 典嗣

(72)【発明者】

【氏名】網野 允則

【審査官】 園田 かれん

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−０７５２９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５４−０１６７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７０７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０６４０９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０４１９９８２８（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／００−２３／０８

Ｇ２１Ｃ １３／０２４

Ｅ０４Ｈ ７／０２

Ｅ０４Ｈ ７／１４

Ｂ６５Ｄ ８８／０２

Ｂ６５Ｄ ９０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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支持脚に当板を固定することを含み、
前記支持脚は、プレート状のウェブと、プレート状のフランジとを備え、
前記当板は、前記ウェブ及び前記フランジの少なくとも一方の表面に積層して固定され、
建屋における前記設備の設置位置の入力加速度を取得するステップと、
複数の前記設備の固有振動数を取得するステップと、
前記設置位置の入力加速度に対して閾値以上の前記入力加速度を有する前記設備を特定するステップと、を含み、
特定された前記設備の前記支持脚に前記当板を固定する耐震補強方法。

【請求項2】

想定震度の地震動が前記設備に入力されたときに前記設備が前記地震動に耐えられるように前記当板により前記設備の耐震強度が調整される、
請求項１に記載の耐震補強方法。

【請求項3】

前記容器に前記当板の少なくとも一部を接続する、
請求項１または請求項２に記載の耐震補強方法。

【請求項4】

前記支持脚に前記当板を固定することは、前記支持脚に当板を溶接することを含む、
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。

【請求項5】

前記当板は、前記支持脚と同一材料で形成される、
請求項３に記載の耐震補強方法。

【請求項6】

容器及び前記容器を支持する支持脚を有する設備における前記支持脚の耐震補強方法であって、
前記設備は、建屋に複数設けられ、
前記建屋における前記設備の設置位置の入力加速度を取得するステップと、
複数の前記設備のそれぞれの固有振動数を取得するステップと、
を備え、
複数の前記設備の中から前記建屋の固有振動数と近似する固有振動数を有する前記設備を特定し、
前記特定された前記設備の前記支持脚の表面に、当板を固定して前記支持脚の断面係数を増加させる耐震補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐震補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−０４７７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

固有振動数が低い設備は、地震動の入力により共振する可能性が高い。そのため、設備の固有振動数を高めることができれば、設備の共振が抑制され、設備の耐震性能を向上できると考えられる。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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支持脚に当板を固定することを含む耐震補強方法を提供する。

【0007】

本発明によれば、支持脚に当板が固定されることにより、支持脚の断面係数が増加し、剛性が高くなる。その結果、設備の固有振動数は高くなる。そのため、設備に地震動が入力されたときに設備の共振が抑制される。設備の共振が抑制され、設備の振動レベルが軽減されるため、設備の耐震性能は向上する。

【0008】

また、本発明によれば、既設の支持脚に当板を固定する工法により、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、既設の支持脚を新たな支持脚と交換したり、新たな支持脚を追加したりする場合、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。

【0009】

また、本発明によれば、既設の支持脚に当板を固定する工法により、設備の振動レベルが低減されるため、耐震補強が困難な部位についても容易に耐震性能を向上することができる。

【0010】

本発明において、前記支持脚はプレート部を有し、前記支持脚のプレート部に前記当板を固定してもよい。

【0011】

これにより、支持脚と当板との固定は安定する。また、支持脚のプレート部に当板を固定することにより、支持脚の大型化を抑制しつつ耐震性能を向上することができる。そのため、例えば既設の支持脚の周囲に既設の部材が存在する場合においても、その部材と当板との干渉を抑制しつつ、支持脚のプレート部に当板を固定して、耐震性能を向上することができる。

【0012】

本発明において、前記設備は建屋に複数設けられ、前記建屋における前記設備の設置位置の入力加速度を取得するステップと、複数の前記設備のそれぞれの固有振動数を取得するステップと、前記設置位置の入力加速度に対して閾値以上の前記入力加速度を有する前記設備を特定するステップと、を含み、特定された前記設備の前記支持脚に前記当板を固定してもよい。

【0013】

これにより、建屋に設けられている複数の設備のうち、耐震補強が必要な設備の支持脚に効率的に当板を固定することができる。耐震補強が不必要な設備の支持脚には当板が固定されないので、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。

【0014】

本発明において、想定震度の地震動が前記設備に入力されたときに前記設備が前記地震動に耐えられるように前記当板により前記設備の耐震強度が調整されてもよい。

【0015】

これにより、設備は十分な耐震性能を得ることができる。

【0016】

本発明において、前記容器に前記当板の少なくとも一部を接続してもよい。

【0017】

これにより、地震動が入力されたときに容器の振動が抑制される。

【0018】

本発明において、前記支持脚に前記当板を固定することは、前記支持脚に当板を溶接することを含んでもよい。

【0019】

これにより、支持脚と当板とが十分に固定され、設備の耐震性能を向上することができる。

【0020】

本発明において、前記当板は、前記支持脚と同一材料で形成されてもよい。

【0021】

これにより、支持脚と当板とは溶接により十分に固定される。

【発明の効果】

【0022】

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。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】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】図２は、第１実施形態に係る設備の一例を示す側断面図である。

【図3】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】図４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5】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】図６は、原子炉建屋に地震動が入力されたときの振動スペクトルの一例を示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る設備の一例を示す側断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係る設備の一例を示す断面図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係る設備の一例を示す側面図である。

【図10】図１０は、第３実施形態に係る設備の一例を示す断面図である。

【図11】図１１は、第４実施形態に係る設備の一例を示す側面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態に係る設備の一例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。

【0025】

［第１実施形態］
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。

【0026】

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。

【0027】

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１００Ａ、と称する。

【0028】

図２は、本実施形態に係る設備１００Ａの一例を示す側断面図である。図３は、本実施形態に係る設備１００Ａ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。図４は、本実施形態に係る設備１００Ａの一例を示す断面図であって、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図に相当する。設備１００Ａは、原子炉建屋２の床面に設置される。

【0029】

設備１００Ａ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。

【0030】

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。

【0031】

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１００Ａにおいて、支持脚６０に当板７０が固定される。当板７０は、支持脚６０のプレート部６１に固定される。本実施形態において、当板７０は、フランジ６１Ｆに固定される。なお、当板７０がウェブ６１Ｗに固定されてもよい。

【0032】

当板７０は、支持脚６０と同一材料で形成される。本実施形態において、支持脚６０及び当板７０のそれぞれは炭素鋼製である。また、本実施形態においては、支持脚６０と当板７０とは溶接によって固定される。

【0033】

当板７０は、原子炉建屋２に既設の支持脚６０に設けられる。支持脚６０に当板７０が固定されることによって、設備１００Ａの耐震補強が実施される。

【0034】

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。

【0035】

原子炉建屋２の床面における設備１００Ａの設置位置の入力加速度が取得される（ステップＳ１０）。例えば原子炉建屋２の構造解析が実施されることにより、原子炉建屋２における複数の設備１００Ａそれぞれの設置位置における入力地震動が取得される。これらの入力加速度は、実験により求められてもよいし、シミュレーションにより求められてもよい。

【0036】

当板７０が固定される前の設備１００Ａの固有振動数が取得される。本実施形態において、設備１００Ａは、原子炉建屋２に複数設けられる。複数の設備１００Ａのそれぞれの固有振動数が取得される（ステップＳ２０）。例えば設備１００Ａの構造解析が実施されることにより、設備１００Ａの固有振動数が取得される。設備１００Ａの固有振動数は、実験により求められてもよいし、シミュレーションにより求められてもよい。

【0037】

次に、原子炉建屋２の各設置位置における入力加速度と設備１００Ａの固有振動数を比較することによって設備１００Ａの入力地震動が決定される。

【0038】

複数の設備１００Ａのそれぞれについて、設置位置の入力加速度が予め決められている閾値以上か否かが判定される。すなわち、設置位置の入力加速度に対して閾値以上の入力加速度を有する設備１００Ａが特定される（ステップＳ３０）。

【0039】

図６は、原子炉建屋２に地震動が入力されたときの振動スペクトルの一例を示す図である。図６において、横軸は振動数（又は振動周期）であり、縦軸は振動レベルを示す入力加速度である。本実施形態においては、一例として、原子炉建屋２は３階建てである。図６は、原子炉建屋２の１階、２階、及び３階のそれぞれにおける振動スペクトルを示す。なお、原子炉建屋２は３階建てでなくてもよい。

【0040】

図６に示すように、原子炉建屋２の固有振動数において原子炉建屋２に共振ピークが存在する。設備１００Ａの固有振動数と原子炉建屋２の固有振動数とが近似している場合、原子炉建屋２に地震動が入力されると、設備１００Ａが共振し、設備１００Ａの振動レベルが高くなる可能性がある。例えば、設備１００Ａの固有振動数が原子炉建屋２の固有振動数に近似する固有振動数Ｆａである場合、原子炉建屋２に地震動が入力されると、設備１００Ａの振動レベルは高くなる可能性が高い。

【0041】

本実施形態においては、原子炉建屋２に設けられている複数の設備１００Ａの中から、原子炉建屋２の固有振動数と近似する固有振動数Ｆａを有する設備１００Ａが特定される。その特定された設備１００Ａの支持脚６０に当板７０が固定される（ステップＳ４０）。本実施形態においては、支持脚６０のプレート部６１に当板７０が溶接される。

【0042】

支持脚６０に当板７０が固定されることにより、支持脚６０の断面係数が増加し、剛性が高くなる。その結果、図６に示すように、設備１００Ａの固有振動数Ｆａは高くなり、固有振動数Ｆｂとなる。そのため、設備１００Ａに地震動が入力されたときに設備１００Ａの共振が抑制される。設備１００Ａの共振が抑制され、設備１００Ａの振動レベルが軽減されるため、設備１００Ａの耐震性能は向上する。

【0043】

想定震度の地震動が設備１００Ａに入力されたときに設備１００Ａが地震動に耐えられるように、当板７０により設備１００Ａの耐震強度が調整される。すなわち、想定される最大震度の地震動が設備１００Ａに入力されても、設備１００Ａの破損が生じないように、支持板６０に固定される当板７０の位置、大きさ、及び数の少なくとも一つが調整される。

【0044】

以上説明したように、本実施形態によれば、既設の支持脚６０に当板７０が固定されることにより、支持脚６０の断面係数が増加し、剛性が高くなる。その結果、設備１００Ａの固有振動数は高くなる。そのため、設備１００Ａに地震動が入力されたときに設備１００Ａの共振が抑制される。設備１００Ａの共振が抑制され、設備１００Ａの振動レベルが軽減されるため、設備１００Ａの耐震性能は向上する。

【0045】

また、本実施形態によれば、既設の支持脚６０に当板７０を固定する工法により、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、既設の支持脚６０を新たな支持脚６０と交換したり、新たな支持脚６０を追加したりする場合、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１００Ａの耐震性能を向上することができる。

【0046】

また、本実施形態によれば、既設の支持脚６０に当板７０を固定する工法により、設備の振動レベルが軽減されるため、耐震補強が困難な部位についても容易に耐震性能を向上することができる。

【0047】

また、本実施形態によれば、支持脚６０はプレート部６１を有し、支持脚６０のプレート部６１に当板７０が固定される。これにより、支持脚６０と当板７０との固定は安定する。また、支持脚６０のプレート部６１に当板７０を固定することにより、支持脚６０の大型化を抑制しつつ耐震性能を向上することができる。そのため、例えば既設の支持脚６０の周囲に既設の部材が存在する場合においても、その部材と当板７０との干渉を抑制しつつ、支持脚６０のプレート部６１に当板７０を固定して、耐震性能を向上することができる。

【0048】

また、本実施形態によれば、設備１００Ａは原子炉建屋２に複数設けられ、設備１００Ａの設置位置の入力加速度を取得するステップＳ１０と、複数の設備１００Ａのそれぞれの固有振動数を取得するステップＳ２０と、設備１００Ａの設置位置の入力加速度に対して閾値以上の入力加速度を有する設備１００Ａを特定するステップＳ３０と、特定された設備１００Ａの支持脚６０に当板７０を固定するステップＳ４０とを含む。これにより、原子炉建屋２に設けられている複数の設備１００Ａのうち、耐震補強が必要な設備１００Ａの支持脚６０に効率的に当板７０を固定することができる。耐震補強が不必要な設備１００Ａの支持脚６０には当板７０が固定されないので、低費用且つ短工期で設備１００Ａの耐震性能を向上することができる。

【0049】

また、本実施形態によれば、想定震度の地震動が設備１００Ａに入力されたときに設備１００Ａが地震動に耐えられるように当板７０により設備１００Ａの耐震強度が調整される。これにより、設備１００Ａは十分な耐震性能を得ることができる。

【0050】

また、本実施形態においては、支持脚６０のプレート部６１と当板７０とが溶接されることによって、支持脚６０と当板７０とが溶接される。これにより、支持脚６０と当板７０とが十分に固定され、設備１００Ａの耐震性能を向上することができる。

【0051】

また、本実施形態においては、当板７０は、支持脚６０と同一材料で形成される。本実施形態において、当板７０及び支持脚６０のそれぞれが炭素鋼で形成される。これにより、支持脚６０と当板７０とは溶接により十分に固定される。

【0052】

［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。

【0053】

図７は、本実施形態に係る設備１００Ｂの一例を示す側断面図である。図８は、本実施形態に係る設備１００Ｂの一例を示す断面図であって、図７のＣ−Ｃ線矢視断面図に相当する。

【0054】

図７及び図８に示すように、設備１００Ｂは、容器５０と、容器５０を支持する支持脚６０とを有する。容器５０は、円筒形状である。本実施形態において、容器５０は、中心軸ＡＸが水平面と直交するように支持脚６０に支持される。すなわち、容器５０は、縦置きで設置される。

【0055】

本実施形態において、支持脚６０は、容器５０の周囲に４つ設けられる。本実施形態においても、支持脚６０は、ウェブ６１Ｗ及びフランジ６１Ｆを含むプレート部６１を有する。プレート部６１に当板７０が固定される。

【0056】

以上説明したように、容器５０が縦置きで支持脚６０に支持されてもよい。本実施形態においても、支持脚６０に当板７０が固定されることにより、設備１００Ｂの耐震性能を向上させることができる。

【0057】

［第３実施形態］
第３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。

【0058】

図９は、本実施形態に係る設備１００Ｃの一例を示す側面図である。図１０は、本実施形態に係る設備１００Ｃの一例を示す断面図であって、図９のＤ−Ｄ線矢視断面図に相当する。

【0059】

図９及び図１０に示すように、設備１００Ｃ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、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。

【0060】

支持脚６０に当板７０が固定される。本実施形態においては、当板７０の少なくとも一部が容器５０に接続される。鉛直方向における当板７０の寸法は、支持脚６０の寸法よりも大きい。当板７０の下部が容器５０に固定される。当板７０の上部が容器５０の外面に接続される。当板７０は、容器５０を支持する。本実施形態において、当板７０の上部は、容器５０の外面と接触するものの、溶接されていない。なお、当板７０と容器５０とが溶接されてもよい。

【0061】

支持脚６０は、中心軸ＡＸと平行な方向に２つ設けられる。当板７０は、２つの支持脚６０のそれぞれに固定される。また、当板７０は、中心軸ＡＸの両側において、容器５０の外面と接触する。すなわち、本実施形態において、当板７０は、中心軸ＡＸと平行な方向の２箇所において容器５０の外面と接触するとともに、中心軸ＡＸの両側において容器５０の外面と接触する。

【0062】

以上説明したように、本実施形態によれば、当板７０の少なくとも一部が容器５０に接続される。これにより、容器５０の下部は支持脚６０に支持され、容器５０の側部は当板７０に支持される。容器５０が支持脚６０のみならず当板７０でも支持されることにより、地震動が入力されたときに容器５０の振動が抑制される。

【0063】

［第４実施形態］
第４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。

【0064】

図１１は、本実施形態に係る設備１００Ｄの一例を示す側面図である。図１２は、本実施形態に係る設備１００Ｄの一例を示す正面図であって、図１１のＥ−Ｅ線矢視図に相当する。

【0065】

図１１及び図１２に示すように、設備１００Ｄ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、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。

【0066】

支持脚６０に当板７０が固定される。また、当板７０の少なくとも一部が容器５０に接続される。本実施形態において、当板７０は、容器５０の側部のみならず、容器５０の上部にも接触する。すなわち、当板７０は、容器５０の上半部を囲むように配置される。本実施形態においても、当板７０は、容器５０の外面と接触するものの、溶接されていない。なお、当板７０と容器５０とが溶接されてもよい。

【0067】

以上説明したように、本実施形態においても、容器５０は、支持脚６０及び当板７０の両方と接触し、支持脚６０及び当板７０の両方に支持される。これにより、地震動が入力されたときに容器５０の振動が抑制される。

【0068】

なお、上述の各実施形態においては、支持脚６０と当板７０とが溶接により固定されることとした。支持脚６０と当板７０とは、ボルトのような固定部材を使って固定されてもよい。

【符号の説明】

【0069】

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、６０…支持脚、６１…プレート部、６１Ｗ…ウェブ、６１Ｆ…フランジ、７０…当板、１００Ａ…設備、１００Ｂ…設備、１００Ｃ…設備、１００Ｄ…設備。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】