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（１） |
構造上の特徴等 |
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排気筒は、大容量の空気を排気するため、設計風速（約２０ｍ／秒）を大きくし、大口径（２，５００ｍｍ×１，０００ｍｍ）で薄肉（板厚１．５ｍｍ）のステンレス鋼鈑の構造としており、Ｃ／Ｖ排気筒（口径：１，５００ｍｍ×１，０００ｍｍ）に比べ剛性が低いものとなっている。また、ステンレス鋼板に補強鋼材等を断続溶接により取付け、薄肉構造を補強するとともにステンレス鋼板の振動も抑制している。このため、断続溶接部は、外面に溶接残留応力が発生するとともに、応力集中箇所となる。
また、ひび割れが発生した箇所については、 |
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| ・ |
水平ダクト部は、曲がり部の後流部であり、圧力変動が発生しやすく、また補強鋼材間隔が長く振動しやすい |
| ・ |
鉛直ダクト部は、短い間隔で連続した曲がり部の後流部であり、圧力変動が増加し振動が大きくなりやすい |
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ことから、水平ダクト部および鉛直ダクト部とも振動が発生しやすい構造である。
なお、曲がり部からダクト短辺長さの５倍程度離れれば圧力変動は小さくなるとされている。 |
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（２） |
疲労評価 |
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対象ダクトを板要素でモデル化して振動評価を行い、詳細調査で求めた硬度測定データを用いて疲労評価した結果、断続溶接部に発生すると推定される変動応力は、疲労限を上回り、疲労破壊が発生することが確認された。 |
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| ４．２ シール溶接部のひび割れ |
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シール溶接部のひび割れは、腐食によるものであると考えられることから、環境、材料・構造および保守状況について検討を実施した。 |
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| ○ |
環 境 |
： |
１号機格納容器外周コンクリートは天井開口型であり、雨天時には当該部が濡れる状態となる。また、当該部は排気筒の最下部に位置することから、日光も当たらず乾燥しにくい。 |
| ○ |
材料・構造 |
： |
接続鋼材部は炭素鋼であり、環境条件により腐食しやすい。また、当該シール溶接部の外面は断続溶接、内面は全周シール溶接であり、雨水が浸入し滞留する構造である。 |
| ○ |
保守状況 |
： |
接続鋼材部は、通常は立入らないことや当該部が狭隘であることから、十分な外観点検が実施されていなかった。 |
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| ５．推定原因 |
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今回のＡ／Ｂ排気筒およびＣ／Ｖ排気筒のひび割れ事象は、以下の２つの原因によるものである。 |
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（１） |
断続溶接部近傍のひび割れ |
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ダクト曲がり部の後流部については、風の流れの乱れにより、圧力変動が発生しやすく、水平ダクト部は補強鋼材間隔が長く振動が大きくなりやすい。また、鉛直ダクト部は、短い間隔で連続した曲がり部の後流部であり、圧力変動が増加し振動が大きくなりやすい。
このため、溶接残留応力があり、応力が集中する形状である断続溶接部において、変動応力が疲労限を超えたことから、ステンレス鋼板外面よりひび割れが発生し進展したものと推定される。 |
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（２） |
シール溶接部のひび割れ |
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排気筒は雨天時に濡れる構造であることから、雨水が断続溶接部の隙間から侵入し、滞留した雨水により腐食が発生し、腐食がシール溶接部を進展したため、内外面を貫通するひび割れが発生したものと推定される。 |
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| ６．対 策 |
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（１） |
Ａ／Ｂ排気筒およびＣ／Ｖ排気筒の水平ダクト部については、補強鋼材を追設したものに取替える。
また、Ａ／Ｂ排気筒鉛直ダクト部については、ひび割れ発生箇所を撤去し、同種・同材のステンレス鋼板で復旧するとともに、振動低減を図るための振動抑制用サポートを追設する。 |
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（２） |
Ａ／Ｂ排気筒およびＣ／Ｖ排気筒の水平ダクト部について、屋外部にある断続溶接部間の隙間は、雨水による腐食防止を図るためシール材を塗布する。
また、定期検査時に外観点検を行う等排気筒の点検要領を定め適切に管理する。 |
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| ７．２，３号機の対策 |
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（１） |
２号機Ａ／Ｂ排気筒およびＣ／Ｖ排気筒 |
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| ・ |
振動による損傷が認められた水平ダクト部および鉛直ダクト部はいずれも補強鋼材の間隔が１号機よりも短く、振動しにくい構造となっており、外観点検を実施したが、異常は認められなかった。
なお、外周コンクリート貫通部は狭隘で外側からの点検が困難なため、次回定検時に外観点検を行う。また、類似個所以外の原子炉格納容器に沿った緩やかな曲がり部については、念のため、次回定検時に外観点検を行う。 |
| ・ |
腐食損傷が認められた水平ダクト接続鋼材部は外周コンクリートに囲まれて雨水が浸入しない環境となっており、外観点検を実施したが、異常は認められなかった。 |
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（２） |
３号機Ａ／Ｂ排気筒およびＣ／Ｖ排気筒 |
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| ・ |
振動による損傷が認められた類似箇所は各排気筒ともダクト配置、形状、板厚等が１号機とは異なり、強度が高い構造となっており、外観点検を実施したが、異常は認められなかった。
なお、Ｃ／Ｖ排気筒の建屋貫通部は狭隘で外側からの点検が困難なため、次回定検時に外観点検を行う。また、類似個所以外の外周コンクリートに沿った緩やかな曲がり部についてはダクト形状が丸形となっており、角ダクトのような振動による損傷は考えられないが、念のため、今後排気筒の補修塗装を行う際に外観点検を行う。 |
| ・ |
腐食損傷が認められた接続鋼材部は雨水が浸入しないよう全て全周シール溶接となっており、外観点検を実施したが、異常は認められなかった。 |
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〜
、
〜
）、水平ダクト部と鉛直ダクト部の接続鋼材全周シール溶接部（以下、「シール溶接部」という。）に１箇所（
）であり、この内、４箇所（
、
、
）の貫通または漏えいが認められた。
〜
）が認められた。ひび割れの長さは、最小で約６０ｍｍ、最大のもので約１５０ｍｍであった。