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公開番号2025047779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156483
出願日2023-09-21
発明の名称免震建物及び原子力施設
出願人一般財団法人電力中央研究所
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G21C 13/024 20060101AFI20250326BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】耐震性を向上させて地震時の安全性を確保する免震建物及び原子力施設を提供する。
【解決手段】擁壁20は、掘削空間の内部側面を覆って設けられる。底面部材21は、掘削空間の内部底面を覆って設けられる。原子炉建屋10は、擁壁20及び底面部材21により形成される空間に注入された液体31により浮力を受けて底面部材21から浮かび、かつ、擁壁20との間に液体で満たされたクリアランス30を有した状態で、空間に収納される。下部ペデスタル12は、原子炉建屋10に固定され、原子炉建屋10から擁壁に向い延伸する。上部ペデスタル22は、擁壁20に固定され、下部ペデスタル12に対して底面部材21と反対側の位置で、下部ペデスタル12に対向するように原子炉建屋10に向い延伸する。側面免震支承101は、下部ペデスタル12と上部ペデスタル22との間に配置され、かつ、それぞれに固定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
地面を掘削して形成される掘削空間と
前記掘削空間の内部側面を覆って設けられる擁壁と、
前記掘削空間の内部底面を覆って設けられる底面部材と、
前記擁壁及び前記底面部材により形成される空間に注入された液体により浮力を受けて前記底面部材から浮かび、かつ、前記擁壁との間に前記液体で満たされた空隙を有した状態で、前記空間に収納される建屋と、
前記建屋に固定され、前記建屋から前記擁壁に向い延伸する第１台座と、
前記擁壁に固定され、前記第１台座に対して前記底面部材と反対側の位置で、前記第１台座に対向するように前記擁壁から前記建屋に向い延伸する第２台座と、
前記第１台座と前記第２台座との間に配置され、かつ、それぞれに固定されて、前記液体中で浮かぶ前記建屋を保持する第１免震部材と
を備えたことを特徴とする免震建物。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１台座は、前記底面部材から前記建屋へ向う方向の異なる位置に複数設けられ、
前記第２台座は、前記第１台座のそれぞれに対向する位置に複数設けられ、
前記第１免震部材は、対向する前記第１台座及び前記第２台座のそれぞれの間に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項３】
地震発生時において、前記建屋の重心と前記建屋の剛心とが一致するように、前記第１台座、前記第２台座及び前記第１免震部材の組合せの前記底面部材から前記建屋へ向う方向の複数の配置位置のそれぞれが決定されることを特徴とする請求項２に記載の免震建物。
【請求項４】
前記第１台座は、前記擁壁の全周に亘って設けられ、
前記第２台座は、前記第１台座と対向する位置に前記建屋の全周に亘って設けられ、
前記第１免震部材は、対向する１組の前記第１台座と前記第２台座との間に複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項５】
前記建屋と前記底面部材との対向面に設けられる第２免震部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項６】
前記擁壁は、
前記建屋と前記底面部材との対向方向に一列に並ぶ複数の擁壁ブロックと、
隣り合う前記擁壁ブロック同士を、前記建屋に対して接近又は離間する方向のいずれにも相対的にずれることが可能に接続する接続部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
【請求項７】
地面を掘削して形成される掘削空間と
前記掘削空間の内部側面を覆って設けられる擁壁と、
前記掘削空間の内部底面を覆って設けられる底面部材と、
原子炉圧力容器を収納し、前記擁壁及び前記底面部材により形成される空間に注入された液体により浮力を受けて前記底面部材から浮かび、かつ、前記擁壁との間に前記液体で満たされた空隙を有した状態で、前記空間に収納される原子炉建屋と、
前記原子炉建屋に固定され、前記原子炉建屋から前記擁壁に向い延伸する第１台座と、
前記擁壁に固定され、前記第１台座に対して前記底面部材と反対側の位置で、前記第１台座に対向するように前記擁壁から前記建屋に向い延伸する第２台座と、
前記第１台座と前記第２台座との間に配置され、かつ、それぞれに固定される第１免震部材と
を備えたことを特徴とする原子力施設。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震建物及び原子力施設に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
建屋全体を積層ゴムなどの免震部材を使って支持することによって、地震時の水平荷重を軽減する水平免震構造が実用化されている。特に、水平免震構造のうち建物全体を免震部材で床下から支持する構造は、基礎免震構造と呼ばれる。基礎免震構造は、英語では「Base Isolation」と呼ばれる。基礎免震構造では、地面と建物底面との間の免震層に複数個の免震部材が配置される。
【０００３】
建物は、普段から自重を支えているため鉛直方向に加わる力には強いが、水平方向に加わる力には弱い。このため、基礎免震構造等の水平免震構造では、建物の自重を支えた上で水平地震動を低減させることが求められる。そこで、基礎免震構造等の水平免震構造で用いられる積層ゴムなどの免震部材は、鉛直方向には堅く、水平方向には柔らかい性質、言い換えれば、鉛直方向には剛性が高く、水平方向には剛性が低い性質を具備している。基礎免震構造等の水平免震構造では、免震部材をこのような構造にすることで建物の地震被害を軽減している。
【０００４】
また、原子力施設では、地震による安全上重要な施設の機能喪失や周辺への放射能被爆を回避するために、地震に対する安全対策が強く要求される。そこで、原子力施設においても免震構造の導入が検討されている。
【０００５】
例えば、原子炉建屋の下部に位置する上部基礎部と基礎岩盤上に形成された下部基礎部につながる支持架台との間に免震ベアリングと呼ばれる免震支持装置を設置して、原子炉建屋を水平免震構造とする技術が提案されている。また、基礎免震構造と機器免震方式による上下免震構造とを併用することによって、原子炉容器を三次元的に免震する技術が提案されている。さらに、水平免震構造における免震層は通常は空気層とされる場合がほとんどであるが、水等の液体を免震層に注入することによって、浮力を利用して免震部材の個数を低減させる技術が提案されている。
【０００６】
また、次世代型の原子炉建屋の立地に係る最近の傾向として、原子炉の主要部分を地下に立地する「地下埋設型原子炉建屋」の提案が増加している。地下埋設型原子炉建屋は、原子炉周辺の機器のレイアウトに加えて、敷地の有効利用や航空機衝突などを加味した核セキュリティに配慮した建造物である。地震対策の面でいえば、原子力施設としては、免震構造ではなく、地下ほど地震動が小さくなることに期待した耐震構造が検討されることが多い。ただし、単に地下埋設型にするだけでなく、免震構造も加えることで、原子力施設の安全性を向上させることが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開昭５６－０２２８３３号公報
特開２０１０－０３７７８９号公報
特開２００４－０２７７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、地下埋設型の立地を備えた次世代型の地下埋設型原子炉建屋に、従来の基礎免震構造を単純に導入した場合、積層ゴム等の免震部材が配置される建物下面の免震層より上の上部建物と周辺地盤の間に地震時に変位差が発生する。ここでの変位差とは、地震時に非免震領域である周辺地盤は変位するが、免震領域である上部建物は変位しないことを指す。そのため、非免震領域と免震領域との限界部では変位差が大きくなることがあることから上部建物と周辺地盤の間にクリアランスを設けることが要求される。クリアランスを確保した場合、周辺地盤の内壁には土圧が作用するため、内壁が内側に崩れ落ちないように擁壁を設置する必要がある。地下埋設型立地では擁壁が高くなることから、空堀りした空間の安定性を確保するために、擁壁の壁厚を厚くすることとなり、コストの増加や構造が不安定となるおそれがある。
【０００９】
また、基礎免震構造を含む水平免震構造の地震時挙動では、「上部建物の重心に作用する慣性力」と「免震層に作用する復元力」との作用線の位置が高さ方向に異なり一致しないため、上部建物に回転が生じる。その回転によって、建物下面に並べられた免震部材のうちの端部の免震部材に引張荷重が発生する。免震部材に積層ゴムを用いた場合には積層ゴムは圧縮には強いが引張に弱いため、ロッキング回転や引張荷重は免震構造の弱点となる。この影響は上部建物の形状が高く、断面形状が細長くなるほど顕著になる。上部建物が回転し易くなると、積層ゴムには引張が作用し易くなり、積層ゴムが破断するおそれがある。このように、地下埋設型原子炉建屋に基礎免震構造を単純に導入した場合、耐震性を向上させて地震時の安全性を確保することが困難である。
【００１０】
このロッキング回転や引張荷重に関する課題は、基礎免震構造を用いる水平免震構造に共通するものである。すなわち、基礎免震構造と機器免震方式による上下免震構造とを併用する技術でも、クリアランスを設けることが前提であり、擁壁の設置によるコストの増加や構造の不安定化のおそれがある。また、水等の液体を免震層に注入することによって浮力を利用して免震部材の個数を低減させる技術では、液体を注入する高さを低く設定する条件が導入されている。具体的には、浮体構造体を挿入した状態で、浮体構造物本体の固定荷重と浮力とが同一もしくは浮力が固定荷重よりも小さく抑えられる高さまでに喫水深が低く制限されている。このように喫水深が低く制限されているため、周辺地盤からの内壁への土圧を軽減することは困難であり、擁壁の設置によるコストの増加や構造の不安定化のおそれがある。さらに、いずれの技術でも、ロッキング回転や引張荷重の軽減はなされておらず、免震部材の破損のおそれがある。そのため、耐震性を向上させて地震時の安全性を確保することは困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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