Impact hammer test of ITER blanket remote handling system

野口 悠人; 丸山 孝仁; 上野 健一; 小舞 正文; 武田 信和; 角舘 聡

Fusion Engineering and Design, 109-111(Part B), p.1291 - 1295, 2016/11

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.12.040

本論文ではITERブランケット遠隔保守機器のハンマー打撃試験について報告する。ITERではブランケット遠隔保守機器として軌道ビークル型を採用しており、円弧状の軌道を真空容器の赤道面に敷設し、数ヶ所のポートから強固に支持をとる構造となっている。ITER真空容器赤道ポートでの地震応答加速度スペクトルはピークが14Gに及ぶ過酷なものであり、ブランケット遠隔保守機器の構造健全性を示すためにはシステムの動的応答評価が不可欠である。今回、有限要素法による地震解析を検証するとともに実験的に減衰率を測定するため、ブランケット遠隔保守機器フルスケールモックアップのハンマー打撃試験による実験モーダル解析を実施した。打撃試験によりフルスケールモックアップの主要な垂直振動モードの固有周波数が7.5Hzであり減衰率が0.5%であることが得られた。大地震などの大振幅振動時にはより大きな構造減衰が予測されるものの、小振幅加振時の動的特性と有限要素法による弾性解析結果との一致を確認した。

核計装を用いた早期炉内異常検知システムの検討-「常陽」核計装ゆらぎのバックグラウンド特性に基づく検討-

小舞 正文; 大山 幸男*

JNC TN9400 2001-057, 36 Pages, 2001/03

JNC-TN9400-2001-057.pdf:1.15MB

高速実験炉「常陽」(以下「常陽」)では、炉内異常事象を応答性の早い核計装信号を用いて検出し、炉内異常を早期に検知する早期炉内異常検知技術の開発を進めている。例えば炉内流路閉塞等により気泡が発生した場合、高周波の反応度ゆらぎが発生するが、その応度ゆらぎを早期に検知するためには、核計装信号の微弱な変化をすばやく捉える必要がある。そのため通常時の核計装信号のバックグラウンド特性を予め把握することは重要である。「常陽」では、これまでに炉雑音測定試験により核計装信号ゆらぎのバックグラウンドデータを採取してきた。核計装信号の周波数スペクトルの特徴は、高周波になるにつれてスペクトル強度が低下するピンクノイズ形状であることがあげられる。そのため、炉内早期異常検知システムは、計測上のダイナミックレンジを確保しつつ高分解能のサンプリングビット分解能で核計装信号の変化を捉え、通常時のバックグラウンド特性との比較演算を高速に行うことが重要となる。本報告書では、核計装信号ゆらぎの特性についてまとめ、その特性を基にした異常検知システムの検討結果をまとめた。

核計装による炉内異常検知技術の開発

小舞 正文; 大山 幸男*

JNC TN9400 2000-001, 42 Pages, 1999/12

JNC-TN9400-2000-001.pdf:1.51MB

核計装(線形出力系)は、応答性が早く、反応度変化をもたらすような炉内異常事象に対する早期検知法として有望視されている。一方、核出力を直接的に表す核計装信号は、定格運転時であっても一定の値を示さず常にゆらいでいる。そのため、核計装による炉内異常検知を行う上で、定格運転時(=正常時)の核計装ゆらぎ範囲を明確化することが重要である。これまでの炉雑音解析により、核計装ゆらぎの低周波成分は原子炉入口温度のゆらぎによるものであり、高周波成分は主に制御棒振動によるものであることが分かっているが、核計装の低周波成分と高周波成分の周波数スペクトルの分離が十分ではなく、核計装ゆらぎ範囲を精度よく把握する必要があった。そこで、核計装ゆらぎの範囲の明確化のために、まず低周波成分に着目し、原子炉入口温度と核出力との関係を原子炉支持板熱膨張時定数、温度計時定数等を用いて伝達関数によりモデル化を行い、定格運転時における核計装ゆらぎの実測値との比較を行った。その結果、核計装ゆらぎの低周波成分がよく一致し、原子炉入口温度変化と核出力変化の関係を明確化できた。このことにより、核計装ゆらぎから本手法を用いて低周波成分を除去することにより定常的に存在する高周波成分は分離でき、核計装のゆらぎ範囲を精度よく定量化可能であり、核計装を用いた反応度変化を伴う炉内異常事象に対する早期検知法の成立性の見通しが得られた。

炉内音響検出試験実施のための音響伝播解析

鈴木 健彦*; 唐沢 博一*; 塩山 勉*; 小舞 正文*

PNC TJ9164 97-014, 50 Pages, 1997/03

PNC-TJ9164-97-014.pdf:1.55MB

高速増殖炉原子炉内ナトリウム中において沸騰音を検出するための炉内音響検出計の成立性を評価するために、音源重畳法を用いた解析コード(SOSUM)を用いて解析を実施した。解析のモデルとして、燃料集合体・炉内構造物等のモデル化を行い、炉心中心からの沸騰音等の異常音の炉内伝播状態について、燃料集合体内中の音響伝播と燃料集合体からプレナム部音響計までの音響伝播の2段階に分けて解析を実施した。解析の手順としては、まず音源をパルス波とした場合の評価検討を行い、解析の妥当性を確認した後、実際の異常音に近いと思われる白色雑音を音源とした場合の音響伝播について解析を行い、音響検出計の成立性について評価・検討を行った。本解析結果により音波の減衰が1/25000であるものの、伝播により波形成分が保持されることから炉内音響計の実現が期待できることが分かった。

炉内音響検出マイクロホンの音響特性の評価

唐沢 博一*; 塩山 勉*; 小舞 正文*

PNC TJ9164 96-018, 48 Pages, 1996/03

PNC-TJ9164-96-018.pdf:2.27MB

高速炉の炉内で発生した異常を早期に検出する手段の一つとして,音響法が考えられる。本作業は,この炉内異常を検出するために,高速炉の炉内ナトリウム中で連続使用可能な,検出感度に優れた高温用音響検出マイクロホンの開発に必要なデータを採取することを目的としている。本作業では,既存の高温用音響検出器について,音響特性を把握するとともに,X線撮影により,マイクロホンの内部構造,素子の形状,及び固定方法等を確認した。また,以上の結果から既存の音響検出器の構造,材料及び耐環境性等の性能確認を行い,今後の開発上の問題点を検討した。

流量拡張性に優れ苛酷環境に適用する電磁流量計の開発,2; 電磁流量計との比較計測用流速計測システムの検討

平林 勝; 大高 雅彦; 荒 邦章; 榎本 光広*; 小舞 正文*; 大田 裕之*

no journal, , 

高速炉の炉内Na中で長期間使用できる新型電磁流量計の開発を行っている。新型電磁流量計は、低流速時には電磁力の影響で部分的に流速分布に歪が生じる可能性がある。電磁力が流速分布に与える影響を詳細に評価するには、この流速分布を計測する必要がある。そこで、流速分布の計測手法として電磁場の影響を受けない超音波伝搬時間差方式を検討し、Na実流による試験の前に、水流動試験により性能を評価した。その結果、Na実流試験での計測範囲において、十分な直線性を有していること、及び分解能の目標値(0.1m/s以下)を満足できることを確認した。

国際熱核融合実験炉ITER用遠隔保守ロボットの故障時リカバリ

丸山 孝仁; 野口 悠人; 小舞 正文; 武田 信和; 角舘 聡

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)では、放射線環境下で重量物(最大4.5トン)の高精度ハンドリングを行うため、保守ロボットが不可欠である。保守ロボットの故障に対応するリカバリー設計は、人間が近づけない環境下で作業するロボットにとって必須である。故障リカバリー設計では、故障事象について故障モード影響解析(FMECA)を実施し、故障モード分類、故障確率と影響度を評価した。この評価結果に基づいて、発生確率の高い故障事象のひとつであるモータ位置センサ(レゾルバ)の故障については、これまでの故障リカバリ設計であるレスキュー機器導入法をレスキュー機器自体の故障や多重故障の観点から見直し、レスキュー機器の容器内導入が不要な自己リカバリー可能なレスキュー技術を考案した。本報では、故障設計の考え方、レスキュー機器導入法の問題点とこれを解決する自己リカバリレスキュー技術の設計・検証試験について報告する。

ITERブランケット遠隔保守機器調達活動の進展

野口 悠人; 丸山 孝仁; 小舞 正文; 武田 信和; 角舘 聡

no journal, , 

ITER真空容器内ではDT運転後に250Gy/hrの線線量率が予測され人間のアクセスが不可能なため、遠隔での真空容器内機器保守が計画されている。ITER遠隔保守機器のうち、日本極が調達を担当するブランケット遠隔保守機器の主要機器に関わる製作契約が2015年2月に結ばれ、現在製作設計が進められている。本講演では、製作設計の仕様明確化のために特に優先度の高い重要な保守技術である(1)地震解析に基づく構造最適化設計、(2)配管溶接切断等のためのツール開発、(3)ACサーボモータ等の耐放射線性機器開発について報告する。