Dynamic analysis of ITER tokamak based on results of vibration test using scaled model

縮小モデルを用いた振動試験結果に基づくITERトカマクの動解析

武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆

Takeda, Nobukazu; Kakudate, Satoshi; Nakahira, Masataka

本研究では、トロイダル磁場コイルや真空容器等のITERの主要機器に用いられる板バネを用いた複雑な構造の支持構造体に関して、剛性の荷重方向依存性等の基礎的機械特性の取得を目的として、小規模試験体を用いた振動試験を行った。この試験結果に基づき、ITERの真空容器とトロイダル磁場コイルの支持構造について数値解析を実施して、支持脚の簡易モデル化を提案した。このモデルは、支持脚を強軸と弱軸の剛性を模擬する2本のバネ要素のみによってモデル化したバネモデルであり、実験結果に基づいて実際の構造を忠実に模擬したシェルモデルとよく一致し、バネモデルの有効性が検証された。提案したバネモデルを用いて、ITERの候補地である六ヶ所村における設計地震動に対する健全性を評価するため、真空容器とトロイダル磁場コイルの動解析を実施した。結果として、真空容器とトロイダル磁場コイルとの間の相対変位は8.6mmであり、設計要求である100mmを大きく下回り、地震時におけるITERトカマクの主要機器の健全性が確認された。

The vibration experiments of the support structures with flexible plates for the ITER major components such as the vacuum vessel (VV) and the toroidal field (TF) coil were performed aiming to obtain its basic mechanical characteristics. Based on the experimental results, numerical analysis regarding the actual support structure was performed and a simplified model of the support structure was proposed. A support structure was modeled by only two spring elements. The stiffness calculated by the spring model agrees well with that of shell model, simulating actual structures based on the experimental results. It is therefore found that the spring model with the only two values of stiffness enables to simplify the complicated support structure with flexible plates. Using the spring model, the dynamic analysis of the VV and TF coil were performed to estimate the integrity under the design earthquake. As a result, the maximum relative displacement of 8.6 mm between VV and TF coil is much less than designed clearance, 100 mm, so that the integrity of the components is ensured.