過渡熱応力リアルタイムシミュレーションコードPARTSの開発Program for Arbitrary Real Time Simulation (1)プロトタイプの設計

Development of program for arbitrary real time simulation; (1)Design of prototype program

笠原 直人; 井上 正明

kasahara, Naoto; not registered

高速炉機器構造の支配荷重である熱応力を最小とする優れた構造形状および運転法を探索するため、構造設計基準の基本思想である「解析による設計(Design by Analysis)を、系統設計をも視野に入れ高温構造システム全体に適用した、新しい設計体系の確立を目指している。その中核となるのが熱・流体・構造の複合現象である熱過渡現象を統合評価する新しい解析法の開発である。このため、複数コードの柔軟な連携と、従来型の詳細コードに比べ3ケタ以上の高速計算を目標とする過渡熱応力リアルタイムシュミレータPARTS(=Program for Arbitrary RealTime Simulation)のプロトタイプ設計と試作を行った。複数コード連携は、(1)熱・流体高速計算、(2)構造温度・応力高速計算、(3)ひずみ・強度高速計算の3種類の独立した計算部品(オブジェクト)と、部品を自由に組み合わることが可能なワークベンチによって実現を図る。高速計算は、各部品計算の並列処理、およびニューラルネットワークによる既計算結果からの結果予測機能より達成する。計算部分のプログラムには、オブジェクト指向言語SmalltalkおよびC++を使用した。またワークベンチはユーザカスタマイズが容易となるように業界標準のVisualBasicとVisualSmalltalkにより作成した。これらを組み合わせた試作コードによって、部品間の連携計算が容易に行なえることを確認した。今後は、ネットワークで接続された多数の計算機を協調動作させる分散オブジェクト技術を利用した、部品計算の並列処理機能と、ニューラルネットワークによる推論部品を付け加えることにより平成8年度までにプロトタイプを完成させ、熱応力緩和構造研究へ適用を図っていく計画である。

In order to optimize elevated temperature structural systems in fast reactor plants, where main loading is thermal stress induced by transient operation of circuit, authors proposed new design frame by applying design by analysis concept to both structural design and system design. A key technology in this design frame is an integrated analysis method for both thermo-mechanical behaviors of structures and plant thermo-hydraulic dynamics, developing of a prototype code of which, named PARTS (Program for Arbitrary Real Time Simulation), was started this year. For the purpose to achieve flexible coupling of several codes, authors designed three categories of calculation parts (objects): (1)thermo-hydraulics of coolant, (2)thermo-mechanical behavior of structures, and (3)material strength. These calculation parts can be handled and connected easily on the PARTS-Workbench. Real time simulation is planed to be accomplished by parallel processing of individual parts calculation, and by prediction of neural-network which learned past calculation results. Object oriented languages, Smalltalk and C++, were adopted for implementation of calculation parts. The PARTS-Workbench was programed by visual Basic and Visual Smalltalk for considering user customization. In the next phase of study, parallel processing function and neural network parts will be incorporated in the PARTS code. Prototype of this code is going to be completed until F.Y.1996. and be applied to study of thermal mitigation structures.