高速炉配管の耐震裕度に関する研究

A quantitative evaluation of seismic margin of typical sodium piping

森下 正樹 

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現行の配管耐震設計手法には必要以上の安全裕度が含まれていると認識されている。そこで、高速炉の主冷却系配管の設計例を対象とした耐震解析を行い、種々の基準による強度評価を実施するとともに、実際の配管の耐力を評価し、基準が有している裕度の定量化を試みた。また、現行の許容値を緩和した場合の配管設計への影響や合理化効果を検討した。その結果、以下の点が明らかになった。a)非線型時刻歴解析による応答と(設計許容値から安全裕度を除いて求めた)真の強度を比較すると、本検討で取り上げた設計例の配管は、現行の設計手法(床応答解析と高温構造設計方針を使用)で許容される地震力の、数倍から20倍程度の地震力を与えて、初めて破損する。b)ASME新基準と非線形時刻歴解析による評価とは比較的対応性が良い。従って、ASME新基準による許容限界が今後の基準合理化に向けての目安目標となろう。c)ASME新基準相当の合理化基準を適用する場合、許容応力が高いため設計において応力を抑えるための対策(サポート設置や板厚増)を施す必要はほとんど無くなる可能性がある。但し、固有振動数をある程度に確保する必要があり、そのためのサポートは必要である。

lt is widely recognized that the current seismic design methods for piping involve a large amount of safety margin. From this viewpoint, a series of seismic analyses and evaluations with various design codes were made on typical LMFBR main sodium piping systems. Actual capability against seismic loads were also estimated on the piping systems. Margins contained in the current codes were quantified based on these results, and potential benefits and impacts to the piping seismic design were assessed on possible mitigation of the current code allowables. From the study, the following points were clarified; (1)A combination of inelastic time history analysis and true(without margin) strength capability allows several to twenty times as large seismic load compared with the allowable load with the current methods. (2)The new rule of the ASME is relatively compatible with the results of inelastic analysis evaluation. Hence, this new rule might be a goal for the mitigation of seismic design rule. (3)With this mitigation, seismic design accommodation such as equipping with a large number of seismic supports may become unnecessary.