原子力プラントのための3次元仮想振動台の構築; 組立構造解析法による巨大施設解析システムの提案

Numerical simulation system "three-dimensional virtual plant vibration simulator" for nuclear plants by using assembled structural analysis

西田 明美  ; 松原 仁; Tian, R.; 羽間 収; 鈴木 喜雄   ; 新谷 文将; 中島 憲宏  ; 谷 正之; 近藤 誠

Nishida, Akemi; Matsubara, Hitoshi; Tian, R.; Hazama, Osamu; Suzuki, Yoshio; Araya, Fumimasa; Nakajima, Norihiro; Tani, Masayuki; Kondo, Makoto

ここ数年、原子力プラントにおいて予期しえなかった事象が相次いで起こり、その安全保守性に対して従来以上に高い信頼性が求められている。しかしながら、実際の原子力プラント等を用いた保全管理実験や経年運転検証実験には膨大な費用と年月が必要である。そこで、進展著しい計算科学の力を活用して安全かつ効率的に原子力プラントの保全性評価を行おうという試みがなされるようになってきている。著者らは、将来的な原子力耐震情報管制システム構築を見据え、原子力プラント3次元全容シミュレーションの研究開発に取り組んでいる。3次元仮想振動台と呼んでいる本技術は、原子力プラントの機器,建屋,地盤の連成を考慮した実環境下での原子力プラントまるごと数値シミュレーションを最終目標とする。今般、3次元仮想振動台実現のための要素技術として、構造物を部品の組立品として扱い、部品間の連成を考慮することで巨大施設の全体解析を可能とする組立構造解析法を提案し、並列分散計算機環境においてプロトタイプを実装した。本論文では、組立構造解析法の並列分散環境におけるシステム構築について述べ、数千万自由度を有する実プラント冷却系統への適用例を示す。

Unexpected accidents such as oil-tank fires caused by the earthquake and breakage of pipes of nuclear plants have occurred over the past several years. Higher reliability is thus now increasingly expected to maintain the safety of infrastructures. We have been intensely focused on the construction of an analysis system called the "three-dimensional virtual vibration testbed," which is a numerical simulation system for a nuclear plant which considers the interconnection of machines, pipes, buildings, and their foundations under real operating conditions. In this paper, the "part-wise analysis method" is proposed in which each structural component is treated independently and analyzed as an assembly structure. Further, the system configurations in a parallel distribution environment are described. This study shows one of the successful examples of the application of this method to a nuclear-plant cooling system that has tens of millions of degrees of freedom.