Full scale seismic simulation of a nuclear reactor with parallel finite element analysis code for assembled structure

アセンブリ構造解析コードによる原子炉のフルスケール耐震シミュレーション

山田 知典

Yamada, Tomonori

原子力施設の詳細な耐震シミュレーションを可能とするアセンブリ構造解析ソルバーを開発している。原子力施設は巨大なアセンブリ構造物であるため、解析コード内では複数の部品をつなぎ合わせる必要がある。一般には行列の3重積を行う必要があるが大規模解析では計算機資源の問題で不可能である。このため、われわれは部品単位で行列の3重積を行うコードを開発し、現行の計算機資源でシミュレーションを可能とした。解析例として1000以上の部品から構成される原子炉を対象とした耐震シミュレーションを行った。

CCES/JAEA has been developing a finite element analysis code for assembled structure to accurately evaluate the structural integrity of nuclear power plant in its entirety under seismic events. Because nuclear power plant is very huge assembled structure with tens of millions of mechanical components, the finite element model of each component is assembled into one structure and non-conforming meshes of mechanical components are bonded together inside the code. The main technique to bond these mechanical components is triple sparse matrix multiplication with multiple point constrains and global stiffness matrix. In our code, this procedure is conducted in a component by component manner, so that the working memory size and computing time for this multiplication are available on the current computing environment. As an illustrative example, seismic simulation of a real nuclear reactor with one thousand mechanical components was conducted.