ナトリウム冷却高速炉の原子炉構造設計最適化手法構築に向けた熱過渡荷重に対する影響因子のパラメーター解析の自動化

Automatization of parametric analyses of influence factor on load derived from thermal transient in design optimization method for plant structure in sodium-cooled fast reactor

菊地 紀宏  ; 森 健郎 ; 岡島 智史 ; 田中 正暁  ; 宮崎 真之

Kikuchi, Norihiro; Mori, Takero; Okajima, Satoshi; Tanaka, Masaaki; Miyazaki, Masashi

原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉における熱過渡荷重と地震荷重に対する原子炉容器胴部の板厚の最適解を得るためのプロセスを代表例題として設定し、炉構造設計最適化手法を整備している。熱過渡荷重に対する原子炉容器の耐性は、ナトリウム冷却高速炉の構造健全性に関する安全性評価の重要な要因のひとつである。地震による機械荷重のような異なる破損メカニズムに対して共通した尺度となるように、熱過渡に対する機器の破損確率を、目的関数の要素を構成する変数の1つとして、設定した。設定した熱過渡荷重による破損確率の評価に用いる熱過渡荷重分布を求めるために、プラント動特性解析コードによるパラメーター解析を実施する。最適解を得るためには、設計変数の条件を変更して、相当回数のパラメーター解析を実施する必要がある。設計検討において、最適化に要する時間を短縮する必要があることから、まずは、時間のかかるこのパラメーター解析の自動化方法を検討し、最適化プロセスに実装した。

In JAEA, the design optimization method for plant structure has been developed on the process to output optimal solution of the thickness of reactor vessel wall against thermal transient and seismic loads in a SFR as a representative problem. Resistance characteristic of the wall on the load derived from thermal transient is one of the most important factors for safety estimation on the structural integrity. Failure probability of components against thermal transient was set to one of variables in the objective function for a common scale to compare with other variables in different failure mechanisms. In the iterative process to achieve the optimal solution, a number of evaluations to measure the influence on the load derived from thermal transient was necessarily conducted. More reduction of required time for evaluations is desired. To perform the iterative evaluation process efficiently, the automatization of parametric analyses was implemented in the optimization process.