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鬼沢 邦雄; 柴田 勝之*; 鈴木 雅秀
Proceedings of 2005 ASME/JSME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2005), 12 Pages, 2005/07
原子炉圧力容器に対する加圧熱衝撃事象においては、内面肉盛溶接材と母材との境界で、熱膨張係数の違いにより応力の不連続が生じる。健全性評価のための破壊力学解析においては、この境界付近に存在するき裂に対しては、応力不連続を考慮して応力拡大係数を算出する必要がある。確率論的破壊力学解析においては、膨大な数の破壊力学解析を実施するため、この算出に時間をかけずに、かつ精度の高い手法が必要である。このため、半楕円表面き裂に対する応力不連続に対応できる無次元化応力拡大係数を作成した。この無次元化応力拡大係数は、3次元モデルによるFEM解析から求めた。表面点では、表面付近内部の応力拡大係数から外挿して求める。この無次元化応力拡大係数を用いて、表面及び最深点における応力拡大係数を精度よく、短時間で算出できる。
高橋 健司; 井上 和彦; 伊藤 啓; 藤田 隆史*
Proceedings of 2005 ASME/JSME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2005), 8 Pages, 2005/07
高速炉プラントの設計・建設コストの低減と信頼性の向上を目的として、原子炉建屋全体を対象とする「建屋全体3次元免震技術」、および、建屋は水平免震とし、原子炉周りの重要機器に対して上下方向免震が可能な「機器上下免震技術の開発」を平成12年度から実施しており、その開発計画、免震システムへの要求条件をまとめ、開発を実施した装置候補の概要,装置の選定,確証試験計画と試験成果,さらに装置の実プラントへの適用について発表する。
笠原 直人; 安藤 昌教; 伊藤 啓; 田中 良彦; 柴本 宏; 井上 和彦
2004 ASME/JSME PVP Conference, p.25 - 32, 2004/07
高速炉の実用化には、安全性と経済性に優れたプラントシステムの開発が不可欠である。そのため、核燃料サイクル開発機構と日本原子力発電は、共同でこのような要件を満たすプラント像の創出に向け、「FBRサイクル実用化戦略調査研究」を実施している。そのなかで、高温、低圧、薄肉構造等高速炉の特性を考慮した合理的な構造設計技術の確証及びそれらを踏まえた構造設計基準体系の確立が、経済性を向上させるうえでの枢要課題の一つとして摘出されている。これを受けて、実用化高速炉のプラント機器の特徴を活かし、合理的な設計を可能とする「実用化高速炉構造設計基準(略称 FDS:Fast Reactor Structural Design Standard)策定のための研究開発を実施している。主要開発課題は、機器の使用条件に応じて合理的健全性評価を行うための「破損クライテリアの高度化」、高温機器の非弾性変形を精度よく評価するための「非弾性設計解析に関する指針」、及び高温低圧条件での支配荷重を設定するための「熱荷重設定に関する指針」の整備である。
田中 良彦; 柴本 宏; 井上 和彦; 笠原 直人; 安藤 昌教; 伊藤 啓
2004ASME/JSME PVP Conference, p.53 - 60, 2004/07
高速炉の特徴を考慮すると、設計に非弾性解析を導入して構造に生ずるひずみを合理的に評価した上で、その値が許容値を下回るようなプラント設計を行うことができれば、高度な安全性及び経済性を両立できる可能性が高い。そこで実用高速炉のための新しい構造設計基準(FDS)開発の一環として、非弾性解析による設計を実現するために必要となる"非弾性設計解析に関する指針案"の開発を進めている。現在までに次のとおり同指針案の基本的考え方を定めた。(a)実挙動のノミナル値よりもむしろ保守的な解析結果を得ることを重視する。(b)適用範囲を明確に定義する。また、解決すべき5課題を摘出し、下記のとおりに着手している。1)指針の適用範囲;設計上重要な2箇所を設定した 2)構成則の選定;2直線近似の移動硬化則(降伏曲面移動量補正オプション有り)を選定した 3)負荷履歴効果が解析結果に及ぼす影響の保守的な見積もり;履歴の影響を保守側に抱絡する方法を検討中である 4)非弾性解析に適したラチェット及びクリープ疲労損傷評価法;ひずみ解析値の保守性を活用した評価法を暫定した 5)解析の品質検査及び一般則に対する補足の役目を果たす例題;2)
4)の検討過程の試解析を基に例題を作成する
笠原 直人; 長谷部 慎一; 小林 澄男; 安藤 昌教; 川崎 信史; 森田 博*
2004 ASME/JSME PVP Conference, P. 2986, 2004/00
Na温度変動に対する高サイクル熱疲労の現象解明とそれに基づく機構論的評価法の検証を目的として、温度変動の周波数特性を精密に制御できる熱疲労Na試験装置(SPECTRA)の開発を行った。装置開発にあたっては次の性能達成を目標とした。目標性能(1): 周波数をパラメータに正弦波状の温度変動を一定流量の条件下で制御できる。目標性能(2): 荷重条件の不確定性を排除した制度の良い強度データを得るため、軸対称な温度変動を試験体に与えることができる。目標性能(3): 1体の試験体でき裂の発生から進展までのデータを効率良く取得できる。また、実プラントで生じるようなランダム変動での特性を評価する一歩として、単一波だけではなく重畳波の温度変動を与えることを可能とする。
Harding; 北村 隆文; 大内 祐一朗; 山本 清明; 三浦 靖
ASME/JSME PVP Conference, 0 Pages, 1999/00
日本の高速増殖原型炉もんじゅの開発は、我が国の海外エネルギーへの依存を減らす一つのステップである。動力炉・核燃料開発事業団(PNC)から新しく組織替えされた核燃料サイクル開発機構(JNC)は、高速増殖炉開発に従事してきた。JNCは規則に基づく試験を実施することにより、安全輸送を保証してきた。仮想的な厳しい事故条件の下での輸送容器の性能を評価するために、詳細な有限要素法解析が米国のサンディア国立研究所の協力により実施されてきた。本報告書は、B型のもんじゅ新燃料輸送容器の非降伏面への9メートル水平落下試験のABAQUS/Explicitコードを用いた解析結果を紹介し、試験結果と解析結果の比較を示すものである。
北村 隆文; 大内 祐一朗; 山本 清明; 三浦 靖; Harding
ASME/JSME PVP Conference, 0 Pages, 1999/00
1995年に神戸で発生した重大な地震は、その発生確率か非常に低いものの、このような厳しい事故環境における輸送物の性能を評価するきっかけとなった。これらの厳しい事故評価の第一段階として、サイクル機構は、米国サンディア国立研究所と共同で、仮想の橋桁落下による圧潰事故条件として一連の平面歪みによる大変形有限要素解析を実施した。本報告書は、ABAQU/Explicit有限要素解析コードを用いて、1500トンのコンクリート製橋梁とアスファルト道路間に、トラックに積載されたもんじゅ新燃料用B型輸送物が挟まれることを想定した、規制外の圧潰事故に対する解析結果を示すものである。
北村 隆文; 大内 祐一朗; 山本 清明; 三浦 靖; Harding*
ASME/JSME PVP Conference, 0 Pages, 1999/00
1995年に神戸で発生した重大な地震は、その発生確率が非常に低いものの、このような厳しい事故環境におけ輸送物の性能を評価するきっかけとなった。この厳しい事故評価の第二段階として、サイクル機構は、米サンディア国立研究所と共同で、1500トンのコンクリート製橋桁とアスファルト道路間に、トラックに積載されたもんじゅ新燃料用B型輸送物が挟まれるような、仮想の橋桁落下による圧潰事故条件について、詳細な三次元有限要素解析を実施した。解析結果では、一次密封容器による2つの密封境界及び個々の燃料ビンの被覆管は、それらの構造健全性を維持することが示された。
和田 雄作; 浅山 泰; 笠原 直人; 長谷部 慎一
1995 ASME/JSME Joint PVP Conference, ,
繰返し熱応力に対する溶接継手の構造設計法は、従来の圧力容器の耐圧設計と比較して、大きく性格を異にする。耐圧設計では、基本的には溶接継手は母材と同等と引張およびクリープ強度を有せば良かった。「もんじゅ」の継手も基本的にはこの思想の流れにあったが、繰返し熱応力を考慮し、応力の厳しい部位には溶接部を設けないということで現実な対応を図った。この論文では原子炉容器液面部の縦シーム継手を想定して、これまでに別々に実施されてきたSUS304の溶接継手に関する材料試験とその評価結果および構造物熱過渡試験とその評価結果を初めて横並びにして、同一の評価手法により総合的に検討を実施したものである。これによって、永田らが提案した成果を一歩進めて、継手のタイプ(溶接線の方向)から、横継手と縦継手とに区分し、それぞれに入ってひずみ集中の係数の与え方を定めた。
笠原 直人; 菊池 政之
1995 ASME/JSME PVP CONFERENCE, ,
事業団内の溶接継手の材料試験研究により、力学的モデルによる溶接継手の精緻なクリープ疲労強度評価が可能となった。一方、高速炉の高温構造設計基準では各国とも溶接継手の評価に強度減少係数を使用している。そこで、過渡熱応力を受ける構造物中の溶接継手は、板厚内の歪み再配分母材と溶接金属の冶金的不連続、および溶接ビード端の応力集中により強度が低下する。よって各々の挙動を評価可能な弾性追従モデルを提案した2種類の熱過渡強度試験によりモデルの検証を行った結果、高速炉機器の精緻な評価を行える見通しが得られた。
森下 正樹; 堂崎 浩二
1998 ASME/JSME Joint PVP Conference, ,
米国機械学会と日本機械学会の共催で開催されるPVP会議(平成10年7月,サンディエゴ)において,もんじゅナトリウム漏えい事故のうち温度計の流力振動に着目したパネルセッションが企画されており,本件はこれに対応するものである。全4件(事故全体概要,流力振動,疲労破損,温度計改良と設計基準)論文構成のうち,本件は第1報に当たる。ナトリウム漏えい事故時の経緯,原因究明作業のあらまし,温度計設計の問題点,並びに改良温度計の設計の考え方と温度計設計基準の概要について紹介する。
森下 正樹; 和田 雄作
1998 ASME/JSME Joint PVP Conference, ,
米国機会学会と日本機会学会の共催で開催されるPVP会議(平成10年7月,サンディエゴ)において,もんじゅナトリウム漏えい事故のうち温度計の流力振動に着目したパネルセッションが企画されており,本件はこれに対応するものである。全4件(事故全体概要,流力振動,疲労破損,温度計改良と設計基準)の論文構成のうち,本件は第3報に当たる。流力振動による温度計の高サイクル疲労破損について,疲労損傷解析及び破壊力学解析の方法と結果を述べている。100%流量条件でインライン振動が発生したが,き裂は一たん停留した。その後,流量変動時や40%流量時に振動が生じるようになり,最終破談に至った。