鉄筋コンクリート耐震壁に対する等価線形解析の適用性検討; 原子炉建屋耐震壁終局応答試験の三次元有限要素法シミュレーション解析

市原 義孝*; 中村 尚弘*; 森谷 寛*; 堀口 朋裕*; 崔 炳賢

日本原子力学会和文論文誌, 21(1), p.1 - 14, 2022/03

AA2020-0911.pdf:8.99MB

https://doi.org/10.3327/taesj.J20.038

本研究は、鉄筋コンクリート構造物の非線形性の影響を近似的に等価線形解析手法による地震応答解析で評価することを目的に、1996年にOECD/NEAによる国際解析コンペで使用された原子炉建屋耐震壁終局応答試験の三次元有限要素法によるシミュレーション解析を実施した。耐震壁の等価剛性及び等価減衰は、日本電気協会が提案するトリリニア型スケルトンカーブ、Cheng et al.が提案する履歴曲線より求め、せん断ひずみ調整ファクターは感度解析より0.70に決定した。その結果、せん断ひずみ=2.010程度までの試験体上部の卓越振動数,最大応答加速度,最大応答変位,慣性力-変位関係,床応答スペクトルを良く再現できることを明らかにした。本報における等価線形解析は、=4.010程度の終局破壊時の最大応答変位を過小評価している。このため、破壊直前の急激な変位の増大を含む試験結果の評価に本手法を適用する場合は、その適用性に十分留意する必要がある。

ITERトカマクの耐震性評価にかかわる振動試験計画

武田 信和; 中平 昌隆

JAERI-Tech 2004-073, 59 Pages, 2005/01

JAERI-Tech-2004-073.pdf:11.36MB

ITERトカマクは異なる運転温度の機器からなり、その温度差による熱変形を許容するために、支持脚に柔軟性を持たせている。このような構造上の特徴から、ITERトカマクは複雑な振動挙動を示すことが予想され、耐震設計においてはこの点について十分に考慮する必要がある。このような構造はこれまでに例がないため、耐震設計に用いる数値解析モデルを事前に実験により検証することが必要不可欠である。特に、支持構造については板バネとボルト等からなる複雑な構造体であり、その機械的特性の把握は重要である。本報告は、ITERトカマクの耐震設計に必要となる一連の振動試験計画について、その全体計画を示すものである。トカマク全体の振動特性を把握するための試験は、可能であれば実規模の試験体を用いて行うことが望ましいが、試験設備の制約から縮小試験体を用い、スケール則を適用して試験結果を解釈する。また、スケール則が適用できない現象である減衰特性については、支持脚の実規模試験体を用いて試験を実施する。さらに、真空容器縮小試験や支持脚小型縮小試験といった、その他の補完的な試験も合わせて計画されている。

Aging deterioration test of seismic isolation applied to fusion experimental reactor

武田 信和; 中平 昌隆; 角舘 聡; 高橋 弘行*; 柴沼 清; 矢花 修一*; 松田 昭博*

Proceedings of 9th World Seminar on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures (CD-ROM), p.299 - 306, 2005/00

核融合実験炉であるITERは、設計地震動を越える地震に対しても十分なマージンで健全性を確保するために、積層ゴムの使用を計画している。原子力分野での利用においては、25MPaの面圧の使用経験しかなく、ITERのように10MPaに及ぶ高面圧については実績がない。したがって、高面圧の積層ゴムの設計データは十分になく、詳細な特性評価が必要である。経年変化後の耐久試験の結果から、40年の経年変化後にも積層ゴムは400サイクルまでは安全に使用できることが確証された。一方、残留変形は246サイクル目に確認され、これは、剛性のような巨視的な機械的特性が変化するよりも十分に早く残留変形が観測可能であることを意味する。したがって、定期的な目視点検によって破断の徴候を察知することで、供用中の積層ゴムの破断を予防することが可能である。

国際熱核融合実験炉(ITER)における高面圧型免震要素の特性評価研究; 小中規模免震要素試験(委託研究)

高橋 弘行*; 中平 昌隆; 矢花 修一*; 松田 昭博*; 大鳥 靖樹*

JAERI-Tech 2001-064, 111 Pages, 2001/11

JAERI-Tech-2001-064.pdf:8.96MB

国際熱核融合実験炉(ITER)では、建屋基礎盤の面積に比して支持重量が大きく、また配置性の観点から免震要素の個数が制限されるため、7.35MPa~14.7MPa程度の面圧の「高面圧型免震要素」の使用が検討されている。これまでも、原子力施設への免震導入に関して、2.45MPa~4.90MPa程度の面圧を中心に数多くの研究が行われてきたため、高面圧型免震要素に対する設計用のデータは十分に整っているとは言えない。このため、使用される高面圧条件下における積層ゴムの種々の力学特性・強度特性を評価し、設計用データの蓄積を図る必要がある。平成9年度から平成11年度にわたり高面圧型免震要素の特性評価研究として、小中規模の免震要素を中心に試験を実施した。本研究ではこの成果をまとめて報告する。

Design and validation test of seismic isolation for ITER

中平 昌隆; 武田 信和; 高橋 弘行*; 薬研地 彰*; 圷 陽一; 多田 栄介; 矢花 修一*

Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 10 Pages, 1999/00

国際熱核融合実験炉(ITER)は、日・米・欧・露の4極による国際協力のもと工学設計が進められて、直径・高さともに約30~40m、重量約50,000tという大型の装置である。ITERでは、炉内構造物や超伝導磁石などさまざまな機器が400~-270Cという幅広い異なる温度で運転され、その熱膨張あるいは収縮による相対変位を吸収するために各装置の重力支持脚は水平方向に柔軟な構造となっている。このように重量物を柔軟支持で支える構造は通常見られず、その動的応答等は複雑である。また、設計上0.2Gを超える地震力に対しては、免震により対処しなければならない。この時免震要素は高面圧下での使用となり、実績は少ない。本論文は、柔軟支持をもつトカマク構造体の動的応答性状、積層ゴム免震要素の性能試験並びにトカマクの縮小モデルを用いた振動試験の概要について述べる。

Seismic study of High-Temperature Engineering Test Reactor core graphite structures

伊与久 達夫; 稲垣 嘉之; 塩沢 周策; 西口 磯春*

Nuclear Technology, 99, p.158 - 168, 1992/08

https://doi.org/10.13182/NT92-A34686

高温工学試験研究炉(HTTR)の炉心は、炉心支持構造物の上に黒鉛ブロックを積重ねた構造である。HTTR炉心の耐震設計は安全評価上重要な項目の一つであり、動的評価を行う必要がある。このため、原研では、炉心の地震応答を解析するためのSONATINA-2Vコードを開発した。本コードは、炉心部を対象にモデル化しており、炉床部を詳細に考慮していない。このため、本コードの検証及び炉心部と炉心支持部の相互干渉特性を明らかにするために、1/2スケール垂直断面モデル耐震試験及び実寸7カラムモデル耐震試験を実施した。本コードで得られる応答値は実験値と良く一致しており、コードの妥当性を確認した。更に、実寸7カラムモデル耐震試験に基づいて、ブロック衝突力等の応答の最大値は、炉心部と炉床部の干渉効果を受けないことを明らかにした、本コードを炉心耐震解析で十分使用できることを示した。

水平二次元炉心模型による高温ガス炉の炉心耐震試験と解析

幾島 毅; 本間 敏秋*

JAERI-M 88-085, 223 Pages, 1988/05

JAERI-M-88-085.pdf:6.84MB

ブロック状燃料から構成された高温ガス炉炉心が、地震に対して十分な耐力を有することをあきらかにするため耐震試験と解析についてまとめたものである。試験は炉心の水平断面の一層燃料群と側方固定反射体群から構成された水平2次元炉心の1/2縮尺模型を用いて実施した。得られた成果の主要なものを報告する。

ブロック型燃料高温ガス炉炉心の地震応答特性,IV; 2次元炉心模型による実際の炉心の応答特性の推定

幾島 毅; 本間 敏秋*

日本原子力学会誌, 27(2), p.145 - 158, 1985/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.27.145

本報告書は、ブロック型燃料高温ガス炉炉心の耐震性を明らかにするために実施された2次元炉心模型による耐震実験とその解析結果をもとに、実際の炉心の地震応答特性について論じたものである。次の内容について記述されている。(1)相似則の導出および相似則を使用して模型実験結果から実際の炉心の応答値の推定方法、(2)垂直2次元炉心模型および水平2次元炉心模型による実験結果から実際の3次元炉心の地震応答特性の推定、(3)耐震上好ましい炉心構造の検討。

垂直2次元炉心模型による高温ガス炉炉心耐震試験と解析

幾島 毅; 本間 敏秋*

JAERI 1282, 68 Pages, 1983/02

JAERI-1282.pdf:3.43MB

ブロック状燃料から構成された高温ガス炉祖新は、地震に耐力を有するか否か十分に明らかではないので、高温ガス炉が高地地震地域に建設せれる場合には、十分に耐震性を明らかにする必要がある。本報告は炉心の垂直断面を取出し、2次元炉心モデルによって炉心の地震挙動を明らかにするための1/2縮尺モデルによる耐震試験と解析について述べている。得られた結果の要約は次の通りである。(1)側方固定反射体を柔支持した場合、剛支持に比較してコラム変位は大きくなるが、衝突力は小さくなる。(2)ダウェルに加わる力は、剛支持の場合の方が柔支持よりも小さい。(3)地震波などのランダム波による最大衝突力は正弦波の場合の60%以下である。(4)コラムの応答特性について、試験結果と解析結果は良く一致した。(5)コラムの変位は炉心周辺よちも炉心中央で小さい。一方、衝突加速度は、この逆となる。

高温ガス炉炉心の1コラム模型による耐震試験と解析

幾島 毅; 石塚 宏*

JAERI-M 9265, 90 Pages, 1981/01

JAERI-M-9265.pdf:3.13MB

黒鉛ブロックから構成された多目的高温ガス実験炉炉心の耐震研究の第1段階として、炉心構成要素であるブロックを積み上げたコラムの1/2縮尺模型の耐震試験と解析についての報告書である。得られた結果は次の通りである。(1)コラムはブロックのロッキング運動に起因するソフトスプリング特性を有する。また、ギャップによるがた系のハードスプリング特性を有する。コラムは非線形の共振特性を有し、跳躍を伴なった履歴現象を示す。(2)加振振幅の増加に従って、コラムの共振振動数は降下する。(3)加振加速度の増加に従って、衝撃力は増加する。(4)ギャップ幅の増加に従って、衝撃力は増加する。(5)地震波入力に対する応答値は正弦波のそれの40~70%である。(6)コラムの減衰定数は約30%であり、コラムの振幅の増加に従って増加する。(7)コラムの変位と衝撃力の実験値と解析値は良い一致をみた。なお、本報告書は1コラム耐震試験に関する総合報告書である。