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報告書

JMTR・UCL系統冷却塔の健全性調査

大戸 勤; 浅野 典一; 川俣 貴則; 箭内 智博; 西村 嵐; 荒木 大輔; 大塚 薫; 高部 湧吾; 大塚 紀彰; 小嶋 慶大; et al.

JAEA-Review 2020-018, 66 Pages, 2020/11

JAEA-Review-2020-018.pdf:8.87MB

令和元年9月9日の台風15号の強風により、JMTR(材料試験炉)にある二次冷却系統冷却塔の倒壊事象が発生した。その倒壊に至った原因調査及び原因分析を行い、4つの原因が重なって起こったことが特定された。これを受け、JMTR内にある二次冷却系統冷却塔と同時期に設置された木造の冷却塔であるUCL(Utility Cooling Loop)系統冷却塔の健全性調査を行った。健全性調査項目は、UCL系統冷却塔の運転状態の把握、UCL冷却系統の構造材料の劣化状態、点検項目及び点検状況、過去の気象データの確認である。この調査結果から、当該設備を安全に維持・管理するため、点検項目の改善、UCL系統冷却塔の構造材料である木材の交換・補修計画及び今後のUCL系統冷却塔の使用計画を策定するとともに、既存UCL系統冷却塔に代わる新規冷却塔の更新計画を策定した。本報告書はこれらの健全性調査の結果をまとめたものである。

論文

平成23年東北地方太平洋沖地震後の東海再処理施設の健全性に係る点検・評価の結果について

中野 貴文; 佐藤 史紀; 白水 秀知; 中西 龍二; 福田 一仁; 立花 郁也

日本原子力学会誌, 57(1), p.14 - 20, 2015/01

平成23年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震では、日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設(東海再処理施設)のある茨城県東海村において震度6弱の地震を観測した。本地震では、東海再処理施設の設計時の想定を超える地震動が観測されたが、建物・構築物及び設備に与えた影響について詳細な点検や地震応答解析及び両者の結果を踏まえた総合評価を行った結果、本地震後の東海再処理施設の健全性について問題ないと判断した。その結果について報告する。

論文

免震構造物の維持管理手法の検討,3; 再処理施設ユーティリティ施設における積層ゴムの静的変形傾向

山崎 敏彦; 瓜生 満; 中西 龍二; 川井 伸泰*; 橋村 宏彦*

日本建築学会2005年度大会学術講演梗概集, p.847 - 848, 2005/09

東海再処理施設 ユーティリティ施設建家(以下、再UC)に構築した地震観測及び免震層モニタリングシステムで観測された免震部材の変形データの整理を行った結果、水平・鉛直方向の変形は、免震層の環境温度依存性が大きいことが確認できた。また、クリープ変形量は、データ計測期間は短いものの再UCと既存建物とで同様な傾向を示した。但し、これら変形データの収集は長期間継続する必要があり、また、積層ゴム別置試験体の物性値の経年変化傾向とも比較して、免震建物の維持管理を行う上での一つの比較データとしていく必要がある。

論文

天然ゴム系積層ゴムの基本物性について,1; 低面圧下における積層ゴムの応力分布特性

中西 龍二; 瓜生 満; 山崎 敏彦

日本建築学会2005年度大会学術講演梗概集, p.757 - 758, 2005/09

これまでの実験結果から、積層ゴムの剛性は、単純な直列バネのモデルでは説明できないこと、体積弾性率Ebは層数によって大きく変化することが分かっている。今回、一次形状係数S1=10とし、層数をパラメータとした試験体を用いて、圧縮時の積層ゴムの応力分布を測定した。測定結果は中央から最外縁まで、ほぼ2次曲線上に分布しており、ほぼ理論通りの応力分布となっていることを確認した。

口頭

茨城県沿岸部の地盤構造に起因するやや長周期地震動特性,3

中西 龍二; 山崎 敏彦; 瓜生 満; 永野 正行*; 武村 雅之*

no journal, , 

長周期構造物の耐震性検討時には、建設サイトにおけるやや長周期地震動の評価が重要となる。地震動評価を行ううえでは、当該地域で想定される地震動と同じ震源域で発生した地震観測記録を分析・調査し、シミュレーション解析を行うことが有効である。そこで、本報(その3)では、想定される地震動と同じ震源域かつ規模が比較的大きい2005年10月19日茨城県沖の地震(M6.3)の観測記録を分析し、東海地域周辺のやや地震動特性を検討するとともに、3次元シミュレーション解析で必要な震源パラメータの設定及び深部地盤モデルを構築した。

口頭

茨城県沿岸部の地盤構造に起因するやや長周期地震動特性,4

永野 正行*; 武村 雅之*; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 中西 龍二

no journal, , 

長周期構造物の耐震性検討時には、建設サイトにおけるやや長周期地震動の評価が重要となる。地震動評価を行ううえでは、当該地域で想定される地震動と同じ震源域で発生した地震観測記録を分析・調査し、シミュレーション解析を行うことが有効である。そこで、本報(その4)では、想定される地震動と同じ震源域かつ規模が比較的大きい2005年10月19日茨城県沖の地震を対象に3次元波動伝播解析を行った。前報(その3)の地盤モデルをベースにモデルの修正を行うことで、茨城県沿岸部(東海・大洗)や周辺地域で観測されたやや長周期地震動がおおむね良好に再現できており、やや長周期地震動の評価を行ううえで有用な地盤モデルが得られた。

口頭

免震建家の地震時損傷確率評価,1; 擁壁との衝突を考慮した地震応答解析

中西 龍二; 山崎 敏彦; 瓜生 満; 遠藤 学*; 今塚 善勝*; 吉田 伸一*

no journal, , 

免震建家では入力地震動の増加に伴い免震層の変形が大きく進み、一方、上部構造物の応答増幅が少ないことから、損傷度評価においては一般に免震層の評価が重要となる。しかし、既往の研究でも指摘されている通り、免震建家の周囲に設けられているクリアランスの設定によっては免震層が損傷に至る前に免震層周囲の擁壁と衝突し、建家が損傷する可能性がある。そこで、免震建家の損傷確率評価に資するため、(その1)では擁壁との衝突を考慮した地震応答解析を実施し、擁壁特性が免震建家の応答に与える影響を検討した。検討結果、本ケースでは、擁壁との衝突が生じる地震動レベルは建家の損傷(層間変形角1/60)が生じるレベルより小さく、上部建家が損傷に至るより早く擁壁との衝突が生じた。また、擁壁と衝突した場合でも、擁壁剛性をある程度確保すれば免震層(積層ゴム)の最大応答変位を抑制できること,建家1階の層間変形角が擁壁剛性が非常に小さい場合を除き、擁壁剛性の影響を受けないことがわかった。

口頭

免震建家の地震時損傷確率評価,2; 擁壁との衝突を考慮したフラジリティ曲線の算定例

中西 龍二; 山崎 敏彦; 瓜生 満; 遠藤 学*; 今塚 善勝*; 吉田 伸一*

no journal, , 

免震建家の地震応答評価では免震層の非線形性を考慮することが前提となるため、免震建家の地震時損傷度評価においては、非線形応答解析に基づく詳細法を用いる必要がある。(その2)では、(その1)の解析結果を踏まえて擁壁との衝突を考慮した免震建家のフラジリティ曲線を詳細法に基づく評価例を示した。今回評価対象とした免震建家のフラジリティは衝突の発生と積層ゴムの損傷が支配的となったが、両者はほぼ同程度のフラジリティを有しており、リスク評価上の観点からは合理的な結果であった。ただし、今回の検討では衝突が発生した時点で建家が損傷すると保守的に仮定したため、実際より低めのフラジリティを与える結果であったと考えられるが、衝突により生ずるパルス的な応答加速度に対する影響評価は今後の研究課題である。なお、フラジリティ曲線の傾きが急勾配となり、地震動の大きさがあるレベルを超えると急激に損傷確率が大きくなる特性を示していることには注意が必要である。

口頭

地震継続中における免震建物の固有振動数の変動評価

桐田 史生; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 中西 龍二

no journal, , 

筆者らは、構造ヘルスモニタリングに資するために、地震継続中における建築物の固有振動数の変動を評価する適応回帰型カルマンフィルタを開発した。これまで、本手法の有効性を数値解析においては示したが、実建築物での適用事例が乏しく、実測記録を用いた解析においてその有効性を示せていなかった。本論文では、原子力機構内の建築物で得られた地震観測記録に対して適応回帰型カルマンフィルタを適用し、地震継続中における固有振動数の変動を評価した事例を示した。その結果、地震継続中における対象建物の固有振動数の変動を捉え、加速度振幅に応じた固有振動数の応答振幅依存性を確認した。さらに、伝達関数を用いた手法で算出した評価結果と比較することで、実建築物への適用に関する適応回帰型カルマンフィルタの有効性を示した。

口頭

免震建物の地震時における固有振動数の振幅依存性に関する考察

桐田 史生; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 中西 龍二

no journal, , 

建築物の構造健全性の評価指標として固有振動数が数多くの研究で用いられている。しかし、固有振動数には非線形性等に起因する振幅依存性があることが知られており、その性質を的確に把握しなければ、地震等により固有振動数の変動が生じた際に、その変動が損傷に由来するものかを適切に評価することが困難となる。本研究では免震建物で得た地震観測記録を用い、地震時における固有振動数の振幅依存性に関する評価・考察を行った。その結果、対象建物の固有振動数と加速度応答には相関性があることを確認し、さらに、加速度応答が低い場合では両者の相関が安定している一方で、加速度応答が増加するとその関係性が崩れ、固有振動数が大きく変化することを把握した。

口頭

平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震における免震建物の固有振動数の変動評価

桐田 史生; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 中西 龍二; 小嶋 慶大

no journal, , 

2011年3月11日に発生した平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震とその余震により、原子力機構が所有する免震建物において数多くの強震動記録が得られた。これらの地震記録に対して、筆者らが開発した適応回帰型カルマンフィルタを適用し、地震時における免震建物の固有振動数の変動を把握するとともに、本震及び余震前後の弱震動記録を用いて固有振動数の変化に関する考察を行った。その結果、免震部材の特性について、本震及び余震における経時変化を評価することができ、さらに本震及び余震前後での弱震動記録による固有振動数の評価結果から、本震及び余震による免震部材の特性変化について把握することができた。

口頭

免震構造物の地震応答特性に関する研究; 平成23年東北地方太平洋沖地震における地震観測シミュレーション,2

中西 龍二; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 桐田 史生; 小嶋 慶大

no journal, , 

本報(その1)に引き続き、平成23年東北地方太平洋沖地震において得られた大地震時の地震観測記録を用いて、上下方向の観測記録の分析及び地震観測シミュレーションを行い、大振幅時の免震構造物の上下動応答特性について検討を行った。上下方向の変位時刻歴の比較において、ロッキングの影響とも考えられる傾向を示しており、今後の分析・検討課題ではあるが、貴重なデータが得られた。また、免震構造物の上下方向減衰定数を検討した結果、免震層に約10$$sim$$20%程度とすれば、観測記録と整合する結果となり、これまで実施している中小地震観測記録による検討結果とおおむね整合的であった。

口頭

免震構造物の地震応答特性に関する研究; 平成23年東北地方太平洋沖地震における地震観測シミュレーション,1

橋村 宏彦; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 中西 龍二; 桐田 史生; 小嶋 慶大

no journal, , 

免震構造物の上下動地震応答特性に関して、これまで中小地震観測結果の分析・解析を中心に検討を進めてきたが、平成23年東北地方太平洋沖地震により大地震時の地震観測記録が得られたので、大地震時の免震構造物の応答特性を把握するため、シミュレーション解析を実施し、免震構造物の地震応答特性の検討を行った。(その1)では、対象建物及び地震観測システムの概要を述べるとともに水平方向の観測記録の報告を行い、水平方向において、解析結果は観測結果の傾向をよく表現できており、設計時の諸元は適切であることを確認した。

口頭

平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震前後における免震建物の固有振動数の長期評価

桐田 史生; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 中西 龍二; 小嶋 慶大

no journal, , 

平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震(以下、「本震」という。)とその余震により、原子力機構が所有する免震建物において、その固有振動数が大きく変動し、特に本震の後、固有振動数が地震前に比べて低下していることを確認した。本論文では、本震後、約1年間の地震観測記録を用いて、免震建物の固有振動数の長期的な評価を行った。その結果、対象建物においては本震以降、数多くの中小地震を経験しているが、免震装置の振動特性への影響はほとんど見られないことを把握することができた。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーに関する性能評価,1; 鉛ダンパー試験概要及び振動数依存性評価試験

橋村 宏彦; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 中西 龍二; 桐田 史生; 小嶋 慶大

no journal, , 

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーについて、基本性能(降伏荷重,水平剛性)及び残存性能を確認するために「基本性能評価試験」及び「エネルギー吸収量評価試験」を行った。また、水平剛性の振動数依存性を把握するために「振動数依存性評価試験」を実施した。本報では鉛ダンパーの試験概要及び振動数依存性評価試験の結果について整理し、振動数依存性評価試験の結果から、鉛ダンパーの水平剛性に関して振動数依存性があること、特に加力直後の水平剛性には明瞭な振動数依存性があることを確認した。さらに、設計用の水平剛性に比べて瞬間的に3倍から4倍程度の値になっていることを確認した。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーに関する性能評価,2; 基本性能評価試験及びエネルギー吸収量評価試験

桐田 史生; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 中西 龍二; 小嶋 慶大

no journal, , 

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーについて、基本性能(降伏荷重,水平剛性)及び残存性能を確認するために「基本性能評価試験」及び「エネルギー吸収量評価試験」を行った。また、水平剛性の振動数依存性を把握するために「振動数依存性評価試験」を実施した。本報では鉛ダンパーの基本性能評価試験及びエネルギー吸収量評価試験の結果について整理し、3.11地震を経験した鉛ダンパーに関して、降伏荷重については建設時に比べて特に変わりないが、水平剛性については13%程度低下している可能性がある。また、エネルギー吸収量については新規鉛ダンパーとほぼ同等の性能を持っていることを確認した。また、切欠きの有無による鉛ダンパーの性能においては、降伏荷重については切欠きの程度によって低下しているが、水平剛性については大きな変化は見られない。エネルギー吸収量については切欠きの程度によって大きく変化したことから、クラックの程度だけでなく、クラックの入り方で性能が大きく変わる可能性があることを確認した。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーに関する性能評価,3; 過去約10年間における鉛ダンパーの累積疲労損傷比の推定

小嶋 慶大; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 中西 龍二; 桐田 史生

no journal, , 

平成23年東北地方太平洋沖地震後の点検において、機構が所有する茨城県那珂郡東海村に建設された免震建物の基礎免震層に設置されている鉛ダンパーに微細な表面亀裂を確認した。表面亀裂は微細であるため、鉛ダンパーは継続使用可能と考えられるが、疲労損傷を定量的に把握するための研究は少ない。本報では、鋼構造物の疲労寿命の定量的な評価に使用される累積疲労損傷比を使用し、竣工(2003年1月)から2013年2月までの約10年間における本建物の鉛ダンパーのD値の総和を推定し、継続使用性の定量的な評価を試みた。評価の結果、以下の知見を得た。(1)3.11地震による亀裂のD値が1を超過し、本建物の鉛ダンパーに亀裂が発生する結果となり、3.11地震後の点検結果と整合した。(2)約10年間における破断のD値の総和は、保守性を見込み推定して0.087となり、本建物の鉛ダンパーは破断に対し十分な残存性能があると推定された。(3)破断のD値の総和の約75%は3.11地震によるものであり、中小地震の割合は小さい。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーに関する性能評価,4; 短周期に着目した免震建物の地震観測シミュレーション

中西 龍二; 瓜生 満; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 桐田 史生; 小嶋 慶大

no journal, , 

内部に重要機器を有する免震構造物の場合、設備の耐震性を評価するため、短周期の解析精度を向上させることが重要である。本報では、前報(その1,その2)で実施した鉛ダンパーの振動数依存試験等の結果を踏まえ、短周期の解析精度に影響を及ぼすと思われる鉛ダンパーの剛性についてパラメータスタディを実施し、免震構造物の短周期成分への影響検討を実施した。検討の結果、「設計モデルによる免震層の初期剛性は、長周期に着目して設定されているため、短周期成分は観測記録と合いにくく、解析結果が小さめの傾向にあること」、「短周期成分の解析精度を向上させるためには、鉛ダンパーの初期剛性を一般的な設計値より3倍から4倍程度大きく見込んだ方が良く、バイリニアの初期剛性を高めに設定することで短周期成分の解析と観測記録の整合性が向上すること」を確認した。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震を経験した免震建物の鉛ダンパーに関する性能評価,5; 鉛ダンパーの剛性変動が免震建物の固有振動数に与える影響

瓜生 満; 桐田 史生; 山崎 敏彦; 橋村 宏彦; 中西 龍二; 小嶋 慶大

no journal, , 

平成23年の東北地方太平洋沖地震を経験した茨城県東海村に建設された免震建物については、既報において3.11地震前後の振動特性の変動について報告を行った。本報では、その変動の原因を鉛ダンパーの剛性変動によるものと考え、影響評価を行った。検討の結果、以下のことが把握した。(1)3.11地震を経験した本建物の固有振動数は微小振幅領域で1割程度小さくなっている。(2)その主要な原因は、鉛ダンパーの既存品と新規品の基本性能試験の結果からわかるように、鉛ダンパーの水平剛性低下に起因するものと推定される。(3)鉛ダンパーの水平剛性低下の原因は、大振幅の繰り返し加力による材料の塑性化及び金属粒子の並び替えによるものと推定される。

口頭

平成23年東北地方太平洋沖地震後の東海再処理施設の健全性に係る点検・評価の結果について,5; 建物・構築物の点検・評価結果、総合評価

佐藤 史紀; 中西 龍二; 小坂 一郎; 中野 貴文; 永里 良彦

no journal, , 

東北地方太平洋沖地震では、東海再処理施設の設計時の想定を超える地震動が観測されたが、建物・構築物及び設備に与えた影響について詳細な点検や評価を行った結果、本地震後の東海再処理施設の健全性について問題ないと判断した。そのうち、建物・構築物の点検・評価結果、総合評価について報告する。

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