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論文

Seismic evaluation for a large-sized reactor vessel targeting SFRs in Japan

内田 昌人*; 宮川 高行*; 堂崎 浩二*; 近澤 佳隆; 久保 重信; 早船 浩樹; 鈴野 哲司*; 深沢 剛司*; 神島 吉郎*; 藤田 聡*

Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.380 - 386, 2018/04

近年開発における第4世代炉であるSFRについては、プール型の開発が主流であることはよく知られている。一般に、プール型は主要な一次系機器を原子炉容器に内包するよう炉心周辺に配置することから、ループ型に比べて原子炉容器径が相対的に大きくなる。また、実用炉への展開の観点からは、大出力化がターゲットとなり、原子炉容器径は更に大きくなり、ナトリウム冷却材インベントリの増加により更に重量化する。本紙では、大型化の観点から原子炉容器の直径をパラメータとして、座屈を防止するための耐震設計と耐熱設計の見通しについて述べる。加えて、大型容器の座屈損傷に対する余裕を確保するため、対策として有効な免震装置について提案する。

論文

Load and resistance factor design approach for seismic buckling of fast reactor vessels

高屋 茂; 佐々木 直人*; 浅山 泰; 神島 吉郎*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 4(3), p.16-00558_1 - 16-00558_12, 2017/06

本論文では、より合理的な容器の設計を可能にするために、荷重耐力係数設計法を用いて、地震による容器の座屈防止に関する新しい設計評価法を開発した。さらに、現行規定との比較により、提案手法の有効性を示した。

論文

Determination of in-service inspection requirements for fast reactor components using System Based Code concept

高屋 茂; 神島 吉郎*; 町田 秀夫*; 渡辺 大剛*; 浅山 泰

Nuclear Engineering and Design, 305, p.270 - 276, 2016/08

AA2016-0006.pdf:0.51MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Nuclear Science & Technology)

著者らは、これまでの研究でシステム化規格概念を用いた供用期間中検査(ISI)要求の設定方法を提案した。提案方法は、二つの補完的な評価から成り、一つは構造健全性に着目し、もう一方は安全性に着目している。本研究では、提案手法を用いて、もんじゅのガードベッセル及び炉心支持構造のISI要求について評価した。その結果、非現実的に厳しい想定を課しても、いずれの機器も十分な信頼度を有することが示され、ISI要求の必要はないと判定された。この結果から、提案手法は、プラントの特徴を考慮した効果的で合理的なISIの実現に寄与するものと期待される。

報告書

高速炉機器の信頼性評価に用いる荷重等の入力データの設定方法

横井 忍*; 神島 吉郎*; 定廣 大輔*; 高屋 茂

JAEA-Data/Code 2016-002, 38 Pages, 2016/07

JAEA-Data-Code-2016-002.pdf:1.51MB

規格基準体系が有する余裕を合理的な水準に適正に設定することを目指したシステム化規格概念の実現に向けた検討が行われている。余裕の適正化のために必要となる定量的指標としては破損確率が有望視されているが、破損確率を算出するには、不確定性を有する変数について確率分布形、平均値(もしくは中央値)及び分散(もしくは標準偏差)等の不確定量を入力することが必要になる。これらの入力データのうち、材料強度に関する統計的特性についてはJAEA-Data/Code 2015-002「高速炉機器の信頼性評価に用いる材料強度の統計的特性、オーステナイト系ステンレス鋼」にて報告されている。本報では、高速炉機器の破損確率を求める際に必要な入力データであって、JAEA-Data/Code 2015-002の対象外である荷重等に係る入力データについて、その設定方法及び設定の考え方をまとめたものである。

論文

Severe external hazard on hypothetical JSFR in 2010

近澤 佳隆; 加藤 篤志; 早船 浩樹; 島川 佳郎*; 神島 吉郎*

Nuclear Technology, 192(2), p.111 - 124, 2015/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

JSFRに対する厳しい外的事象評価を行った。耐震設計としては安全上重要な機器が直近の強い地震に対して機能が維持できることを確認した。また、津波に対しては可能的な全交流電源喪失を評価した。

論文

Study on minimum wall thickness requirement for seismic buckling of reactor vessel based on system based code concept

高屋 茂; 渡辺 大剛*; 横井 忍*; 神島 吉郎*; 栗坂 健一; 浅山 泰

Journal of Pressure Vessel Technology, 137(5), p.051802_1 - 051802_7, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.8(Engineering, Mechanical)

システム化規格概念に基づき、高速炉の原子炉容器の地震座屈の防止に必要な最小板厚について検討した。システム化規格の特徴のひとつは、裕度交換であるが、これを実現するために信頼性設計手法を採用するとともに、原子力プラントの安全性目標から原子炉容器の地震座屈に対する目標信頼度を導出した。地震ハザードも含め必要な入力データを整備し、評価を実施した。その結果、従来の決定論的な設計手法に比べて、最小必要板厚を薄くすることができることが明らかになった。また、各確率変数の評価結果への影響について検討し、地震荷重が支配的な要因であることを示した。

論文

Determination of ISI requirements on the basis of system based code concept

高屋 茂; 神島 吉郎*; 町田 秀夫*; 渡辺 大剛*; 浅山 泰

Transactions of 23rd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-23) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2015/08

システム化規格概念に基づく新しい供用期間中検査要求の決定手順を提案した。提案手順では、構造健全性に着目した評価とプラントの安全性に着目した評価の二つを行うことを要求している。本研究では、高速増殖原型炉「もんじゅ」の原子炉容器ガードベッセルおよび炉心支持構造に同手順を適用した。提案手順により、プラントの特徴を考慮した合理的な供用期間中検査が実現できると期待される。

論文

Design study for reactor system of fast reactor JSFR; Concept of reactor system

川崎 信史; 阪本 善彦; 衛藤 将生*; 谷口 善洋*; 神島 吉郎*

Proceedings of 2015 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2015) (CD-ROM), p.760 - 769, 2015/05

現在、日本では、次世代型ナトリウム冷却炉として、JSFRの概念検討を実施している。JSFRの原子炉構造の特徴は、原子炉容器径の過大な増大を避けたコンパクトな原子炉構造を構造及び流動健全性の確保とともに実現化した点にある。JSFRでは、容器径の増加防止のために、新型燃料交換機を単回転プラグとともに採用した。新型燃料交換機は、パンタグラフタイプのアームを有する燃料交換機であり、本燃料交換機をコラム型のUIS(炉上部機構)とともに採用することで、炉出力増加に伴う原子炉容器径の拡大を防止している。構造及び流動健全性の確保は、トップエントリ概念、ナトリウムダム、フローガイド構造などにより達成した。また、コラム型のUISも耐震剛性を有するように設計しており、これらの設計概念を紹介している。

論文

Application of the system based code concept to the determination of in-service inspection requirements

高屋 茂; 浅山 泰; 神島 吉郎*; 町田 秀夫*; 渡辺 大剛*; 仲井 悟; 森下 正樹

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 1(1), p.011004_1 - 011004_9, 2015/01

システム化規格概念に基づきプラントの特徴を考慮した効果的かつ合理的なISIの実現のために、新しいISI要求の決定手法を提案した。提案手法は、構造健全性に着目した評価とプラントの安全性の観点から欠陥の検出性に着目した評価の二つからなる。なお、欠陥検出性が十分でない場合には、十分に保守的な仮定の下での構造健全性評価が要求される。また、原型炉もんじゅに対する評価を実施し、提案手法が実機への適用性を有していることを示した。

論文

Elaboration of the system based code concept; Activities in JSME and ASME, 1; Overview

浅山 泰; 宮川 高行*; 堂崎 浩二*; 神島 吉郎*; 林 正明*; 町田 秀夫*

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

本論文は、原子力プラントの構造規格基準への適用を目指して開発が進められているシステム化規格に関する日本機械学会(JSME)および米国機械学会(ASME)における活動について述べた4件のシリーズ発表の第1報である。まず、システム化規格概念について簡潔に示した後、荷重・耐力係数設計法に基づく信頼性評価法およびJSMEで開発中の高速炉の静的機器用信頼性評価ガイドラインなど、同概念に適合するように構築されつつある構造健全性評価法について述べる。さらに、ASMEボイラーおよび圧力容器規格委員会に設置されたJSME/ASME Joint Task Group for System Based Codeにて開発中の液体金属冷却炉用の供用期間中検査規格についても述べる。本規格は、ASME規格Section XI Division 3の代替規定を定めるものである。

論文

Elaboration of the system based code concept; Activities in JSME and ASME, 3; Guidelines on structural reliability evaluation for FBR

高屋 茂; 町田 秀夫*; 神島 吉郎*

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 4 Pages, 2014/07

現在、JSMEのシステム化規格検討会にて整備を進めているFBR機器の信頼性評価ガイドラインについて紹介する。ガイドラインは、「総則」、「信頼性評価」、「破損シナリオの設定」、「モデル化」及び「破損確率の評価」の5章からなる。各章の詳細を説明する。

論文

Study on minimum wall thickness requirement of reactor vessel of fast reactor for seismic buckling by system based code

高屋 茂; 渡辺 大剛*; 横井 忍*; 神島 吉郎*; 栗坂 健一; 浅山 泰

Proceedings of 2013 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2013) (DVD-ROM), 6 Pages, 2013/07

システム化規格概念に基づき、高速炉原子炉容器の地震による座屈に対する最少許容板厚に関して検討した。システム化規格の主なコンセプトの一つは裕度の最適化である。このコンセプトを実現するために、信頼性設計手法を用いた評価を行うとともに、原子力施設の安全目標から原子炉容器の地震による座屈に対する目標信頼度を導出し、信頼性設計手法に必要な確率分布等の入力データを整備した。また、地震荷重の大きさの不確定性を考慮するために、地震ハザードを考慮した。目標信頼度を満足する板厚を評価した結果、従来の決定論的手法に比べ、最少許容板厚を小さくできることを明らかにした。

論文

Development of limit state design for fast reactor by system based code

渡辺 大剛*; 中馬 康晴*; 浅山 泰; 高屋 茂; 町田 秀夫*; 神島 吉郎*

Proceedings of 2013 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2013) (DVD-ROM), 7 Pages, 2013/07

システム化規格の革新的な概念のひとつである裕度交換を具現化するために限界状態設計法を新たに開発し、現行規格の代わりに限界状態設計法が利用可能であることを示した。本研究では、熱荷重が加わる高速炉の原子炉容器を対象とした評価を実施し、クライテリアを現行規格から限界状態に変更することによって許容応力が増加することを示した。

論文

Conceptual design study of JSFR, 2; Reactor system

衛藤 将生*; 神島 吉郎*; 岡村 茂樹*; 渡辺 収*; 大山 一弘*; 根岸 和生; 小竹 庄司*; 阪本 善彦; 上出 英樹

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 10 Pages, 2012/00

JSFRの設計においては、建設費の低減を目指して、原子炉容器径を小さく、炉内構造物を簡素にしている。原子炉容器径の低減は、先進的な燃料交換システムと運転中高温になる原子炉容器の概念を採用することで達成している。しかし、原子炉容器径の低減により、上部プレナム内の流速が増加し、流動場が厳しくなる。このため、カバーガスの巻き込みとホットレグ吸込口における液中渦によるキャビテーションの発生を抑制するため、上部プレナム流動場の最適化を実施した。加えて、設計地震荷重が増大し、かつ原子炉容器壁が上部プレナムの熱過渡に直接曝されることから、地震荷重と熱荷重に対する構造健全性を評価した。本論文は、これら原子炉構造の設計研究の特徴と結果について記載するものである。

論文

Seismic isolation design for JSFR

岡村 茂樹*; 衛藤 将生*; 神島 吉郎*; 根岸 和生; 阪本 善彦; 北村 誠司; 小竹 庄司*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 10 Pages, 2012/00

本論文は、地震条件,免震システム及び主要機器の耐震性評価を含む、JSFRの免震設計について記載したものである。JSFRでは地震力を緩和するために免震システムを採用しているが、設計地震荷重は、2007年の新潟県中越沖地震以降、より厳しくなっており、既往の免震システムより主要機器に負荷される地震荷重を緩和する必要がある。このため、主要機器の固有振動数を考慮しつつ、既往の免震システムの性能を最適化することによって、より優れた免震性能を持つ免震システムを検討した。このナトリウム冷却炉向けに性能を最適化した新型免震システムには、既往のものより厚肉の積層ゴムとオイルダンパを採用した。また、この新型免震システムを適用した条件で原子炉構造の耐震性評価を行い、新型免震システムの性能を確認した。

論文

Development of system based code, 2; Application of reliability target for configuration of ISI requirement

高屋 茂; 岡島 智史; 栗坂 健一; 浅山 泰; 町田 秀夫*; 神島 吉郎*

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 5(1), p.60 - 68, 2011/01

System Based Code (SBC) extends the present structural design standard to include the broad areas related to FBR design and operation. Therefore, a quantitative index that can correlate these different areas is required. One such index is the probability of failure. The determination of a target value is also one of the key points. We have proposed a new method to determine reliability targets for structures and components in FBR plants from the viewpoint of safety. In this study, the effectiveness of the probability of failure as an index and the reliability targets produced using the new method are investigated through a trial setting of an in-service inspection (ISI) requirement for a reactor vessel. The results show that the reactor vessel has sufficient reliability even without an ISI. Through this example, we demonstrate that the probability of failure is a promising index and that reliability targets derived using the new method are compatible with SBC.

論文

Conceptual design study toward the demonstration reactor of JSFR

堺 公明; 小竹 庄司; 青砥 紀身; 伊藤 隆哉*; 神島 吉郎*; 大嶋 淳*

Proceedings of 2010 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '10) (CD-ROM), p.521 - 530, 2010/06

原子力機構は、2050年よりも前の商業炉の導入を目指して、高速増殖炉実用化研究開発(FaCT)プロジェクトを進めている。そのため、2025年頃の実証炉の運転開始を目指し、実証炉に関する設計研究を実施している。これまで、150万kWe規模の実用炉に向けた実証炉として、75万kWe及び50万kWeのプラント概念を設計検討を進め、主要な原子炉構造や機器に関する比較評価するとともに、関連する研究開発を実施している。本報告は、それらの実施状況についてまとめたものである。

論文

Current status of conceptual design study toward the demonstration reactor of JSFR

堺 公明; 小竹 庄司; 青砥 紀身; 伊藤 隆哉*; 神島 吉郎*; 大嶋 淳*

Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/05

原子力機構は、2050年よりも前の商業炉の導入を目指して、高速増殖炉実用化研究開発(FaCTプロジェクト)を進めている。そのため、2025年頃の実証炉の運転開始を目指し、FaCTプロジェクトにおいて、実証炉に関する設計研究を進めている。これまで、150万kWe規模の実用炉に向けた実証炉として、75万kWe及び50万kWeのプラント概念を設計検討を進め、主要な原子炉構造や機器に関する比較評価を進めている。本報告は、それらの実施状況についてまとめたものである。

論文

Development of advanced loop-type fast reactor in Japan

小竹 庄司; 阪本 善彦; 三原 隆嗣; 久保 重信*; 宇都 成昭; 神島 吉郎*; 青砥 紀身; 戸田 幹雄*

Nuclear Technology, 170(1), p.133 - 147, 2010/04

 被引用回数:31 パーセンタイル:6.17(Nuclear Science & Technology)

原子力機構は、電力会社と協力して「高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)」プロジェクトを実施している。FaCTプロジェクトでは、JSFRの概念設計検討とJSFRに取り入れる革新技術の開発を、両者の整合性に留意しつつ実施している。2015年頃までに開発を行うことが現時点での目標であり、その後、JSFR実証炉の許認可手続きに入っていくこととなる。本論文は、設計要求,JSFR設計の特徴及び経済性に関する評価結果について記述したものである。さらに、JSFRの主要な革新技術について開発状況を簡潔に紹介した。

論文

実用化に向けたナトリウム冷却高速炉原子炉構造の信頼性向上に関する検討

阪本 善彦; 久保 重信*; 小竹 庄司; 神島 吉郎*

第13回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.505 - 506, 2008/06

本報告は、JSFRの設計における原子炉構造の信頼性向上方策についてまとめたものである。製作性の観点からは、原子炉容器のコンパクト化により、原子炉構造を工場内で製作することができる。これにより、高い加工精度や溶接品質により製作することが可能となる。また、リング鍛鋼品を原子炉容器胴に適用することで、寸法精度の確保や熱応力に対する信頼性確保が期待できる。保守性の観点からは、炉内構造物を簡素化することで、検査対象への検査機器のアクセス性向上を図っている。JSFRの設計ではナトリウムバウンダリ面積を大幅に減らすことによって配管の二重化が容易となり、溶接線も減らすことができる。したがって、JSFRの原子炉構造は、効率的な炉内構造物検査に適しており、プラントの信頼性を確保できる見通しがある。また、ナトリウム中の構造物を検査可能な先進的な検査技術についても開発を行っている。

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