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滝藤 聖崇; 奥田 幸彦; 中村 いずみ*; 古屋 治*
Transactions of 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
産業事故の類型のうち、設計想定を超える巨大地震などの外的事象を起因とする産業事故を特にNATECH(Natural-hazard triggered technological accidents)と呼ばれている。火災や化学物質の大規模漏洩につながった事例が過去複数あったことから、現在ではNATECHが周辺住民、周辺環境に大きく影響を及ぼすものとして注目されている。このため、プラントのリスク評価とそれに基づいたプラントのNATECH対策は不可欠である。しかしながら、プラントのリスク評価に必要な、プラントを構成する機器の損傷モードとシステムの機能維持との関係を定量的にあらわす「損傷状態」の定義は未だ確立されていない。そこで、本研究では、原子力施設をはじめとしたプラントを構成する代表的なシステムである配管システムを例にとり、損傷モードにおける「損傷状態」の定義に資する指標を提案することを目的とする。配管の主要な損傷モードのひとつである流路閉塞のモードがプラントの機能維持に影響を及ぼすと考えられるため、まずは流路閉塞に着目し、配管のうち特に変形しやすい要素であるエルボを対象に、試験および解析の両面から閉塞率と変形量の関係を求めた。本論文では、上記試験結果等を報告するとともに、得られた閉塞率を流路閉塞の損傷モードにおける、機能維持に関わる「損傷状態」の定義に資する指標のひとつとして提案する。
中村 いずみ*; 大谷 章仁*; 奥田 幸彦; 渡壁 智祥; 滝藤 聖崇; 奥田 貴大; 嶋津 龍弥*; 酒井 理哉*; 渋谷 忠弘*; 白鳥 正樹*
第10回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム(JCOSSAR2023)講演論文集(インターネット), p.143 - 149, 2023/10
原子力発電施設における配管系の耐震設計では、設計対象を弾性はり要素でモデル化し、弾性解析に基づく保守的な応力評価を実施している。一方、これまでに実施された多数の実験結果から、配管系は設計の想定を超えるような地震入力下では弾塑性挙動を示し、破損に至るまでには大きな裕度を有していると認識されている。このような状況を踏まえ、適切な保守性と合理性を有する耐震評価のため、弾塑性応答挙動を考慮した新たな耐震設計・評価手法の構築を目指し、2019年に日本機械学会より発電用原子力設備規格設計・建設規格の事例規格が発刊された。初版発刊後は事例規格の継続的な改善のために議論と検討を進め、2022年には疲労評価に用いるサイクルカウント法等に修正を加えた改訂版の発刊が決定した。また、次期改訂に向け、配管支持構造物の弾塑性評価を規格に取り入れる議論が進められている。本稿では、2022年の事例規格における主要な改訂内容、改訂の背景、次期改訂に向けた取り組み状況及び今後の課題について紹介する。
笠原 直人*; 山野 秀将; 中村 いずみ*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*
Transactions of 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-26) (Internet), 8 Pages, 2022/07
破壊制御を利用して、設計想定を超える事象によって破損が生じた場合に、その拡大を抑制する技術の開発を進めている。開発課題として、(1)超高温時の破損拡大抑制技術、(2)課題地震時の破損拡大抑制技術、(3)原子炉構造レジリエンス向上手法の3つの計画を立てた。
古屋 治*; 藤田 聡*; 牟田 仁*; 大鳥 靖樹*; 糸井 達哉*; 岡村 茂樹*; 皆川 佳祐*; 中村 いずみ*; 藤本 滋*; 大谷 章仁*; et al.
Proceedings of ASME 2021 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2021) (Internet), 6 Pages, 2021/07
新規制基準では、深層防護を基本とし、共通要因による安全機能の一斉喪失を防止する観点から、自然現象の想定の程度と対策を大幅に引き上げ、機能維持と安全裕度の確保のための対策の多重化と分散化及び多様性と独立性が強化されている。このような中、設計基準を超える地震を含む外部ハザードに対して、設計基準事故及びシビアアクシデントの対策のための設備の機能喪失と同時に、重大事故等に対処する機能を喪失しないことを目的として、特定重大事故等対処施設の設置が定められた。当該施設の設備では、設計基準を一定程度超える地震に対して機能確保できる頑健性を有する設備が求められている。一方、安全性向上評価においては、確率論的リスク評価や安全裕度評価により設計上の想定を超える範囲も含めた評価が行われるため、耐震重要設備の耐力に係る知見を拡充させることが重要である。本報では、耐震重要設備の機能維持に対する考え方や地震を対象に考慮すべき損傷指標等に係る知見の調査と検討結果をまとめる。
宇田川 誠; Li, Y.; 西田 明美; 中村 いずみ*
International Journal of Pressure Vessels and Piping, 167, p.2 - 10, 2018/11
被引用回数：6 パーセンタイル：45.86(Engineering, Multidisciplinary)地震荷重に対する原子炉圧力バウンダリ配管系の構造健全性の確保は重要である。本研究では、動的地震荷重条件下における配管系の耐力を明らかにすることを目的として、防災科学技術研究所で実施された三次元配管系動的加振試験を対象に、動的弾塑性有限要素解析を実施した。その結果、配管系の固有振動数、固有モード、応答加速度、エルボ開閉変位、歪履歴、破損箇所及び低サイクル疲労寿命について、解析結果は実測値と概ね一致し、本論文で示された解析手法は動的地震荷重条件下の配管系の破損挙動の評価に適用できることを確認した。
笠原 直人*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*; 若井 隆純; 山野 秀将; 中村 いずみ*
no journal, ,
構造強度の分野における従来の目的は、設計基準事故(DBE)への損傷を防ぐことであった。設計基準事故を超える場合(BDBE)は、損傷が発生することを前提として、安全性への影響を軽減する必要がある。われわれは、安全性への影響が小さい破壊による荷重を低減することにより、影響の大きい破壊モードへの影響を抑制する緩和方法を提案している。個々の機器の研究成果を紹介するとともに、機器を構成する系統全体に適用範囲を広げ、プラントの安全性向上に貢献する新たなアプローチを提案する。
笠原 直人*; 山野 秀将; 中村 いずみ*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*
no journal, ,
設計基準を超える事象(過酷事故時の超高温や過大地震)によって破損が生じた場合に、その拡大を抑制する技術を開発し、原子炉構造のレジリエンス(安全性能低下に対する抵抗性と回復性)を向上させることを目的とした開発計画の概要を紹介する。
笠原 直人*; 山野 秀将; 中村 いずみ*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*
no journal, ,
破壊制御を利用して、設計想定を超える事象によって破損が生じた場合に、その拡大を抑制する技術の開発を進めている。次世代高速炉の超高温時と過大地震時の原子炉容器と配管を例として、具体策の検討を進めた。
中村 いずみ*; 大谷 章仁*; 森下 正樹; 奥田 幸彦; 渡壁 智祥; 渋谷 忠弘*; 滝藤 聖崇; 奥田 貴大; 白鳥 正樹*
no journal, ,
ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section IIIやJEAC4601 (Japan Electric Association Code)などの学協会規格における現行の配管系の耐震設計手法は弾性解析に基づいており、大きな裕度が含まれていることが知られている。そこで、日本機械学会(JSME)発電用設備規格原子力専門委員会耐震許容応力検討タスクでは配管系の弾塑性挙動を考慮したより合理的な耐震設計手法を確立するため、2014年から活動に着手し、2019年に配管本体の疲労評価に関する規定とFEMによる詳細弾塑性解析手法を発電用原子力設備規格 設計・建設規格の事例規格NC-CC-008として発行した。本報告では、事例規格の構成及び耐震設計手法の全体フローと事例規格の関係を説明するとともに、耐震許容応力検討タスクが事例規格の高度化のために取り組んでいる配管サポートの弾塑性挙動を考慮した耐震評価手法、配管本体の簡易的な応答スペクトル解析手法及び配管溶接部の疲労損傷評価法等の中長期的な技術項目をそれぞれ紹介する。
笠原 直人*; 山野 秀将; 中村 いずみ*; 出町 和之*; 佐藤 拓哉*; 一宮 正和*
no journal, ,
設計想定を超える事象に対する構造強度分野における新しい対策として、安全機能への影響の小さな破損モードが先行して荷重を自然に低減させ、機能喪失に至る破局的な破損を起こさない受動安全構造を提案している。
滝藤 聖崇; 中村 いずみ*; 奥田 幸彦; 酒井 理哉*; 嶋津 龍弥*; 大谷 章仁*; 渡壁 智祥; 奥田 貴大; 渋谷 忠弘*; 白鳥 正樹*
no journal, ,
原子力施設の配管系は、破損に至るまでに大きな弾塑性挙動を示すことが知られている。配管本体の弾塑性挙動を考慮した現行の事例規格では、配管支持構造物は弾性挙動を仮定しており、配管支持構造物を含む配管系の弾塑性挙動を考慮した評価法が望まれている。著者らは、支持構造物の評価手法を構築するために、配管支持構造物の弾塑性解析における解析パラメータの影響評価及び解析結果のばらつきに関する知見を得るために、配管支持構造物のベンチマーク解析を実施した。本稿では実施したベンチマーク解析の進捗状況を報告する。
中村 いずみ*; 滝藤 聖崇; 奥田 幸彦; 古屋 治*
no journal, ,
自然災害起因の産業事故はNatechと呼ばれ、近年その適切な評価の重要性が認識されつつある。Natechリスクの評価と適切な対策の実行には構造物の破損モードを把握し、破損モードと維持機能を対応付ける必要があるが、産業施設で使用される機械設備類では試験データや解析事例が不足しており、そのような性能評価が難しい。そこで、産業施設で多用される配管系の地震時挙動を対象とし、試験による破損モードの把握と維持機能との対応付けを試みる研究を開始した。その端緒として代表的な配管継手であるエルボ配管とティ配管に対し静的載荷試験を実施した。その結果、配管の大変形、疲労損傷、座屈等の破損モードを取得した。また、それらの破損モードから生じる機能への影響を閉塞と漏洩に分類し、継手形状や負荷形態と想定される機能への影響を対応づけた。
