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井上 正明*; 平山 浩*; 木村 公隆*; 神保 雅一*
JNC TJ9440 99-017, 142 Pages, 1999/03
高速炉の実用化には、安全性とともに経済性の向上が急務とされている。このうち、後者の経済性向上に対する構造設計からのアプローチとして、構造設計上の不確定因子である熱過渡荷重評価法の合理化及び低温から高温までの一貫した高温低圧設計法の確立が有効であると考えられる。これに対し、核燃料サイクル開発機構大洗工学センターでは、高速炉プラントの最適化に反映させるべく、熱流動部門と構造材料部門の共同テーマとして、サーマルストライピング、温度成層化及び系統熱過渡を含む熱荷重から構造健全性に至る熱・流動・構造の統合解析評価技術の開発を進めている。上記の熱・流動・構造の統合評価技術を含め、構造健全性評価において、系統熱過度荷重と構造健全性評価の取り合い条件となる熱的境界条件をどのように設定するかが評価上のポイントであり、熱的境界条件を、構造及び評価手法の合理化を念頭に如何にして最適化するかが、今後の設計において重要となる。本研究は、熱的境界条件に関し、現状の設定方法の調査に基づき、設定方法における課題の摘出及び熱的境界条件の不確かさの定量的評価を行うとともに、合理的な熱的境界条件設定方法を検討したものである。現状の熱的境界条件設定方法の調査に関しては、原型炉及び実証炉を対象として、熱過渡条件図及び構造健全性評価における熱的境界条件の設定方法の調査結果を基に、現状手法の課題を整理し、合理化可能な因子を含む不確かさの要因を分析し、合理的な熱的境界条件設定に対するアプローチのあり方について提言した。さらに、熱的境界条件の不確かさについての定量的な分析を代表的な構造の一例としてYピース構造を対象に行うとともに、今後の評価手法確立のために必要となる系統熱過渡荷重への影響因子を調査するための手法を提案した。
木村 公隆*; 渡士 克己; 岩田 耕司; 今津 彰
PNC TN9410 89-105, 201 Pages, 1989/07
本研究は、実機設計に使用される典型的な形状及び溶接を対象とし、熱過渡強度の把握及びクリープ疲労評価法の確立を目的として実施したものである。熱応力緩和構造モデル(1)供試体の熱過渡試験は構造物熱過渡強度確性試験施設(TTS)を用いて実施され、試験による温度計測結果を熱的境界条件として、熱伝導解析および弾性熱応力解析を実施した。軸対称によるモデル化を基本としたが、軸対称でモデル化が困難なスリット入り円筒胴については3次元によるモデル化を行った。解析には、汎用非線形構造解析システム(FINAS)を用いた。これらの解析結果を用い、安全裕度を取り除いたクリープ疲労強度評価法(TTSDS)による評価を行った。これによるクリープ疲労損傷値とき裂深さの対応を調査した結果、両者が良好な対応関係にあることを確認した。この結果は、母材部、溶接部とも、TTS試験による従来の強度データと整合しており、このクリープ疲労評価法の有効性が確認された。また、本試験データは今後構造物熱過渡試験データベース作成のための貴重なデータとなるものである。
木村 公隆*; 梅田 寿雄*; 菊池 政之*; 笠原 直人; 金沢 誠一*; 渡士 克己; 今津 彰
PNC TN9410 89-088, 187 Pages, 1989/06
構造物モデルによる熱過渡強度試験は、高速炉機器における耐熱応力設計法の開発、特に裕度の適正化や評価法の確立という課題に対して実施されている。構造物強度確正試験施設(TTS)の第5回供試体「熱応力緩和構造モデル(2)供試体」は、実機設計に使用される典型的な形状をモデル化して供試体に盛り込み熱過渡強度データを得ること及び特定の構造について熱過渡荷重下の性能機能保持を確認することを目的として設計製作されるものである。本供試体は、縦置スカート支持の円筒容器であり、2種のノズル構造、Yピース構造、2種のスカート構造、胴板接合構造の7種類の強度試験対象部及び、熱抵抗体、整流装置、管-多孔溶接部の3種類の性能機能保持確認対象部を含んでいる。供試体の設計では、伝熱流動解析により熱過渡条件を定め、熱伝導解析、熱応力解析を行った後、安全裕度を取り除いた専用設計基準(TTSDS)による評価を行った。使用材料及び施工法は基本的には原型炉炉内機器と同等として製作を行った。
