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論文

DEVELOPMENT OF GUIDELINE FOR THERMAL LOAD MODELING

柴本 宏; 長島 英明; 井上 和彦; 笠原 直人; 神保 雅一*; 古橋 一郎*

Proceedings of 2005 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition (CD-ROM), 0 Pages, 2005/08

実用高速炉は、設計合理化に伴い荷重条件が厳しくなっており、合理的な荷重緩和が望まれている。高速炉では熱荷重が支配的荷重であるが、熱荷重の設定法に関しては設定の難しさ等に起因して従来、基準化されてはいなかった。(なお、近年、軽水炉に配管の高サイクル熱疲労に関しては指摘化されている)このため、熱荷重設定法の開発を進め、現在、策定作業が進められている実用高速炉用の高温構造設計基準(FDS)の一環として、"熱荷重設定に関するガイドライン"を策定することとした。本ガイドラインには系統熱過度荷重の設定法及びサーマルストライピング荷重の設定法に関して記載する。系統熱過度荷重に関しては実験計画法を導入した合理的な評価法を提案・ガイドライン化し、荷重設定の合理化が図れるようにした。サーマルストライピング荷重に関しては4ステップから成る評価体系を導入した。提案した周波数応答関数法の活用(第4ステップ)により荷重設定の一層の合理化が図れる。

論文

Mitigation Method of Thermal Transient Stress by Thermal hydraulic-Structure Total Analysis

笠原 直人; 細貝 広視*; 神保 雅一*

Transactions of 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-17) (CD-ROM), 0 Pages, 2003/00

高速炉の機器に生じる系統熱過渡荷重を、プラント設計条件と発生熱応力の関係を把握することにより緩和する方法を提案した。現状の機器設計は、プラントのシステムパラメータの変動を考慮して保守的となる熱過渡条件を熱流動解析により設定し、その条件の下で発生熱応力が許容値以下となる形状を構造解析により求めるという手順を踏む。ここで、熱流動解析と構造解析を統合すると、プラント設計条件と発生熱応力の関係を直接把握することができるようになる。この関係を用いると、システムパラメータから合理的に熱過渡条件を決定できる。さらに、システムパラメータの中には安全性・性能よりも熱荷重に対する影響が大きいものが存在することから、前者へ影響を及ぼさない範囲で系統熱過渡荷重に感度が大きいシステムパラメータを調整することで、系統熱過渡荷重を緩和することができる。

論文

熱流動-構造統合解析による高速炉プラントの系統熱過度荷重緩和法

笠原 直人; 神保 雅一*; 細貝 広視*

サイクル機構技報, (16), p.81 - 92, 2002/09

高速炉の機器に生じる系統熱過渡荷重を、プラント設計条件と発生熱応力の関係を把握することにより緩和する方法を提案した。現状の機器設計は、プラントのシステムパラメ-タの変動を考慮して保守的となる熱過渡条件を熱流動解析により設定し、その条件の下で発生熱応力が許容値以下となる形状を構造解析により求めるという手順を踏む。ここで、熱流動解析と構造解析を統合すると、プラント設計条件と発生熱応力の関係を直接把握することができるようになる。この関係を用いると、システムパラメ-タから合理的に熱過渡条件を決定できる。さらに、システムパラメ-タの中には、安全性・性能よりも熱荷重に対する影響が大きいものが存在することから、前者へ影響を及ぼさない範囲で系統熱過渡荷重に感度が大きいシステムパラメ-タを調整することで、系統熱過渡荷重を緩和することができる。

報告書

系統熱過度設計用熱流動・構造統合解析手法の開発

井上 正明*; 神保 雅一*; 北 麻貴子*

JNC TJ9420 2001-009, 119 Pages, 2002/03

JNC-TJ9420-2001-009.pdf:2.78MB

高速炉実用化には、経済性及び環境負荷低減に優れた新しいシステム概念の創出とその実現性の効率的な評価が急務とされている。一方、数値熱流動解析コードと構造解析コードを統合したバーチャルエンジニアリング技術は新概念創造から技術検証までの一連の知識活動作業を支援するものとして期待されており、核燃料サイクル開発機構では、その基盤整備が進められてきている。本件は、高速炉プラントの経済性への影響の大きい系統熱過渡問題を取り上げ、バーチャルエンジニアリング技術の一つである熱流動-構造統合解析手法とそれに基づく新しい設計手法の開発を行うものである。系統熱過渡荷重はプラントシステム、熱流動、構造の各レベルにおいて多くの因子の影響を受け、これらを合理的に評価するには、従来の熱流動解析結果をワンスルーで構造に受け渡して評価する手法から、熱流動を含めた各因子の構造健全性への影響度合いを考慮しつつ、その組み合わせを適切に評価できる熱流動・構造の統合評価法にアプローチを改める必要がある。こうしたアプローチを実現するには、影響因子の摘出、感度解析のための合理的な熱流動・構造の統

報告書

熱流動-構造統合解析コードの系統熱過渡解析への適用性調査

村上 正明*; 神保 雅一*; 小沢 正則*

JNC TJ1420 2001-001, 162 Pages, 2000/12

JNC-TJ1420-2001-001.pdf:4.15MB

高速炉実用化には、経済性および環境負荷低減に優れた新しいシステム概念の創出とその実現性の効率的評価が急務とされている。一方、バーチャルエンジニアリング技術は新概念想像から技術検証までの一連の知識活動作業を支援するものとして期待されており、核燃料サイクル機構がその基盤整備を進めてきている。本件は、高速炉プラントの経済性への影響の大きい系統熱過渡問題を取り上げ、バーチャルエンジニアリング技術の一つである熱流動一構造統合解析コードを用いた新しい解析手法についてプラント設計への適用性を調査するものである。系統熱過渡荷重はプラントシステム、熱流動、構造の各レベルにおいて多くの因子の影響を受けるため、これらを最適に組み合わせた合理的設計を実現するには、設計者が経験により設定した仕様の成立性を熱流動から構造までのワンスルーの解析で確認する従来の手法から、熱流動を含めた各因子の構造健全性への影響度合いを考慮しつつその組み合わせを適切に評価できる熱流動・構造の統合評価法にアプローチを改める必要がある。こうしたアプローチを実現するには、繰り返し可能な効率的解析法と複数因子の組み合わせを評価するための要素技術の開発、およびその体系化が必要となる。本研究では、高速炉プラントに関して具体的な系統熱過渡問題を設定し、熱流動一構造統合解析コードと組み合わせ評価のための実験計画法を組み合わせた試解析を実施し、上記アプローチの適用性を調査した。その結果、過渡熱応力に対する各因子の影響感度を定量的に把握出来、応力を最大または最小とする組み合わせを見出せることを確認した。また検討結果に基づき、バーチャルエンジニアリング技術に基づく合理的設計アプローチの実現性を示すとともに、その確立に必要な課題を整理した。

報告書

系統熱過渡荷重への影響因子の調査

井上 正明*; 平山 浩*; 木村 公隆*; 神保 雅一*

JNC TJ9440 99-017, 142 Pages, 1999/03

JNC-TJ9440-99-017.pdf:3.91MB

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。

口頭

地震安全基本原則の必要性とその概要,2; 地震安全基本原則案の概要

高田 孝; 高田 毅士*; 成宮 祥介*; 神谷 昌伸*; 神保 雅一*; 牟田 仁*; 林 健太郎*

no journal, , 

我が国においては、地震は避けることのできない自然ハザードであることから、原子力発電所の地震安全確保は最重要課題である。2016年4月に地震工学会は「地震安全基本原則研究委員会」を設け、地震安全に関わる広範な分野の密接な連携の下、多様で深い議論を通して、地震安全に関わる基本原則を明らかにし、それを共有化した上で原子力発電所の安全確保の実践の研究を行うこととした。本セッションでは、地震安全基本原則案の概要について議論の様を示した上で、原子力発電所の安全確保に関する立場の異なる多様な専門家の講演と参加者との議論を通して、地震安全基本原則に反映すべき課題についても意見を交わす。

口頭

Significance and overview of basic safety principles on earthquake engineering for nuclear power plants, 2; Overview of basic safety principles on earthquake engineering for NPP

高田 孝; 高田 毅士*; 成宮 祥介*; 神谷 昌伸*; 神保 雅一*; 牟田 仁*; 林 健太郎*

no journal, , 

本発表は、日本地震工学会原子力発電所の地震安全の基本原則に関わる研究委員会のうち、地震安全基本原則WG(WG1)で取りまとめられている地震安全原則の概要および論点について議論の現状を取りまとめたものである。

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