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山川 光稀*; 森谷 寛*; 猿田 正明*; 飯場 正紀*; 西田 明美; 川田 学; 飯垣 和彦
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
原子力施設の地震に対する損傷確率(フラジリティ)評価手法の精度向上に資するため、三次元耐震解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁と原子力機構との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を多数設置するとともに、自然地震と人工波に対する多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の三次元耐震解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、大規模観測システムによって得られた地震観測記録の概要を示すとともに、地震観測記録を用いて建屋の卓越振動数及び変形モード等を求め、建屋の全体応答に関する振動特性を分析して得られた知見を示す。これまでに、約2年間で震度1以上の地震を約60回観測するとともに、東西方向と南北方向の外壁及び内壁の振動特性を分析し、それぞれ異なる卓越振動数を有することや、建屋中央部のオペフロ上の空間を囲む壁及びオペフロ屋根の振動が建屋全体の振動に大きく影響していることなどの三次元耐震解析手法の高度化に資する知見が得られている。
西田 明美; 川田 学; 崔 炳賢; 国友 孝洋; 塩見 忠彦; 飯垣 和彦; 山川 光稀*
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
原子力施設の地震に対する損傷確率(フラジリティ)評価手法の精度向上に資するため、三次元耐震解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁と原子力機構との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を多数設置するとともに、自然地震と人工波に対する多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の三次元耐震解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、大規模観測システムよって得られた観測記録の概要を示すとともに、観測記録を用いて建屋の局所的な床や壁の応答に対する卓越振動数及び変形モード等を求め、建屋の局所応答に関する振動特性を分析して得られた知見を示す。これまでの約2年間に、21日間で36回の観測を実施し人工波観測記録を取得している。また、2階屋上の局所の床やオペフロ屋根の観測データに関する分析の結果より、建屋局所の卓越振動数や対応する変形モード等、三次元耐震解析手法の高度化に資する知見が得られている。
崔 炳賢; 西田 明美; 塩見 忠彦; 川田 学; 飯垣 和彦; 山川 光稀*
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 8 Pages, 2024/03
原子力施設の地震に対する損傷確率(フラジリティ)評価手法の精度向上に資するため、3次元耐震解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁と原子力機構との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を多数設置するとともに、自然地震と人工波に対する多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の3次元耐震解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、本研究で整備した建屋3次元詳細解析モデルを対象に、(その1)及び(その2)で得られた建屋の振動特性を反映してモデルを改良し、建屋応答の再現性向上を確認した結果について報告する。これまでに、建屋の振動特性に係るモデル化手法の重要因子及び設定方法について検討するとともに、観測記録との比較を踏まえて、建屋の床モデルの詳細化や大型設備の追加等により3次元詳細解析モデルを改良し、地震観測記録の再現性向上を図った。
西田 明美; 川田 学; 崔 炳賢; 飯垣 和彦; 塩見 忠彦; Li, Y.
Proceedings of 2023 International Congress on Advanced in Nuclear Power Plants (ICAPP 2023) (Internet), 10 Pages, 2023/04
地震を起因とした確率論的リスク評価(地震PRA)に資するため、原子力規制庁との共同研究の一環として、観測データを活用した原子力建屋の三次元耐震解析手法の精度向上を目的とする研究開発に取り組んでいる。本研究では、自然地震と人工波による多地点同時観測が可能な大規模観測システムを構築した。観測システムの加速度計は、原子力建屋の地盤や建屋の床及び壁に設置されている。本論文では、大規模観測システムの概要及び本システムにより観測されたデータの分析から得られた知見について報告する。
西田 明美; 川田 学; 崔 炳賢; 飯垣 和彦; Li, Y.
Transactions of the 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-26) (Internet), 10 Pages, 2022/07
著者らは、地震を起因とした確率論的リスク評価(地震PRA)に資する3次元耐震評価解析手法の高精度化を目的とし、研究開発を進めている。2019年からは、原子力規制庁との共同研究の一環として、原子力機構の施設である高温工学試験研究炉(HTTR)を対象とし、地盤や建屋の床だけでなく壁にも加速度計を設置し、自然地震と人工波による多点同時観測が可能な大規模観測システムを構築し、観測データを活用した原子力施設の3次元耐震評価解析手法の精度向上及び妥当性確認に取り組んでいる。本論文では、大規模観測システムの概要及び本システムにより観測されたデータの分析結果から得られた知見について報告する。
山川 光稀*; 猿田 正明*; 森谷 寛*; 山崎 宏晃*; 西田 明美; 川田 学; 飯垣 和彦
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 6 Pages, 2021/08
中越沖地震や東北地方太平洋沖地震等、近年大規模地震が多く発生し、原子力施設の耐震評価は重要課題となっている。原子力施設の耐震評価をより高い精度で行うためには、原子炉建屋の局部応答を考慮して施設内の機器への入力を精緻に評価する必要がある。このため、近年では原子炉建屋の現実的な局部応答を評価可能な、3次元有限要素モデルが耐震評価へ活用されつつある。原子炉建屋の3次元有限要素モデルについては、柏崎刈羽原子力発電所を対象として2007年新潟県中越沖地震の観測記録を用いたベンチマーク解析なども行われている。しかしながら、その結果は解析者によって異なり、3次元モデルを用いた地震応答解析手法はまだ確立されていないのが現状である。原子炉建屋の壁や床の局部応答評価など、3次元有限要素モデルの精度を向上させるためには、地震観測記録を活用したモデルの妥当性確認が重要となる。本研究では、原子炉建屋の固有振動数や固有モードなどの基本的な応答特性を分析するとともに、地震動の強さの違いによる応答特性への影響評価を行い、原子炉建屋の地震時挙動を明らかにする。これらの分析を通して、原子炉建屋の固有振動数と地震動の強さとの関係を定量的に評価する。さらに、原子炉建屋の回転変位と固有モードに対応する建屋変形に起因する変位の比を比較する。
中島 憲宏; 西田 明美; 宮村 浩子; 飯垣 和彦; 沢 和弘
可視化情報学会誌(USB Flash Drive), 36(Suppl.2), 4 Pages, 2016/10
組立構造を意識した有限要素解析により、原子力プラント全体での俯瞰的な耐震裕度評価と各部ごとの詳細な評価技術を実現する手段として、FIESTA(Finite element analysis for structure of assembly)と呼ぶコードを開発するとともに、組立構造解析技術の研究を進めている。本報では、観測値と計算解の照合を具体事例で例証した結果の可視化技術について報告する。地震波としては、震源地でマグニチュード5以上の7波を使い、「京」コンピュータにより地震応答解析を実施した。結合部を有する複雑構造物である原子力プラントの振動解析/耐震性評価過程を、Visual Analytics手法により実施した内容について報告する。これにより「組立構造解析」で耐震性評価に不可欠な計算結果の「確かさ」を向上する方法論をVisual Analytics手法により提案できた。
西田 明美; 飯垣 和彦; 沢 和弘; Li, Y.
Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 7 Pages, 2015/07
本研究は、原子力施設の機器・配管等の耐震評価手法の高度化に資するため、原子力施設機器の耐震評価手法の違いが評価結果に及ぼす影響を検討することを目的とする。入力地震動は、茨城県大洗地区を対象に作成した最大加速度700
1100ガルの200波の入力地震動のうちの1波を選定した。原子力機構内の主冷却系機器を対象とし、質点系モデルの床応答スペクトルを用いる従来法、質点系モデルの床応答の時刻歴を入力とする多入力法、および、3次元建屋モデルの床応答の時刻歴を入力とする詳細法の3手法による応答解析および耐震評価を実施し、手法による差異をまとめた。今回実施した機器群の場合、詳細法および多入力法による応答は従来法の約半分の応答となることを確認した。また、今回得られた評価結果はいずれも許容値以下であった。本成果は、想定を超える入力地震動に対する耐震評価において今後多用が見込まれる多入力法の結果の妥当性および応答低減効果を示す結果として活用されることが期待される。
西田 明美; 中島 憲宏; 川上 義明; 飯垣 和彦; 沢 和弘
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05
原子力機構システム計算科学センターでは、原子力施設の3次元振動シミュレーション技術の開発に取り組んでいる。これまでに、原子力機構の研究炉のひとつであるHTTR(高温工学試験研究炉)の建屋や機器の3次元モデルを作成し、観測記録等との比較により継続的にモデルの妥当性検証を行っている。2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震は、HTTRが建設されている大洗地区において、震度5強を観測した。今般、HTTR建屋の3次元モデルを用いた東北地方太平洋沖地震に対する地震観測シミュレーションを実施し、従来モデルでは再現が困難であった振動モードの再現に成功したので、得られた結果を報告する。
中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鈴木 喜雄; 沢 和弘; 飯垣 和彦
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05
数値解析結果の妥当性を推定する手段の一つを提案する。有限要素法による構造解析をスーパーコンピュータの並列計算機能を活用して実行し、解析結果の相違を分析するとともに、入力データである有限要素分割の粗密を変更した解析結果を分析し、数値計算的な確かさを推定するシステムを提案する。解析結果を表現する解析結果モデルの形成過程は、データベースで機能IDとその計算手順のリストによって記述する。解析モデルマネージャは、計算手順を記述したリストの順序によって、すなわち複数の数値計算手続きにより、シミュレーションを実行することで、目的とするシミュレーションの数値計算解を出力する。その結果、目的とするシミュレーション結果が複数生成されることから、これらの結果の相違を比較し分析することで、解の正確さを推定する。本論での数値実験は静解析と動解析で実施し、その正確さを判断するための必要な手続きを明らかにした。数値実験は、京を用いて行った。
中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫*; 鶴田 理*; 沢 和弘; 飯垣 和彦
Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07
機械製品は、その大小や複雑さによらず少なくとも二つ以上の部品から組立てられており、原子力発電所などは1000万以上の部品からなる構造物である。本論では、その構成部品を集積してアセンブリ構造の解析方法論について報告する。集積された部品を有限要素解析しようとすると、部品間の合わさる部分の有限要素分割数が合わず、節点や要素が不連続な状態となり、一般には連続体として計算ができなくなる。これを回避する方法として、六面体の有限要素を結合する技術を開発した。これにより従来の自動要素分割手法等でも困難であったアセンブリ構造物の有限要素解析を可能とした。
中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫; 鶴田 理; 沢 和弘; 飯垣 和彦
ターボ機械, 42(5), p.332 - 338, 2014/05
原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションの研究開発では、強固な産学官連携体制の下、大型プラントのものづくりで必要とされる、実験では不可能な詳細かつ一体的な耐震シミュレーション技術(あるがままシミュレーション技術)を研究開発し、開発した技術の機能確認と動作検証及び具体事例への適用実験を行う。これにより、原子力施設等の大型プラントにおいて設計用基準地震動に対する安全余裕を一層合理的に設定する方法の確立に貢献していくとともに、安心・安全社会の構築に資することを目標としている。現在までに「京」の4096ノードまでを使い100ケース以上の解プロダクション・ランとして、感度解析などを実施してきたので、その事例も報告する。
中島 憲宏; 西田 明美; 松原 仁*; 羽間 収*; 鈴木 喜雄; 沢 和弘; 飯垣 和彦
Transactions of the 22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-22) (CD-ROM), 10 Pages, 2013/08
原子力発電所のような原子力施設は、一千万点以上の部品から構成される組立構造物である。原子力施設は巨大で複雑な構造をしており、大地震時の施設の応答挙動を分析しておくことは必須である。本論では、原子力施設のような沢山の部品から組立てられる構造物の地震時の応答挙動を評価するための、数値シミュレーション技術について報告する。本シミュレーションは、大型構造物である組立品とその構成部品を全体と局所の両面から解析するものである。また、高性能計算機環境である分散及び/又は並列コンピューティング環境で動作するように実装した。本論では、組立構造解析システムの概要と機能について報告し、数値実験とその結果について報告する。実装したアルゴリズムを検証するため、片持ちモデルでの理論解との比較実験を行い、その結果、数値計算誤差範囲での一致を得た。応用実験として、並列コンピュータに組立構造解析システムを実装し、組立構造物のシミュレーションを、原子力機構の高温工学研究炉のデータを用いて計算し、その結果を示した。
西田 明美; 飯垣 和彦
Proceedings of 2011 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2011) (CD-ROM), 9 Pages, 2011/07
高温ガス炉の原子炉圧力容器と中間熱交換器との間における一次系冷却材である高温高圧ヘリウムガスの輸送には、二重配管が用いられる。二重配管には流路の耐圧壁として機能する内管と外管があり、特に、耐圧管が同心円状にあるという二重構造の配管であるため、その振動特性を考慮した構造設計が要求される。この二重配管構造の詳細な振動特性を把握するために、これまでに試験体を用いた打撃実験を行っている。打撃実験では高周波数域の入力や応答を扱うため、高周波数域でも精度が高いと言われるスペクトル要素を用いた衝撃応答解析を行った。解析結果と実験結果との比較により、応答の再現性が高いことを確認でき、二重管の振動特性の詳細解析に本要素を用いることが有効であるとの見通しを得た。また、二重配管構造の減衰特性についてパラメータスタディを実施し、実験結果と比較したところ、外管と内管で異なる減衰値となる同定結果を得た。本稿ではこれらの結果について報告する。
西田 明美; 飯垣 和彦
第59回理論応用力学講演会講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2010/06
高温ガス炉の原子炉圧力容器と中間熱交換器との間における一次系冷却材である高温高圧ヘリウムガスの輸送には、二重配管が用いられる。二重配管には流路の耐圧壁として機能する内管と外管があり、特に、耐圧管が同心円状にあるという二重構造の配管であるため、その振動特性を考慮した構造設計が要求される。この二重配管構造の詳細な振動特性を把握するために、これまでに試験体を用いた打撃実験を行っている。打撃実験では高周波数域の入力や応答を扱うため、高周波数域でも精度が高いといわれるスペクトル要素を用いた衝撃応答解析を行った。解析結果と実験結果との比較により、応答の再現性が高いことを確認でき、二重管の振動特性の詳細解析に本要素を用いることが有効であるとの見通しを得た。また、二重配管構造の減衰特性についてパラメータスタディを実施し、実験結果と比較したところ、外管と内管で異なる減衰値となる同定結果を得た。本稿ではこれらの結果について報告する。
中嶋 秀夫; 檜山 忠雄; 加藤 崇; 河野 勝己; 礒野 高明; 杉本 誠; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; et al.
Fusion Technology, 30, p.1248 - 1252, 1996/12
原研では、ITER工学R&Dの一環として、CSモデルコイルを試験するための試験装置を建設した。本装置では、1995年10月までに、コンピュータ・システムを除くすべてについて性能試験が完了した。例えば、液化システムにおいては、801l/hの液化能力、液化能力114l/hのもとでの冷凍能力5.03kWを達成し、ITER実機で必要とされる液化システム開発における中間目標を実証した。本報告では、試験装置全般の建設と性能試験結果について報告する。
加藤 崇; 西田 和彦*; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 本田 忠明*; 辻 博史; N.Michel*; 吉田 清; 島本 進
Fusion Technology, 30(3), p.1253 - 1257, 1996/12
ITER超電導コイルの安全評価として、超電導コイル群が設置されているITERクライオスタットの断熱真空が喪失するといった事故を想定し、この事故により超電導コイルが、どのような影響を受け、どのようにそれらの安全性が評価されるかについて解析を行った。その結果、断熱真空喪失により急激な対流熱伝達による大きな入熱が4Kに冷却されている超電導コイルに与えられるが、ITERクライオスタットの体積が非常に大きいため、入熱によりコイルがクエンチ等の緊急動作停止に至る時間が比較的長いことがコンピュータを用いた解析により判明した。
加藤 崇; 濱田 一弥; 河野 勝己; 檜山 忠雄; 本田 忠明*; 西田 和彦*; 関口 修一*; 大都 起一*; 松井 邦浩; 辻 博史
NIFS-PROC-28, 0, p.33 - 36, 1996/09
ITER中心ソレノイド・モデル・コイル試験装置の主要機器としての大型ヘリウム冷凍機を開発した。本冷凍機は、新規に開発した大型スクリュー型ヘリウム圧縮機、完全動圧型大型タービン膨張機を採用し、冷凍能力5kW(4.5K)、又は液化能力800l/hを発生する国内最大級のヘリウム冷凍機である。本論文では、本冷凍機のシステムを紹介し、これまでに得られた冷凍・液化特性結果を報告する。特に新規開発のタービン膨張機性能結果についても言及する。
加藤 崇; 濱田 一弥; 河野 勝己; 松井 邦浩; 檜山 忠雄; 西田 和彦*; 本田 忠明*; 種田 雅信*; 関口 修一*; 大都 起一*; et al.
ICEC16/ICMC Proceedings, p.127 - 130, 1996/00
ITER中心ソレノイド・モデル・コイル実験用冷凍機を製作した。本冷凍機は、冷凍能力5kW(4.5K)又は液化能力800l/hの能力を有し、原研のこれまでの技術開発結果を用いて開発した大型ヘリウム冷凍機である。本論文において、設計諸元を紹介すると共に計測した本システムの熱力学的特性結果を報告する。
本田 忠明*; 松井 邦浩; 濱田 一弥; 西田 和彦*; 加藤 崇; 辻 博史; 飯田 文雄*; 吉田 清; 保川 幸雄*; 樋上 久彰*; et al.
Proc. of 16th Int. Cryogenic Engineering Conf. /Int. Cryogenic Materials Conf., 0, p.135 - 138, 1996/00
ITER超電導コイルは、20個のトロイダル磁場コイル、中心ソレノイドコイル、7個のポロイダル磁場コイルからなる。このコイルシステムを動作させるため、電流リードと超電導ブスバーを介して電力が供給され、配管を介して冷媒が供給される。電力、冷媒供給設備と超電導コイルの取合機器として、23台のコイルターミナルボックスがクライオスタット近傍に設置される。電気絶縁、電位、断熱、真空、設置空間の設計条件を考慮して、コイルターミナルボックスの設計を行った。本発表では、超電導コイルと電力、冷媒供給設備の取合条件と取合機器の基本設計結果を紹介する。
