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川崎 信史; 細貝 広視*; 古橋 一郎*; 笠原 直人
日本機械学会2006年度年次大会講演論文集, Vol.1, p.959 - 960, 2006/09
熱流動-構造統合解析法と実験計画法を用いて、革新的高速炉の炉心支持構造において、手動トリップ時に発生する熱応力を評価した。その結果、システムパラメータの不確定性により最大発生熱応力は、ノミナル発生熱応力より15
18%増加することがわかった。熱過渡曲線に安全係数を加える従来の設計手法では、ノミナル発生熱応力より6368%高い応力を最大熱応力と評価しており、熱流動-構造統合評価を実施することにより、約40%過度に評価されていた最大発生熱応力を適正に評価できる。
横山 賢治; 細貝 広視*; 千葉 豪; 笠原 直人; 石川 真
JNC TN9400 2004-022, 162 Pages, 2004/04
JNC-TN9400-2004-022.pdf:13.47MB
高速炉開発において、解析コードを用いた数値シミュレーションは、理論、実験を補足するための重要な役割を果たしている。サイクル機構では、実用高速炉の研究開発を効率的に進めるために次世代解析システムの開発を進めている。本報告書では、次世代解析システムの概念設計を目的として実施したプロトタイプ作成による検討の結果について述べる。本検討を進めるにあたり、フランス原子力庁(CEA)との共同研究の観点から、数値解析用のプラットフォームについて動向調査を行い、CEAが開発を進めているSALOMEプラットフォームの適用性評価を行った。適用性評価の結果、SALOMEは次世代解析システムで必要とされる効率性、公開性、普遍性、拡張性、完全性といった特徴を満たしていることが確認できた。また、次世代解析システムで必要とされる制御層の概念も持っており、次世代解析システムのプラットフォームとして、有力な候補となりうることが分かった。一方、構造解析の分野では、PARTS.NETコードのプロトタイプをクラス構造や入出力仕様の観点から見直し、データ処理効率と保守性の向上のための改良作業を実施した。また、炉物理解析の分野では、SALOMEを利用することを想定して、C++ による新規コードの開発、及び、Fortranで書かれた既存コードの再利用について検討した。
横山 賢治; 細貝 広視*; 宇都 成昭; 笠原 直人; 石川 真
JNC TN9400 2003-021, 205 Pages, 2003/04
JNC-TN9400-2003-021.pdf:8.86MB
高速炉開発において、解析コードを用いた数値シミュレーションは、理論、実験を補足するための重要な役割を果たしている。研究開発に対すニーズが多様化し、解析対象がより複雑化している現在では、工学的なモデルや解析手法を柔軟に変更したり、新たなモデルや手法を開発して容易に従来のシステムを拡張したりできることが、解析コードに求められる重要な要素となってきている。また、原子力に関連する技術分野は多岐にわたるため、多くの異なる分野の物理データや工学的モデル・手法を、いかにうまく結合して利用できるようにするかという点に大きな課題がある。 本研究では、このような課題を解決できる次世代解析システムの実現を目標とし、3種類の方法、(1)多言語(SoftWIRE.NET、Visual Basic.NET、Fortran)、(2)Fortran90、(3)Pythonを採用してプロトタイプの作成・検討を実施した。 この結果、Visual Basic.NETを用いることで、Fortranでかかれた既存の解析コードの機能を新しい解析コードシステム上で部品化することや、Fortran90の新しい機能を用いることにより従来のFortran77で書かれた解析コードの保守性や拡張性を向上させること、Pythonを用いてツールボックス型の解析コードシステムを構築することができることを示した。
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。
横山 賢治; 細貝 広視*; 宇都 成昭; 笠原 直人; 名倉 文則; 大平 正則*; 加藤 雅之*; 石川 真
JNC TN9420 2002-004, 309 Pages, 2002/11
JNC-TN9420-2002-004.pdf:11.4MB
高速炉開発において、解析コードを用いたシミュレーションは、理論、実験を補足するための重要な役割を果たしている。研究開発に対するニーズが多様化し、解析対象がより複雑化している現状では、工学的なモデルや解析手法を柔軟に変更したり、新たなモデルや手法を開発して容易に従来のシステムを拡張したりできることが、解析コードに求められる重要な要素となってきている。また、原子力に関連する技術分野は多肢にわたるため、多くの異なる分野の物理データや工学的モデル・手法を、いかにうまく結合して利用できるようにするかという点に大きな課題がある。本研究では、原子炉の解析で必要となる物理量・解析手法等の工学上のモデリングの概念を、人間・計算機ともに理解できるプログラミング言語、あるいは汎用的な次世代解析システムを開発することを目標とする。この次世代解析システムの新しい概念を、工学系モデリング言語と名づけることとした。本報告書は、この工学系モデリング言語としての次世代解析システムの実現のために利用可能と考えられる最新の計算機技術、ソフトウェア開発技術等を調査した結果をまとめたものである。
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。
田中 良彦; 細貝 広視*; 古橋 一郎*; 笠原 直人
JNC TN9400 2001-121, 44 Pages, 2002/02
JNC-TN9400-2001-121.pdf:1.16MB
高速炉機器の流動-構造解析を統合して行うことにより、設計作業を合理化しうるツールとして、熱過渡応力リアルタイムシステムシミュレーシコードPARTS(Program for Arbitrary Real Time Simulation)の開発が進められている。PARTSは多様な設計条件に対する流動解析と構造解析を一括して実しするツールであることから、解析手法は高速であることが必須となる。現状、応力解析の手法としてはGreen関数法が有望と考えられる。Green関数法は、構造物中に発生する過渡熱応力を冷却材のステップ温度変化に対する応答の畳み込み積分という形で算出する手法であり、有限要素法よりも短時間での計算が可能である。これまでGreen関数法は熱伝達率一定で接する1種類の流体に対する応答を記述するために適用されてきた。本報では、熱伝達係数が変化する2種類の流体に適用できるようにGreen関数法を拡張し、円筒(内面:1次冷却材と接触、外面:2次冷却材と接触、熱伝達率:想定事象後の冷却材流量に応じて変化)への適用性を確認した。
細貝 広視*; 川崎 信史; 笠原 直人
JNC TN9520 99-002, 106 Pages, 1998/12
STARシステムは、大洗工学センターで実施される熱過渡強度試験に関する試験条件・試験結果・解析結果等をデータベース化し、これらのデータに対して表計算処理・ユーザープログラムによる損傷値計算処理・種々の検索処理を行うことができるサーバークライアント方式のデータベースシステムである。本システムのクライアントプログラムはVisual Basic 5.0(EnterpriseEdition、Service Pack 3)で作成され、データベース管理にはMicrosoft SQL Server 6.5を使用しており、Windows95あるいはWindowsNT4.0のもとで動作する。表計算、損傷値計算、補間処理等の付加機能に関してはSTAR本体とは分割し、それぞれのプログラムをOLEサーバーまたはOCX(OLEカスタムコントロール)化することにより、自律部品として実装した。これによって上記のSTAR以外のプログラムからでも使用できるようになった。更にVersion7.1では、以下の機能を追加した。構造解析に使用した解析データファイル名を示すフィールドを管理データテーブルに追加し、STAR使用時にこのテーブルから解析データファイルを呼び出す機能を解析メニューの下に用意した。また、コマンドおよびフォーム上のコントロールに対するオンラインヘルプを作成した。更に、エラー処理機能の強化およびグラフィック処理機能の強化を行った。エラー処理では、各コマンドへのエラー処理ルーチンの追加によるSTAR作業中のシステムの異常終了の防止、データ登録時のチェック、およびバックアップ機能の強化を図っている。グラフィック処理機能では、形状データ入力における旧バージョンのDXFファイルの読込み、AutoSketchのレイヤ機能を使った形状データの多層管理を行えるようにした。
細貝 広視*; 川崎 信史; 笠原 直人
JNC TN9520 99-001, 545 Pages, 1998/12
STARシステムは、大洗工学センターで実施される熱過渡強度試験に関する試験条件・試験結果・解析結果等をデータベース化し、これらのデータに対して表計算処理・ユーザープログラムによる損傷値計算処理・種々の検索処理を行うことができるクライアントサーバー型のデータベースシステムである。本システムのクライアントプログラムはVisual Basic 5.0(Enterprise Edition、Service Pack 3)で作成され、データベース管理にはMicrosoft SQL Server 6.5を使用しており、Windows 95あるいはWindows NT 4.0のもとで動作する。バージョン6では、データベースエンジンとしてMicrosoft Accessで使用されているJet 3.0(32ビット版)を使用してデータベース(MDBファイル)を構築したが、バージョン7ではデータベース管理システムとしてSQL Serverを用いることにより本格的なクライアント・サーバ方式への拡張を行った。データベース・テーブル構造もSQL Serverへの移行に伴いいくつかの改良を行った。例えば、解析テーブルを時点のテーブルと新規の時点テーブルに分割し、解析テーブルと時点テーブルとのリンクによりこれらを関連付けることによりデータ構造を柔軟なものにした。また、表計算、損傷値計算、補間処理等の付加機能に関してはSTAR本体とは分割し、それぞれのプログラムをOLEサーバーまたはOCX(OLEカスタムコントロール)化することにより、自律部品として実装した。これにより上記の付加機能はSTAR以外のプログラムからでも使用できるようになった。更に構造解析に使用した解析入力データファイル名を示すフィールドを管理データテーブルに追加することにより、STARに蓄積されている解析結果の元になる解析入力データファイルを呼び出す機能を実現した。
細貝 広視*; 笠原 直人
PNC TN9460 98-002, 240 Pages, 1998/07
オブジェクト指向強度評価プログラムSONSHOは、構造解析とその後処理により得られる応力分類データから、高速原型炉第一種機器の高温構造設計方針を含む各種の評価法により、クリープ疲労損傷値を予測するシステムである。プログラム上の特徴としては、材料データの更新やクリープ疲労損傷技術の進展に伴う頻繁な改訂と、複雑の外部プログラムとのインターフェイスの必要性が挙げられる。これらの要求を満たすため、平成7年度のプロトタイプ作成以来、プログラムのオブジェクト間インターフェイスの整備を進めてきた。特にVersion4.0では以下の改良を行った。(1)材料強度計算ライブラリを独立の汎用モジュールとして、Microosoft推奨のActiveXコントロールおよび32bitDLLで実装することによって、Mindows上の一般的なプログラムから共通利用できるようにした。(2)プログラム自身が操作法を誘導する機能(ウィザード)により、マニュアルレスの操作を可能とした。(3)プログラム間のインターフェイスにMicroosoft標準のオブジェクト間通信方法(COM)を使用し、Microosoft Excelのデータとメモリ内高速通信により入出力が行えるようにした。Version4.0は、Windows95およびWindowsNT4.0で実行可能である。また使用言語はMicroosoft Visual Basic 5.0(Enterprose Edition)とMicroosoft FORTRAN Power Station 4.0である。
細貝 広視*; 笠原 直人
PNC TN9440 96-025, 485 Pages, 1996/07
高速炉機器構造の支配荷重である熱応力を最小にする,優れた構造形状及び運転方法を探索するための,熱・流体・構造の複合現象である熱過渡現象を複数コードの協調により統合解析する手法を開発した。熱過渡応力リアルタイムシミュレータの計算規模と速度の向上を目的に計算処理の分散化と並列化を行った。ネットワーク上に分散配置された計算機資源をオブジェクト指向技術を採用して物理的情報と切離して統合できる分散技術を利用した。検証例題として熱・流体高速計算サブシステムとSGモジュールを取り上げ,原理の確認を行った。
笠原 直人; 細貝 広視*
PNC TN9410 95-212, 306 Pages, 1995/08
損傷計算プログラムは、構造解析結果と試験(運転)条件を入力データとして与えることでクリープ疲労損傷計算処理を行うプログラムである。計算モジュールはVisualBasicで記述し、データ入出力モジュールは、表計算ソフトMX-EXCELを使用した。MX-EXCELと計算モジュールのデータ転送はファイルを介さず全てプロセス間通信によって行われる。プログラム言語は、Windows環境で動作する様にVisualBasic言語を使用した。本プログラムは、単独での実行の他「過渡熱応力リアルタイムシミュレータPARTS」および「構造物強度データベースシステムSTAR」との連携動作も可能である。開発作業項目は以下の通りである。(1)損傷計算用基本変数をモジュール間で最適に受け渡すためのパラメータ(構造体)設計(2)プロセス間通信(DDE)のプログラム組み込み、動作試験(3)材料特性値算出ライブラリ(FORTRANプログラム)の動的リンクライブラリ(DLL)化(4)FORTRANソースコードのVisualBasicコードへの移植(五)STARシステムとの連結動作試験本プログラムは今後、C++を使用して本格的なオブジェクト指向プログラムに移行する予定である。
細貝 広視*; 笠原 直人
PNC TN9460 94-002, 192 Pages, 1994/01
ネットワークの導入とGUIの構築により、新たに「1つの画面上でたくさんの情報を表示し、更に軽快に作業する。」というような質的向上の要求を満たすため米国製パーソナル・コンピュータ(DOS/V機)を導入した。DOS/V機は、激しい競争のせいで技術革新が速く、価格も抑えられているため国産機に比べ価格対性能比が非常に高いものになっている。更に用途に合わせた拡張性に優れ、信頼性も向上している。これらのDOS/V機をネットワーク環境で利用可能とするためのシステム設定と、全利用者がプリンタを共有するためのネットワークプリンタ環境整備を行うことで上記の要求解決を図った。各作業における主要留意点は以下の通りである。1)DOS/V機の導入 室内業務の調査・分析及び利用者の要望を調べ、DOS/V機の選定を経て所内LANおよび室内LAN接続のための設定をおこなう。2)ネットワークプリンタの環境整備 パソコン毎に用意しなければならなかったプリンタ装置を、パソコン(クライアント)の台数に関係無く全クライアントが1台のプリンタを共有できるようにするための環境整備をおこなう。3)業務システムの開発・整備 今までMS-DOS上で動作していた、データ交換用に開発したプログラムを統一されたグラフィック主体のWindows上で動作出来るようにするための開発を新たにおこなう。上記により表計算・ワープロ・作図等の作業が1つの画面上で同時に出来、プリンタ出力もネットワークに接続されているプリンタであればどの建家にあるプリンタにでも簡単に切り替えて印刷することが出来るなど計算機業務の質的向上が図れた。
細貝 広視*; 笠原 直人
PNC TN9460 93-003, 186 Pages, 1993/03
構造工学室における計算機業務は、1)FINASによる構造解析、RANGEによる弾性/非弾性解析の後処理等の大型計算機上の業務、2)I-DEASによる構造解析結果のグラフィック・イメージ処理のワークステーション上の業務、更に3)解析結果に基づき評価手法の検証を行うSTARシステム、POST-DSの利用、文書作成、表計算等を行うパソコン上の業務と3つに大別できる。それぞれの業務は、個別の計算機環境によって実現されてきたため、業務間でのデータの交換も複数の計算機間で行われ、かなりの手間とノウハウを必要としていた。更にそれら業務で使用されるハードウェア・ソフトウェアの管理も個々に行わなければならなく、この作業に相当の時間をかけていた。このため室内専用ネットワークシステムと、統一されたGUI(グラフィカル・ユーサー・インターフェース)を構築することで、上記の問題解決を図った。本システムを構築した事で計算機業務の環境が大幅に改善されたものと見ている。以下の流れで構築作業をおこなった。1)ネットワークシステムの導入 室内業務の調査・分析をおこない、サーバーの選定、ボリューム/ディレクトリの設計等を経て異機種間の密な連携を可能にするネットワーク・システムを構成する。2)GUI(グラフィカル・ユーザー・インターフェース)の構築「大型計算機あるいは、UNIXワークステーションの端末として利用しながら同時に表計算等のパソコンアプリケーションを実行する。」というような複数の業務を1つの画面上で、しかも面倒な切り替え操作を必要とせずマウスをクリックするだけで実現できてしまう、そういうGUIを構築する。3)各種アプリケーションの開発・整備更に現状使用しているアプリケーションプログラムが本システム上でも動作できるように環境整備をおこなう。
