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論文

Appropriate damping on seismic design analysis for inelastic response assessment of piping

渡壁 智祥; 森下 正樹

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 6 Pages, 2018/07

現行の配管耐震設計規格の代替規定として、新たな事例規格が日本機械学会傘下の委員会において策定中である。本規格では、塑性による応答低減効果を見込んだ簡易解析を設計に取り入れることが検討されている。本研究では、簡易解析の適用性について解析的に検討した。応答スペクトル解析と応力係数による簡易計算に基づく現行設計解析に含まれる余裕を付加減衰の観点で定量的に評価した。

論文

Application of JSME Seismic Code Case by elastic-plastic response analysis to practical piping system

大谷 章仁*; 甲斐 聡流*; 金子 尚昭*; 渡壁 智祥; 安藤 勝訓; 月森 和之*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 10 Pages, 2018/07

本論文は、日本機械学会において策定中の事例規格を実機配管に適用した結果を報告するものである。ここでは、高速炉もんじゅの2次系配管を実機配管の代表例として選定した。事例規格に定める手法により配管系の弾塑性時刻歴解析を行い、配管の強度評価を実施した。その結果、事例規格による評価は配管系の耐震強度を左右する疲労強度の観点で、現行規格の手法よりも合理的な評価が可能であることを確認した。

論文

高速炉に適用する厚肉積層ゴムの研究開発; 準実大厚肉積層ゴムを用いた経年特性試験

渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*

日本機械学会論文集(インターネット), 83(850), p.16-00444_1 - 16-00444_14, 2017/06

厚肉積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されているが、積層ゴムを実機に適用する場合、供用期間中の経年変化を考慮して建屋支持機能や復元機能の構造健全性を評価することが重要となる。そこで、本報告では、加熱促進劣化により経年を模擬した準実大の試験体を用いて静的加力試験を行い、経年が剛性や線形限界ひずみ等の力学特性に及ぼす影響について検討した。

論文

Development of seismic isolation systems for sodium-cooled fast reactors in Japan

川崎 信史; 渡壁 智祥; 若井 隆純; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*

Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 8 Pages, 2016/07

日本は地震国であり、また、ナトリウム冷却型高速炉では、軽水炉と比較し薄肉化した構造として、機器が設計されている。それゆえに機器にかかる地震力を低減させるために、免震装置が採用されてきた。炉心耐震性及び原子炉容器の座屈健全性の観点から、高速炉用免震装置には、上下8Hz以下の固有周波数が必要となる。このような周波数条件を満足する3種類の免震概念を紹介する。上下8Hzの固有周波数は、厚肉積層ゴムにより達成される。この厚肉積層ゴムと皿バネを組み合わせることにより、上下固有周波数は、3$$sim$$5Hzとなる。また、積層ゴムと空気バネを組み合わせ、ロッキング防止装置を組み込むことで、1Hz以下の上下固有周波数が達成できる。上下8Hz免震概念は、厚肉積層ゴムとオイルダンパーで構成されており、本概念が日本のリファレンス高速炉用免震概念である。本概念が選定された理由は、システム構成の簡素さと開発課題の少なさである。上下5Hz免震概念を用いた場合の上下方向の加速度応答は、上下8Hz免震概念と比較し、50%のレベルまで低減することが、解析検討によりわかっている。また、皿バネの静的試験等から、皿バネの設計式は既に検討されている。これらの知見を活用し、厚肉積層ゴムと皿バネを組み合わせることにより、上下5Hz免震装置を設計することが可能である。上下1Hz免震概念を用いた場合の上下方向の加速度応答は、上下8Hz免震概念と比較し、10%のレベルまで低減することが、わかっている。上下固有振動数が1Hzといった領域まで低減するとロッキング防止装置が必要となり、これまで複数のオイルダンパーをオイルラインで結合するタイプのロッキング防止装置等が、検討されてきた。このようにロッキング防止装置がシステムを複雑化しているため、システム構成を今後簡素化していくことが、本概念にとって大きな課題となっている。これら3種類の免震概念が高速炉に適用可能な免震装置であり、これらの免震装置を開発していくことは、サイト毎に、機器仕様の統一化を図ったうえで、適切な耐震余裕を確保していくうえで、重要となるため、今後、地震動条件などの関連動向の変化を踏まえ、開発を継続していく。

論文

Development on rubber bearings for sodium-cooled fast reactor, 4; Aging properties of a half scale thick rubber bearings based on breaking test

渡壁 智祥; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*; 杣木 孝裕*; 諸菱 亮太*; 櫻井 祐*; 加藤 亨二*

Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 8 Pages, 2016/07

積層ゴムとオイルダンパーから構成される免震装置の高速炉への適用が計画されている。本装置の特徴の一つは、やや厚肉積層ゴムを採用していることである。地震条件の増大に対応するため、上下固有振動数を通常よりも低下させ、内部機器の応答低減を狙いとしている。本報告では、やや厚肉積層ゴムの経年変化特性について検討した。積層ゴムは成熟した技術となっているが、経年変化に関する試験実施が少ない。また、やや厚肉積層ゴムについては、経年変化後の線形限界や破断特性等の力学特性が把握されていない。経年30年及び60年を模擬した1/2縮尺系積層ゴム(直径800mm)及び1/8縮尺系積層ゴム(直径200mm)を用いて水平及び上下方向の静的加力試験を実施し、終局挙動近傍の復元力特性データを取得して経年が力学特性に及ぼす影響を把握する。また、経年を模擬した2種類の縮尺比の終局挙動を比較評価することで、経年状況下におけるスケール効果の有無を明らかにした。

論文

Investigation on ultimate strength of thin wall tee pipe for sodium cooled fast reactor under seismic loading

渡壁 智祥; 月森 和之; 大谷 章仁*; 森泉 真; 金子 尚昭*

Mechanical Engineering Journal (Internet), 3(3), p.16-00054_1 - 16-00054_11, 2016/06

配管の耐震健全性を評価するために配管の破損様式や終局強度を把握することは重要である。軽水炉用厚肉配管の破損試験はこれまでに複数実施されている。その結果から、厚肉配管の耐震設計では、低サイクル疲労破壊を破損様式として想定するべきであるとの結論に至っている。一方、高速炉は軽水炉と比べて相対的に薄肉構造であり、薄肉配管の破損様式を明らかにするためには軽水炉配管の試験結果だけでは十分でない。したがって、本研究では、薄肉ティの破損様式及び終局強度の調査を行った。

論文

Ultimate strength of a thin wall elbow for sodium cooled fast reactors under seismic loads

渡壁 智祥; 月森 和之; 北村 誠司; 森下 正樹

Journal of Pressure Vessel Technology, 138(2), p.021801_1 - 021801_10, 2016/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:68.54(Engineering, Mechanical)

配管の終局強度や破損様式を把握することは、設計評価の信頼性及び合理化の観点から重要である。軽水炉で使用される外径/板厚比が比較的小さい厚肉配管については、破損様式が疲労破壊であることが過去の検討によって示されてきたが、外径/板厚比が比較的大きい高速炉用薄肉配管の破壊試験データはほとんどない。本研究では、高速炉で用いられる薄肉配管の破損様式を把握するために実施した動的破壊試験結果について報告する。結果から、地震荷重下での薄肉配管の破損様式は疲労であることを示し、現行の配管設計評価には、大きな余裕が含まれていることを確認した。

論文

Investigation on ultimate strength of thin wall tee pipe for sodium cooled fast reactor under seismic loading

渡壁 智祥; 月森 和之; 大谷 章仁*; 森泉 真; 金子 尚昭*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 8 Pages, 2015/05

It is important to investigate failure mode and ultimate strength of piping components in order to evaluate seismic integrity of piping. Many failure tests of a thick wall and a high pressure piping for Light Water Reactors (LWRs) have been conducted, and the results suggest that the failure mode which should be considered in the design of a thick wall piping for LWRs under seismic loading is low cycle fatigue. On the other hands, the piping in Sodium cooled Fast Reactors (SFRs) is a thin wall configuration compared to the piping in LWRs. Failure tests of a thin wall piping is necessary because the past failure tests for the piping in LWRs are not enough to discuss failure behavior of a thin wall piping. This present work investigated the failure mode and the ultimate strength of a thin wall tees, the critical parts in seismic evaluation of the actual piping of SFRs.

論文

Validation of nonlinear FEA models of a thin-walled elbow under extreme loading conditions for sodium-cooled fast reactors

渡壁 智祥; Jin, C.*; 臼井 嘉哉*; 酒井 新吉*; 若井 隆純; 大鹿 順司*; 月森 和之

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

For the purpose of confirming failure modes and safety margin, some studies on the ultimate strength of thin-walled piping components for Sodium-cooled Fast Reactors (SFRs) under extreme loading conditions such as large earthquakes have been reported these several years. Nonlinear finite element analysis has been applied in these studies to simulate buckling and yielding with large deformation, whose accuracy is dependent on the element type, the mesh size, the elasto-plastic model and so on. It is important to check the validation of a finite element model for nonlinear analysis especially under extreme loading conditions. This paper presents static and dynamic analyses of a thin-walled elbow with large deformation under large seismic loading, and discusses the validation of the FEA models comparing with experimental results.

論文

Study on strength of thin-walled tee pipe for fast breeder reactors under seismic loading

渡壁 智祥; 月森 和之; 大谷 章仁*; 森泉 真; 金子 尚昭*

Proceedings of 2014 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2014) (DVD-ROM), 8 Pages, 2014/07

原子炉の耐震安全性の観点から配管の終局的な強度を把握することは重要である。設計地震荷重を超える過酷な入力条件下での高速炉用薄肉ティ配管の破損様式及び終局強度を試験により検証した結果について報告する。

論文

Study on piping response under multiple excitation (validation for elastic-plastic analysis of piping)

甲斐 聡流*; 渡壁 智祥; 金子 尚昭*; 都知木 邦裕*; 森泉 真; 月森 和之

Proceedings of 2014 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2014) (DVD-ROM), 10 Pages, 2014/07

原子力プラントの配管は複数の支持点を有することから、地震時には多点入力挙動を示す。本報では、弾塑性域における配管の多点入力解析手法の妥当性について試験結果との比較により検証した結果について報告する。

論文

配管の多入力応答に関する研究; 3点支持された配管試験体の3入力加振試験

渡壁 智祥; 金子 尚昭*; 相田 重一*; 大谷 章仁*; 月森 和之; 森泉 真; 北村 誠司

Dynamics and Design Conference 2013(D&D 2013)講演論文集(USB Flash Drive), 8 Pages, 2013/08

配管系の地震応答解析を実際の振動応答挙動に近いものとするためには、多点入力解析を取り入れる必要がある。多点入力解析手法に関する理論的検討は過去に複数実施されているものの、解析手法の妥当性について配管実挙動と比較したものは少なく、十分な検討がなされているとは言えない。そこで、本研究では、多点入力解析法の妥当性及び適用性を検証することを目的とし、本報では、複数の支持点を有する3次元配管モデルを用いた多点入力加振試験を実施した。

論文

配管の多入力応答に関する研究; 多入力配管解析の検証

甲斐 聡流*; 渡壁 智祥; 金子 尚昭*; 都知木 邦裕*; 森泉 真; 月森 和之

Dynamics and Design Conference 2013(D&D 2013)講演論文集(USB Flash Drive), 10 Pages, 2013/08

原子力プラントにおける配管系は、複数のフロア、複数の建屋にまたがり配置される。地震時には、1本の配管系であっても設置場所に応じた個々の異なる地震動が入力される。本研究では、上記のような多点入力条件となる配管系の解析手法を、加振実験との比較により検証した。その結果、多点入力時刻歴解析は、加振実験結果での応答履歴及び最大応答量を精度よく再現できた。一方、多点入力応答スペクトル解析では、多点入力の組合せ法として、SRSS法よりも絶対値和法を用いることが適切であることがわかった。

論文

多質点系モデルを用いた振動破損実験におけるエネルギーの振る舞い

関 一*; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 北村 誠司; 渡壁 智祥

Dynamics and Design Conference 2013(D&D 2013)講演論文集(USB Flash Drive), 8 Pages, 2013/08

本研究では、現行耐震評価手法の合理化を目的として、構造物に蓄積されるエネルギーに着目した振動挙動の検討を進めてきた。本報では、構造物に蓄積されるエネルギーに着目し、2質点系モデルの振動実験を行い、総エネルギー入力と破損の相関関係について確認した。

論文

Study on ultimate strength of thin-wall piping components for fast breeder reactors under seismic loading

渡壁 智祥; 北村 誠司; 月森 和之; 森下 正樹

Transactions of 22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-22) (CD-ROM), 10 Pages, 2013/08

配管の終局強度や破損様式を把握することは、設計評価の信頼性及び合理化の観点から重要である。本件では、高速炉で用いられる外径/板厚比が比較的大きい薄肉配管の破損様式を把握するために実施した動的破壊試験結果について報告する。

論文

Study on piping response under multiple excitation, 1; Triple shaking table test of piping having three-supporting points

渡壁 智祥; 金子 尚昭*; 相田 重一*; 大谷 章仁*; 森泉 真*; 月森 和之; 北村 誠司

Proceedings of 2013 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2013) (DVD-ROM), 8 Pages, 2013/07

現行の配管耐震解析に多入力解析を適用することで配管強度評価の合理化が期待できる。本件では、3点支持配管供試体及び3振動台を用いた加振試験を実施し、多入力を受ける配管の実挙動について調査した結果をまとめたものである。

論文

Study on piping response under multiple excitation, 2; Validation for multiple analysis of piping

甲斐 聡流*; 渡壁 智祥; 金子 尚昭*; 都知木 邦裕*; 森泉 真; 月森 和之

Proceedings of 2013 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2013) (DVD-ROM), 9 Pages, 2013/07

現行の配管耐震解析に多入力解析を適用することで配管強度評価の合理化が期待できる。本件では、3振動台を用いた加振試験から得た多入力を受ける配管の実挙動を解析で模擬し、解析による評価手法について検証した。

口頭

多入力を受ける配管の応答挙動に関する考察,1; 2点支持された配管供試体の応答

渡壁 智祥; 北村 誠司; 月森 和之; 森泉 真*; 宮本 明倫*; 森下 正樹

no journal, , 

原子力施設に設置される配管は各階や隣接する建屋間に跨り、複数の支持構造物を介して建屋に取り付けられるため、地震時には多入力応答を示す。本研究では、多入力問題を考えるにあたって、2点で支持される単純な系を対象として、多入力配管挙動について実験・解析の両面から検討した。単純化モデルを用いた予備解析では、2入力間条件の違いが応答へ及ぼす影響について調査し、2支持点を有する配管供試体を用いた2入力振動実験では、多入力解析手法の可能性について検討した。

口頭

破断エネルギーの定量的評価に関する基礎的研究

山中 隆寛*; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 金枝 信吾*; 北村 誠司; 渡壁 智祥

no journal, , 

本研究では、地震時に構造物が塑性/破壊に至る条件をエネルギーという累積性のある物理量によって明確化することで、合理的な耐震設計,動的荷重に対する強度評価手法の確立を目的として実施している。本報では、供試体の断面形状が破損に要するエネルギーに与える影響を明らかにするための基礎データを得るべく、実施した振動実験結果について報告する。

口頭

地震荷重下での高速炉薄肉配管の動的挙動・終局強度に関する調査,1; エルボの破壊試験

渡壁 智祥; 北村 誠司; 月森 和之; 森下 正樹

no journal, , 

高速炉用の薄肉配管が過大な地震荷重を受けた場合の破損様式と強度について明らかにするために検討を行っている。本報では、比較的薄肉なエルボ配管の破損様式が繰返しの荷重による疲労き裂貫通であることを示した。

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