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廣瀬 次郎*; 村松 健; 神田 繁*; 富島 誠司*; 武田 正紀*
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
地震PSAを適用して耐震設計にかかわる課題を検討し、その有用性を示すため、第四紀層地盤立地プラントに対する地震PSAを検討している。第四紀層地盤と現行の第三紀層地盤との差異は、地盤の応答特性が異なる点である。このため本研究では、確率論的手法による地盤安定性評価法の定式化と試解析を実施した。初めに第四紀層地盤で考慮すべき損傷モードとして、建屋底面の直線すべり、円弧すべり、支持力の不足、サイクリックモビリティの4種類を抽出した。次に、第四紀層地盤の中でも比較的剛性低下が少ない洪積層から成る地盤モデルを想定し地盤安定性解析を行った。その結果、地盤損傷モードの中でも、サイクリックモビリティが最も重要であり、ほかの損傷モードはその影響が小さいことが明らかとなった。また液状化強度のばらつきがサイクリックモビリティによる損傷確率の不確実さを増大させていることが課題として指摘された。
飯垣 和彦; 坂場 成昭; 川路 さとし; 伊与久 達夫
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 7 Pages, 2001/08
原研は、高温ガス炉技術基盤の確立と高度化,高温工学に関する先端的基礎研究の実施を主目的として、HTTRを建設し、1998年11月10日に初臨界を達成した。HTTRの原子炉格納施設は、原子炉格納容器(CV),サービスエリア(SA)及び非常用空気浄化設備から構成し、減圧事故時等に外部へ放出する放射性物質の量を低減する役目を担う。このため、CVには漏洩率、SAには機密性、非常用空気浄化設備にはSAの負圧維持,ヨウ素及び微粒子の除去効率並びに起動時間を規定している。CV漏洩率試験では、1次冷却材Heに適応するため、原子炉冷却材圧力バウンダリを閉鎖したまま試験を実施する従来の軽水炉等とは異なる新しい試験方法を確立し、規定値を満たすことを確認した。試験の結果、減圧事故時に外部へ放出する放射性物質の量は所定値内に低減することができるといえる。
及川 哲邦; 福島 誠一郎*; 高瀬 英和*; 内山 智曜*; 村松 健
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
原研では、軽水炉モデルプラントの地震に関する確率論的安全評価(PSA)を実施してきたが、その主要な支配因子となった起因事象としての外部電源喪失は、開閉所の碍子類も含めた碍管付き起動変圧器の損傷で引き起こされると仮定し、外部送電線網の影響は考慮しなかった。1995年兵庫県南部地震の際には、変電所等で、多くの変圧器、遮断器の震害事例が報告されている。そこで、これら震害事例をもとに、変圧器、遮断機、断路器、送電鉄塔のような、主要な設備・機器のフラジリティ・パラメータを評価し、外部送電線網の地震時信頼性を評価した。さらに、これら外部送電線網の地震時信頼性も考慮して、軽水炉モデルプラントの炉心損傷頻度を再評価した。その結果、外部送電線網の地震時信頼性が炉心損傷頻度に及ぼす影響はさほど大きくはないことがわかった。
柴田 大受; 石原 正博
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
黒鉛は酸化により機械的特性が低下するため、高温ガス炉の炉内黒鉛構造物は供用期間中検査においてその健全性を確認する必要がある。酸化による機械的特性の低下は黒鉛内部の気孔状態に依存するので、気孔状態の変化から機械的特性を評価するため、多孔質セラミックス中の気孔と超音波との衝突過程に基づく超音波伝播モデルの酸化黒鉛への適用性について検討した。この超音波伝播モデルを用いて、酸化の進行に伴う黒鉛のヤング率の低下について調べ、酸化に伴う黒鉛内部の気孔状態の変化として気孔寸法、気孔率に加えて気孔形状の変化が解析上重要な因子の一つであることを示した。その結果、酸化による黒鉛の機械的特性の低下の評価にこの解析モデルを適用できる見通しを得た。
石原 正博; 高橋 常夫*; 塙 悟史
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
Burchellにより提案された黒鉛材料の微細組織構造を考慮した確率論的な破壊モデルは、微細組織として粒子サイズ、気孔サイズ及びその分布が考慮でき、平均引張強度のみならず引張強度分布も精度よく予測できることから注目されている。そこで、この微細構造を考慮した脆性破壊モデルの応力勾配下への適用性について検討するとともに、セラミックス材料で広く用いられているワイブル理論との比較検討を行った。その結果、微細構造に基づく破壊モデルは、曲げ強度のみならず曲げ応力と引張応力の混在した応力状態でも強度の予測が可能であること、また、ワイブル理論とほぼ同じ強度予測をするものであることが明らかとなった。
西 宏; 衛藤 基邦; 橘 勝美; 中平 昌隆
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
ITERの真空容器は2重壁構造を採用し、不溶着部を有する構造となる。本研究では、ITERに採用予定の部分溶込みを有するT継手(外壁とリブ)と突き合わせ継手(外壁と外壁)について、継手や溶着金属の疲労試験を行い、疲労寿命や疲労き裂伝播速度を明らかにした。また有限要素解析を用いて両継手不溶着部の応力拡大係数範囲を計算し、継手と溶着金属の疲労き裂伝播速度を比較した。さらに破壊力学的手法を用いて継手の疲労寿命を計算し、不溶着部の長さが変化したときの疲労強度を予測した。その結果、以下のことがわかった。いずれの継手の不溶着部も先端が鋭くき裂と同様に挙動し、溶着金属部へ伝播する。したがって継手の疲労強度は不溶着部を持たない母材に比べ非常に低下する。また、継手と溶着金属の疲労き裂伝播速度は応力拡大係数範囲で整理でき両者は良く一致し、破壊力学的手法に基づい手計算した継手の疲労寿命は実験より得られた疲労寿命と良く一致する。さらに継手の不溶着部の長さが短く(1mm)なっても疲労強度は母材に比べ大きく低下する。
笠原 直人; Touboul, F.*
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 0 Pages, 2001/00
高温構造設計ではクリ-プ疲労損傷が主要破損モ-ドとして想定される。特に溶接部は繰り返し熱過渡荷重が加わる実機条件下において母材より強度が低下するため留意が必要である。このため、CEAとJNCは高温機器における溶接部の強度低減を考慮するため設計評価法を整備してきている。本研究では両者の評価法をSOUFFLE平板曲げクリ-プ疲労強度試験解析に適用し、材料デ-タと母材に対する溶接部の強度低減の観点から、評価手法と結果の相互比較を行った。CEAとJNCの最終評価結果は試験結果を精度良く予測出来ることが分かった。評価法のアプロ-チに関しては疲労に関して両者に差が見られた。すなわちJNCは母材と溶接金属の材料特性の差による溶接継手の疲労強度低減を考慮するのに対し、CEAは溶接金属の強度低下を評価する。クリ-プ強度に関しては、両者とも母材に対する溶接金属の強度低下割合を係数で評価する。
三原 隆嗣; 江沼 康弘; 田中 良彦; 一宮 正和
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 53 Pages, 2001/00
重金属冷却高速炉プラントの有望概念を追求することを目的として、複数のプラント候補概念を対象に概念設計研究を実施し、技術的成立性、経済性の観点から各々の概念に対して比較評価を行った。高荷重条件下での構造健全性の技術的成立性の観点から大型炉よりも中型炉の方が課題が少ないこと、冷却材については運転許容温度範囲やメンテナンス性等の点で鉛よりも融点の低い鉛ビスマスが有利であることから、有望概念として鉛ビスマス中型モジュ-ル炉を摘出した。更に、鉛ビスマス中型モジュ-ル炉(40万kWe)に対して、完全自然循環炉心冷却方式を採用した場合の概念設計研究を実施し、プラント建設コストの概略評価を行った。その結果、更なる出力増大(55万kWe)とモジュ-ル生産効果等により目標値であるプラント建設費20万円/kWeが達成できる可能性のあること、炉心設計については更なる改善が必要であること等を見出した。
木曽 芳広; 小林 順; 木田 正則; 一宮 正和
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 534 Pages, 2001/00
JNCと電力各社とは、1997年7月より、協力して実用化戦略調査研究を実施している。その研究では、Na、重金属、ガス冷却炉等の、いろいろな型の高速増殖炉の予備設計概念が検討され、評価されている。ガス炉では、炭酸ガス冷却材、ヘリウム冷却材、水蒸気発電サイクル、ガスタ-ビン発電サイクル、ピン型燃料、被覆粒子型燃料の可能な組み合わせについて、先進的な技術を取り入れて予備設計概念が検討された。ガス冷却高速増殖炉予備設計概念の一つであるガスタ-ビンを利用した高温高速増殖炉概念は、高温の出入口温度(850
/460)とガスタ-ビンサイクルによって、高プラントサイクル効率(47%)を達成している。また、ガスタ-ビン高速増殖炉は、主にその低出力密度(30MW/m3乗)によって、炉心溶融のない安全設計概念を達成している。減圧事故時にスクラムに失敗するような仮想的な苛酷事故時にも、受動的炉停止装置と自然循環によって炉
田渕 士郎; 青山 卓史
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 0 Pages, 2001/00
原子炉の燃料・材料開発のための照射試験では、スペクトル情報を含む中性子照射量を精度良く把握することが重要であり、高速実験炉「常陽」では、これを計算と実測の両面から評価している。炉内の中性子束分布は、3次元拡散理論に基づく炉心管理コ-ドにより計算し、燃料領域より外側の反射体等の領域については、輸送計算コ-ドを併用して計算し、多重放射化箔による実測反応率を用いた中性子スペクトルのアジャストメントにより計算値を補正している。また、非均質な構造を持つ照射試験用集合体の解析には、モンテカルロコ-ドを適用し、集合体内部の詳細な中性子分布を計算している。これらのうち、20年にも及ぶ「常陽」MK-II炉心の炉心管理計算による個々の燃料の燃焼組成、中性子束等の照射条件をデ-タベ-ス化した。
笠原 直人
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 0 Pages, 2001/00
高温構造設計ではクリ-プ疲労損傷が主要破損モ-ドとして想定される。特に溶接部は繰り返し熱過渡荷重が加わる実機条件下において母材より強度が低下するため留意が必要である。このため、CEAとJNCは高温機器における溶接部の強度低減を考慮するため設計評価法を整備してきている。本研究では、両者の評価法を、材料デ-タ、母材部評価、母材に対する溶接部の強度低減の観点から相互比較を行った。この結果、CEAとJNCの評価法の主な違いは、母材部のひずみ集中評価法、緩和初期応力評価法および溶接部の疲労およびクリ-プ強度低減係数であることがわかった。
笠原 直人
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 0 Pages, 2001/00
高温構造設計ではクリ-プ疲労損傷が主要破損モ-ドとして想定される。特に溶接部は繰り返し熱過渡荷重が加わる実機条件下において母材より強度が低下するため留意が必要である。このため、CEAとJNCは高温機器における溶接部の強度低減を考慮するため設計評価法を整備してきている。本研究では、両者の評価法をTTSによる溶接容器の熱過渡強度試験解析に適用し、材料デ-タ、母材部評価、母材に対する溶接部の強度低減の観点から、評価手法と結果の相互比較を行った。この結果、316FR溶接技術に関しては両評価法ともに保守的であり、両者間ではCEAの評価法がJNCに比較して保守的であることが明らかになった。
沢 和弘; 植田 祥平; 角田 淳弥; 飛田 勉*; 湊 和生
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 11 Pages, 2001/00
高温ガス炉ではバッファ層、高密度熱分解炭素層及び炭化ケイ素層からなるTRISO型被覆粒子を燃料としている。高温ガス炉燃料の安全設計で、1次冷却材中への放出が許容値を超えないよう核分裂生成物を閉じ込めることが重要であり、運転中の著しい燃料破損を防止することを基本としている。高燃焼度下における燃料挙動を研究するため、原研の材料試験炉及び米国のHFIRにて照射試験を行った。照射燃料は5~10%FIMAまで健全性を維持できるよう、バッファ層及びSiC層を厚くした。両試験ともに、照射中に破損が検出された。照射中の内圧破損挙動を評価した結果、健全粒子のSiC層には引張応力は発生せず、燃料コンパクトのプレス時に発生したSiC層に欠陥のある粒子が照射により貫通破損に至ったと考えられる。