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石倉 修一*; 粉川 広行; 勅使河原 誠; 菊地 賢司; 二川 正敏; 神永 雅紀; 日野 竜太郎
JAERI-Tech 2000-008, p.80 - 0, 2000/02
JAERI-Tech-2000-008.pdf:3.19MB
中性子散乱施設用液体金属ターゲットの開発における工学的課題を明らかにするために、加速器から5MWのパルス状陽子ビームが液体金属ターゲットに入射するときの動的応力のパラメータ解析を、NMTC/JAERIによる核破砕発熱計算結果をもとに、陽解法による衝撃解析コードABAQUS/Explicitを用いて行った。対象としたターゲット構造は半球殻先端を有する円筒形状ターゲットであり、ビーム窓単体の板厚方向温度分布による熱応力と応力波の挙動、及び水銀中の圧力波に対するターゲット容器の動的挙動を検討した。その結果、水銀中の圧力波によりターゲット容器に発生する応力は水銀の熱膨張圧力が直接ターゲットウィンドウに作用する応力で最大170MPa、水銀の熱膨張圧力が半径方向の応力波伝搬によりターゲット容器銅部に生じる応力で最大130MPaになることがわかった。これらの結果から、構造設計の最適化を進めれば、ターゲット容器の候補材料であるSS316の設計許容応力が300
で120MPa(暫定値)程度であるという条件のもとに、強度設計が可能になる見通しを得た。
粉川 広行; 二川 正敏; 石倉 修一*; 菊地 賢司; 日野 竜太郎; 衛藤 基邦
Impact Response of Materials and Structures, p.159 - 164, 1999/00
核破砕中性子源ターゲットのビームウィンドウや固体ターゲットディスクは、大強度陽子ビーム入射による熱衝撃によって応力波が発生する。本研究では、ルビーレーザー(エネルギー:1J/pulse,パルス幅50ns)を熱源に用いた熱衝撃試験を行い、応力(ひずみ)波の発生及び伝ぱ挙動を調べた。また、有限要素法(FEM)コード(ABAQUS/Explicit)による解析を行い、解析モデル及びコードの検証を行った。その結果、加熱部境界で発生した引張り方向のひずみ波が加熱部中央に集中し、大きな引張りひずみが発生することを確認した。また、ひずみの時間応答の傾向は実験結果と解析結果とで一致し、解析モデル及びコードの妥当性を示した。
石倉 修一*; 菊地 賢司; 二川 正敏; 日野 竜太郎
JAERI-Tech 97-037, 36 Pages, 1997/08
現在計画中の大強度陽子加速器の液体金属ターゲットを対象として、先行しているESS(1.33GeV/5MW)の液体ターゲットの検討例を参考にして、陽子ビームパルス入射時の入熱に起因する圧力波・応力波の挙動と、構造成立の見通しの可否について構造予備検討を行った結果、以下のことが分かった。(1)ターゲット容器に発生する応力は、代表的部位として2箇所を挙げると、ウインドウ部が容器直径に依存し400MPa~1000MPa程度の応力値であり、容器円筒部が同様に200MPa~400MPa程度の応力値である。(2)液体金属ターゲットの設計見通しとしては容器候補材料の1つであるHT-9の設計許容応力が約200MPaであり、構造設計の最適化により成立の見通しはあると判断できる。又、近々実施予定のBNLでの実験模擬解析を実施し、試験計画立案に反映した。今後は、液体金属のより適切な物理モデルの採用と、他の機械荷重・熱過渡荷重を考慮したより詳細な検討を進める。
石倉 修一*; 菊地 賢司; 二川 正敏; 日野 竜太郎
Proc. of Int. Conf. on Materials and Mechanics'97 (ICM&M'97), p.89 - 94, 1997/00
高エネルギー陽子ビームを用いた大強度核破砕中性子源である液体水銀ターゲットの容器構造に発生する応力波を数値測定し、応力波の伝搬経路、周期、大きさを予測した。陽子加速器のパルスビームは、半球殻頂部よりターゲット容器内に入射する。液体水銀中の核破砕反応領域では、瞬時熱発生により生じた圧力波が、水銀中を音速で伝播して陽気に到達し、容器殻を押し広げようとする応力となる。ビームが貫通した容器中でも瞬時熱による圧縮熱発生による圧縮応力が先ず発生する。ただし、液体水銀中に比較して発熱密度は小さい。この応力名は固体中を縦波となって伝播する。水銀と殻構造は不連続なので両者は衝突を繰り返しながら力を及ぼしあう。特に、ビーム入射位置では顕著で、この効果により殻構造が0.35MHzの高周波振動を起こすことがわかった。
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
no journal, ,
原子力施設の建屋に飛翔体が衝突した場合、衝突時に発生する応力波は衝突を受けた壁から建屋内へと伝播する。この応力波は建屋内において高振動数を含む振動を励起する可能性があり、安全上重要な機器への影響を評価することが課題となっている。そこで本研究では、建屋内包機器への影響評価に資するため、建屋における応力波伝播や建屋内包機器の衝撃応答に係るデータの取得及び建屋と機器の連成を考慮した衝撃応答解析手法の整備を目的とする。まずは、機器模擬体を含む建屋への飛翔体衝突試験を実施し、建屋内の応力波伝播特性や建屋内包機器の衝撃応答特性を調査する。具体的には、建屋を模擬した鉄筋コンクリート(RC)箱型構造の内壁に機器を模擬した梁状構造物(機器模擬体)を設置し、航空機を模擬した飛翔体をRC箱型構造に垂直に衝突させる飛翔体衝突試験を実施し、得られたデータを分析する。本稿では、この飛翔体衝突試験のターゲット試験体及び飛翔体の形状,試験方法,試験結果等の概要を報告する。