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堤 英明*; 蛯沢 勝三*; 山田 博幸*; 柴田 勝之; 藤本 滋*
日本材料学会JCOSSAR 2003論文集, p.829 - 836, 2003/11
原研では、原子力関連機器に免震技術を適用する際の有効性を確率論的手法に基づいて評価する手法について研究を実施している。本報では、炉心損傷頻度(CDF)の低減効果を設計目標として、CDFの低減に寄与する安全上重要な機器を選定して免震設計を行い、地震PSA手法を応用してその有効性を評価する手法を提案した。また、本手法及び機器免震化の有効性を検証するために、モデルプラントを想定して、外部電源喪失事象について応答係数法を用いて炉心損傷頻度(CDF)の試評価を行い、重要機器を免震化した場合の非免震プラントに対するCDFの低減効果を算定した。その結果、がい管付き起動変圧器と非常用ディーゼル発電機を免震化した場合に、炉心損傷頻度の低減効果が大きく、免震化によりこれらの機器の加速度応答が非免震機器の1/5に低減されると、1/100程度まで炉心損傷頻度が低減する可能性があることが明らかになった。さらに、非常用ディーゼル発電機について免震設計を行い、地震応答解析によって1/6程度に加速度応答を低減できることを確認した。
森 和成*; 堤 英明*; 山田 博幸; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之
JAERI-Tech 2001-037, 85 Pages, 2001/06
JAERI-Tech-2001-037.pdf:6.27MB
免震技術は一般構造物と同様に原子炉機器の耐震設計においても、機器に作用する地震力を低減する有効な手段として期待されている。原研では、1991年より原子力機器の免震化に関する研究に着手し、確率論に基づく機器免震の有効性評価手法及び評価コード(EBISA: Equipment Base Isolation System Analysis)を開発した。さらに、上記評価コードを高度化するために、1996年より機器免震システムの動的挙動を把握するとともに、有効性を検証するための確証試験を実施している。上記有効性評価手法においては、詳細法を用いて機器の現実的応答を求め、機器の応答と損傷限界から損傷頻度を算定し、非免震機器と比較して有効性を評価する。詳細法は、対象サイトにおいて想定される種々の入力地震動に対して、地盤・建屋・機器の非線形挙動やそれらの物性値あるいは振動特性等のばらつきを考慮して機器の現実的応答を求めるものである。したがって、損傷頻度を精度良く評価するためには、地盤・建屋・機器の地震応答解析手法の選定と、解析モデル及びばらつきを含めた解析条件の設定方法が重要である。また一方で、計算の効率化を図るために、地震応答解析において考慮すべきばらつきの要因を絞り込む必要がある。本報告は、機器免震有効性評価手法において地盤・建屋・機器の地震応答解析で用いる解析手法や解析モデルについておもに精度の面から妥当性を検討するとともに、地盤物性や建屋の振動特性等について応答のばらつきに大きな影響を及ぼす要因についてまとめたものである。
堤 英明*; 山田 博幸; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之; 藤本 滋*
JAERI-Tech 2001-033, 124 Pages, 2001/06
JAERI-Tech-2001-033.pdf:9.98MB
日本原子力研究所では、1991年より原子力機器の免震技術を導入した場合の有効性評価に関する研究に着手し、機器免震の有効性評価手法及び評価コード(EBISA: Equipment Base Isolation System Analysis)を開発した。さらに、上記評価コードを高度化するために、1996年より機器免震試験システムの動的挙動を把握するとともに、有効性を検証するための確証試験を実施している。有効性確証試験では、特性の異なる2種類の3次元機器免震試験システムを製作し、特性試験によりそれぞれの動的特性と免震効果を検証している。上記試験システムの1台は、免震装置としてボールベアリングと空気ばねを用いたもので、現在大洗研究所敷地内のテストベッドに設置し、自然地震動下で応答を観測しており、いくつかの地震動により顕著な免震効果を確認した。また、ほかの1台は、免震装置として多段積層ゴムとコイルばねを用いたもので、3次元連成振動の影響と免震効果を確認するために種々の周波数特性の地震動による振動台試験を実施した。本報告書は、多段積層ゴム・コイルばねタイプ3次元免震システムの概要、振動特性、振動台試験及び地震応答解析結果についてまとめたものである。
堤 英明*; 山田 博幸; 森 和成*; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之
JAERI-Tech 2000-086, 93 Pages, 2001/02
JAERI-Tech-2000-086.pdf:6.56MB
日本原子力研究所では、1991年より原子力機器の免震技術を導入した場合の有効性評価に関する研究に着手し、機器免震の有効性評価手法及び評価コード(EBISA: Equipment Base Isolation System Analysis)を開発した。さらに、上記評価コードを高度化するために、1996年より機器免震試験システムの動的挙動を把握するとともに、有効性を検証するための確証試験を実施している。有効性確証試験では、特性の異なる2種類の3次元機器免震試験システムを製作し、特性試験によりそれぞれの動的特性と免震効果を検証している。上記試験システムの1台は、免震装置としてボールベアリングと空気ばねを用いたもので、現在大洗研究所敷地内のテストベッドに設置し、自然地震動下で応答を観測しており、これまでに、いくつかの地震動により顕著な免震効果を確認した。また、ほかの1つは、免震装置として多段積層ゴムとコイルばねを用いたもので、振動台試験により種々の大規模地震動に対する3次元的連成挙動と免震効果の検証を実施している。本報告書は、ボールベアリング・空気ばねタイプの3次元機器免震試験システムの設計仕様,特性試験及び自然地震動による応答観測から得られた動的特性、それらに基づいて作成した振動モデル及び免震要素の特性のばらつきを考慮した地震解析結果についてまとめたものである。
堤 英明*; 山田 博幸; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之; 藤本 滋*
土木学会第2回免震・制震コロキウム講演論文集, p.75 - 82, 2000/11
原研では、平成3年度から平成7年度までのPhase I研究において安全上重要な機器に免震技術を導入した場合の有効性評価手法及びコードを開発し、碍管付き起動変圧器について有効性を評価した。平成8年度から平成12年度までのPhase II研究では、機器免震有効性評価コードの高度化を目的として3次元機器免震システムの有効性確証試験を実施している。有効性確証試験では、平成10年度に原子力機器を模擬した特性の異なる「ボールベアリング支承・空気ばねタイプ」及び「多段積層ゴム・コイルばねタイプ」の3次元機器免震試験システムを設計製作し、前者のシステムは、大洗研究所内のテストベッド上に設置し、自然地震動下において地震応答観測を実施中である。既に数回の地震で顕著な免震効果が確認されている。また、後者については、種々の振動特性を有する地震動により振動台試験を実施し、動的挙動と免震効果を検証した。本論文は、「多段積層ゴム・コイルばねタイプ3次元機器免震試験システム」の概要、振動特性、振動台試験及び模擬地震応答解析についてまとめたものである。
堤 英明*; 山田 博幸; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之
JAERI-Tech 2000-045, 107 Pages, 2000/07
JAERI-Tech-2000-045.pdf:7.25MB
免震技術は一般構造物と同様に原子炉機器の耐震設計においても、機器に作用する地震力を低減する有効な手段として期待されている。日本原子力研究所では、1991年より原子力機器の免震化に関する研究に着手し、機器免震の地震時における損傷頻度の評価手法及び評価コード(EBISA: Equipment Base Isolation System Analysis)を開発した。さらに、上記評価コードを高度化するために、1996年より機器免震システムの動的挙動を把握するとともに、有効性を検証するための確証試験を実施している。有効性確証試験では、特性の異なる2種類の3次元機器免震試験システムを製作し、それぞれの静的及び動的特性を静加力試験及び自由振動試験等で確認した。それらのうちの1台は、免震装置としてボールペアリング支承と空気ばねを用いたもので、現在大洗研究所内のテストベッドに設置し、自然地震動下で応答を観測しており、これまでに、いくつかの地震動により顕著な免震効果が確認されている。また、ほかの1台は、免震装置として多段積層ゴムとコイルばねを用いたもので、振動台試験により種々の大規模地震動に対する3次元的連成挙動と免震効果を確認した後、テストベッドに設置して地震応答を観測する予定である。本報告書は、多段積層ゴム及びコイルばねを用いた機器免震システムの仕様、静的及び動的特性、それらに基づいて作成した解析モデル、振動台試験の加振実験や加振性能を確認するために実施した予備振動台試験及び地震応答解析についてまとめたものである。
蛯沢 勝三; 柴田 勝之; 村松 健; 梅本 通孝
地球惑星科学関連学会1998年合同大会予稿集, p.22 - 23, 1998/00
原研では、耐震安全・防災フロンティア研究として、原子力施設の耐震安全に係わる地震リスク評価及び機器免震研究と地震防災に係わるリアルタイム地震防災及び緊急時情報伝達法研究を進めている。前者では、PSA手法を用い原子力発電所の地震リスクを評価すると共に、機器免震有効性評価コードを開発し、地震リスク上の重要機器を免震化した場合のリスク低減効果を評価する。後者では、地震計データを利用し、震源情報や都市・産業施設立地地域での地震動情報を迅速に提供する地震情報緊急伝達システムを開発する。また、災害対策に係わる機関・組織間の情報伝達・住民反応を模擬する計算モデルを開発する。
蛯沢 勝三; 安藤 和博*; 柴田 勝之; 穂高 志郎*; 長屋 雅文*; 伊東 守*; 亀岡 裕行*; 加治木 茂明*
第24回地震工学研究発表会講演論文集, 1, p.309 - 312, 1997/07
著者等は、確率論的手法に基づく機器免震の有効性評価手法及び評価コードを開発した。安全上重要な碍管付き起動変圧器の免震設計を行い、免震化の有効性を評価した結果、免震度が非常に大きいことが分かった。更に、実際の性能を確認するため、鹿島灘に面した原研大洗研究所敷地内で自然地震動を利用した機器免震確証試験を平成8年度から開始している。鹿島灘は、我が国有数の有感地震動の発生地域であるとともに、周波数特性の異なる地震動の震源域でもある。試験では、水平用免震装置を取り付けた試験体と、水平・鉛直両用免震装置を取り付けた試験体をテストベットに設置し、両者の振動挙動を比較する。そして、ロッキング及びねじれ振動に伴う免震装置の3次元振動挙動や水平及び鉛直それぞれの免震効果を確認する。
蛯沢 勝三; 亀岡 裕行*; 安藤 和博*; 柴田 勝之
Proc. of 14th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology, 7, p.475 - 482, 1997/00
機器免震設計基準を確立するために、2つの研究を行っている。1つは、機器免震の有効性評価法と評価コードを開発することである。有効性評価法については、確率論的手法や地震PSA手法を応用し開発した。また、同手法に基づき評価コードEBISAも開発した。2番目の研究は、機器免震設計基準の概念を確立することである。建屋内の機器においては、建屋応答の機器応答への影響評価が重要である。そのため、機器応答の入力となる原子炉建屋床応答スペクトの挙動について検討を行っている。一方、建屋外の機器においては、地盤物性の機器応答への影響評価が重要である。そのため、安全上重要な機器として挙げられている碍管付き起動変圧器を対象として、地盤物性を表すせん断波速度(Vs)を150から1500m/sの範囲で変えた場合の非免震・免震機器応答への影響評価を行った。その結果、地盤のせん断波速度の非免震機器応答への影響は大きいが、免震機器応答への影響はないことが分かった。これらから、建屋外機器の免震設計基準の概念を確立する場合、地盤物性を考慮する必要がないことが分かった。
蛯沢 勝三; 安藤 和博*; 柴田 勝之; 穂高 志郎*; 長屋 雅文*; 亀岡 裕行*; 加治木 茂明*
第1回免震・制震コロキウム講演論文集, 0, p.447 - 454, 1996/11
著者等は、安全上重要な機器を免震化した場合の有効性と経済性の評価法を提案すると共に、安全上重要な碍管付起動変圧器の有効性と経済性を評価した。これらの評価では、機器免震設計法が確立されていないので、設計法が確立されている建屋及び床免震を参考とし設計を行うと共に、機器免震設計の考え方について検討を行った。その結果、免震装置の仕様が、対象機器の設置環境(設置場所が建屋内か外か、建屋内の場合免震建屋か非免震建屋か、建屋外の場合地盤が堅いか柔らかいか等)や重量・構造の違いによって影響を受けるので、対象機器によって設計を多様化する必要がある等の有用な知見を得た。
蛯沢 勝三
JCOSSAR95論文集, 0, p.27 - 34, 1995/00
免震化した場合としない場合での供用期間中の総期待費用の違いとして、機器免震の経済性を評価する手法を提案する。総期待費用は、機器及び免震装置の初期費用と、これらが破壊及び機能喪失した場合の期待損害額の和として表わす。期待損害額は、確率論的手法を用いて求めた供用期間中での破壊(機能喪失)確率と損害額の積として表わす。この手法を碍管付き起動変圧器に適用し、経済性を評価した。
蛯沢 勝三; 亀岡 裕行*; 竹ノ内 勇*; 加治木 茂明*
第9回日本地震工学シンポジウム (1994)論文集,第1分冊, 0, p.1771 - 1776, 1994/00
著者はこれまでに、安全上重要で地震動抵抗力の小さく、耐震対策の難しい機器を免震構造化した場合の有効性を確率論的手法を用いて評価する手法を開発した。この手法では、各種免震装置を対象として機器免震の有効性を評価するが、使用すべき免震装置を選択する基準を定量的に示していない。免震装置の選択基準は機器免震の設計の考え方に依存するが、その考え方は確立に至っていない。そのため、機器免震の設計の考え方を示し、この考え方に沿って免震装置の限界負荷荷重に着目した選択基準を考案した。更に、この基準を用いて、各種免震装置の限界負荷荷重を求めた。その結果、免震装置を選択する場合には、負荷荷重の観点で検討することは重要であるが、機器免震の有効性、メンテナンス等の観点も考慮して総合的に判断する必要もあることが明らかになった。
竹ノ内 勇*; 加地 孝敏*; 蛯沢 勝三
第22回地震工学研究発表会論文集, p.823 - 826, 1993/00
免震技術の原子力機器への応用が検討されており、機器を免震構造化した場合の適用性と有効性を確率論的手法を用いて評価する手法の開発が行われている。この研究の一環として、免震構造化の1方式として建築建屋の床免震へ実用化されているベアリング支承コイルバネ粘性ダンパー免震装置を機器免震へ応用する場合の設計の考え方をまとめた。この考え方を275kV碍管付き起動変圧器に適用し、それの免震設計を行った。設計結果を用いて、碍管付き起動変圧器免震構造系の応答評価を行うと共に、免震構造系の機能喪失限界を評価する考え方をまとめた。その結果、機器免震設計においては、床免震設計では考慮外であったベアリング支承部での変圧器本体の浮き上がりという損傷モードを考慮する必要性があること等が分かった。
蛯沢 勝三; 宇賀 丈雄*
第22回地震工学研究発表会論文集, p.815 - 818, 1993/00
安全上重要で地震動抵抗力の小さく、耐震対策の難しい機器を免震構造化した場合の適用性と有効性を確率論的手法を用いて評価する手法を提案すると共に、評価用コードを開発している。この手法は、免震装置のない場合での機器の耐用期間中の損傷確率の大きさから適用性を評価し、免震装置のない場合とある場合での損傷頻度の比の大きさから有効性を評価するものである。この手法を原子力機器の中で安全上重要と考えられているものの1つである275kV碍管付き起動変圧器に応用し、積層ゴム及びベアリング支承コイルバネ粘性ダンパー免震装置それぞれで免震構造化した場合の損傷頻度と非免震での損傷頻度を求めた。対象とした条件下では、両免震装置での損傷頻度は大きく違わないことと、非免震に比べ約3桁程度低減されることが分かった。
亀岡 裕行*; 蛯沢 勝三; 宇賀 文雄*
第22回地震工学研究発表会論文集, p.819 - 822, 1993/00
免震技術の原子力機器への応用が検討されており、機器を免震構造化した場合の有効性を確率論的手法を用いて評価する手法の開発が行われている。免震装置として、構造の異なる積層ゴムタイプやコイルバネダンパータイプ等が提案されており、同一タイプでも力学特性が異なる。従って、用いる免震装置や力学特性の違いによって、機器免震の有効性が変り得る。上述の研究の一環として、免震装置を変えた場合での機器免震構造系の応答の違いを評価するために、275kV碍管付き起動変圧器を高減衰積層ゴムとベアリング支承コイルバネ粘性ダンパーの各免震装置で構造化した場合の多質点系モデルを作成した。そして、それぞれの応答を評価し、これらの応答値と非免震のもとを比較したところ、前者では約1/6、後者では約1/20程度の応答低減効果があった。