Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
岡島 智史; 若井 隆純
日本機械学会2017年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 5 Pages, 2017/09
高速炉容器液面近傍部には急峻な温度分布が生じる。この温度分布が長距離にわたって移動する場合、たとえ一次応力がなくても継続的に塑性ひずみが累積する、新たな様式の熱ラチェットが生じうることが報告されている。本報では、生じる熱応力が相対的に小さい温度分布が、長距離にわたって移動する薄肉円筒モデルについて、有限要素解析結果の分析を実施した。この結果、温度分布が通過する領域における累積塑性ひずみは、中央部が最大となる分布形状となることを明らかにした。また温度分布移動距離が過大でなければ、温度分布が通過する領域の中央部においても、最終的にシェイクダウン挙動を示すのに必要な残留応力が確保され、塑性ひずみの累積が飽和することを明らかにした。
田中 正暁; 三宅 康洋*
日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス講演論文集(インターネット), 3 Pages, 2015/11
非定常異温度流体混合場と構造材中の非定常熱伝導場を同時に計算する流体-構造熱連成解析(MUGTHESコード)と熱応力解析(FINASコード)による連携解析を実現するためにインターフェースプログラム(MUFIN)を整備した。T字合流配管部を模擬した流体-構造熱連成水流動実験を対象に、MUFINを介したMUGTHESとFINASとの一連の連携解析機能確認を目的とした検証解析を実施し、その適用性を確認した。
田中 正暁; 三宅 康洋*; 唐木田 泰久*
Proceedings of 2nd International Conference on Maintenance Science and Technology (ICMST-Kobe 2014), p.79 - 80, 2014/11
流体-構造熱連成解析と構造中の熱応力解析との連携解析手法を整備するため、独立した両解析コード間のデータのやりとり、プリ・ポスト処理機能を備えたインターフェースプログラムを整備した。T字合流部のサーマルストライピング現象に適用して、現象把握と連携解析機能の有効性について確認した。
倉持 勝也*; 山本 風海; 金正 倫計
JAERI-Tech 2003-055, 148 Pages, 2003/07
JAERI-Tech-2003-055.pdf:24.48MB
大強度陽子加速器計画において、3GeVラピッドサイクリングシンクロトロン(3GeV-RCS)用の入射ビームダンプは、黒鉛薄膜でH
に変換できなかったH
とH
ビームを吸収廃棄するために設置される。ビームダンプに吸収されるパワーは、現在の設計では1kWに達するため、ビームダンプの成立性を検討するうえで、ダンプにおける最高温度及び熱応力を評価する必要がある。そこで、MARSコードを用いて発熱分布を評価し、それを基にしてANSYS コードで温度と熱応力分布の解析評価を行った。その結果、1kW入射条件下で数回の運転サイクル(3週間のビーム運転と1週間のビーム停止期間を合わせて1サイクル)を繰り返した後、鉄部の中心で370Kに達するものの、ビームダンプの鉄部とトンネルのコンクリート壁との境界はコンクリートの許容耐熱温度よりも低い320K程度に抑制できることが分かった。また、最大ミーゼス応力(相当応力)は鉄部で96MPa,コンクリート壁で約0.2MPaとそれらの許容応力よりも低い値であった。
松井 真吾*; 武藤 康*; 椎名 保顕
日本原子力学会和文論文誌, 2(2), p.175 - 186, 2003/06
高温ガス炉ガスタービン発電システムでは細密フィン型プレートフィン再生熱交換器が用いられる。本熱交換器では数億個にも及ぶ微細なフィンとプレートが積層されており、その解析手法は未だ確立されていない。本解析では、内圧,定常熱荷重及び非定常熱荷重の各荷重ごとに、それぞれ適切な解析を行い、得られた応力を重ね合わせることにより求める応力を算出することとした。内圧による解析では、フィンに生ずる応力機構が2種類考えられることを明らかにした。定常熱解析では、フィンプレート要素より等価な弾性定数を求めて全体モデルの解析を行い、最大応力を生じた要素のひずみを境界条件として部分モデルの応力を求めた。非定常解析では4段階モデルにより解析を行った。以上の方法により、実用的な計算時間で複雑なモデルの解析を行えることを明らかにした。
大場 正規; 丸山 庸一郎
JAERI-Research 2001-040, 24 Pages, 2001/08
JAERI-Research-2001-040.pdf:2.35MB
レーザーによる同位体分離の実現には、
Uを励起,電離するために高い平均出力の波長可変レーザーが必要である。このような波長可変レーザーを実現するためには、それを駆動するポンプレーザーが不可欠である。これまで分離波長可変レーザーのポンプレーザーとして銅蒸気レーザーが有望視され、その技術開発が行われてきた。しかし、近年の半導体レーザーの高性能化による固体レーザーの性能向上により、ポンプレーザーとしての固体レーザーの利用が分離エネルギー低減の観点から有望であると考えられるようになった。原研では、このような性能を満足するポンプレーザーとして半導体レーザーでポンピングされるジグザグスラブレーザーを選定し、その開発を進めてきた。しかし、レーザー媒質が吸収する光のみを発生できる半導体レーザーを利用しても、その一部は熱に変化し、この結果、結晶内に応力が発生し、熱複屈折や熱レンズなどの効果が生じ、出力の減少や光の質の低下をもたらす。このような効果は繰り返し数や平均出力が高くなるほど大きくなるため、これらの効果の抑制あるいは制御が重要な課題となっている。このためモデルを用いて発振繰り返し数2~2.5kHzのNd:YAGレーザーの出力特性及び使用するレーザー結晶内の熱分布,熱歪み,復屈折効果などを計算した。この結果、最適設計を行うことにより、2kHz級の発振繰り返し数で、緑色光平均出力500W級のNd:YAGレーザーが実現可能であるとの見通しを得た。
皆川 宣明; 盛合 敦; 大友 昭敏; Rifai*
日本材料学会第36回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.272 - 275, 2000/09
近隣アジア地域を対象とした原子力安全ワークショップの中性子散乱分野において、残留応力測定を計画している。そのための標準試料としてアルミニウム材によるリングとプラグの冷し填めによる熱応力分布を持たせたものを製作した。製作するに当たっての設計温度の予備測定、プラグ及びリングの表面加工精度、寸法、冷し填め方法について解析するとともに、完成した試料の中性子回折法による応力測定、測定結果の評価を行っている。また、中性子回折測定はインドネシア原子力庁の原子炉に設置された装置を用い行われたことを報告している。
榎 学*; 岸 輝雄*; 川崎 弘嗣; 青砥 紀身
JNC TY9400 2000-010, 138 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-010.pdf:5.15MB
本研究では構造物および材料におけるき裂の発生、伝播を検出するシステムについての検討を行った。まず、プラント機器のように過酷な環境で適用することを考慮して、レーザー干渉計を用いて非接触で破壊を検出・評価することを試みた。He-Neレーザーを用いたヘテロダイン型の干渉計により、材料中を伝播してきた弾性波を検出できることを確かめ、この干渉計を4チャンネル用いる非接触AE波形計測システムを構築した。このシステムをアルミナコーティング材の熱応力破壊に適用した。試験片の冷却時に界面近傍に発生する微視割れによるAE波形を検出でき、また逆問題解析を行うことにより、微視割れの発生時刻、発生位置、大きさおよび破壊モードが評価可能となった。このように、レーザー干渉計によるAE波形定量評価システムが開発でき、その有効性が確かめられた。次に、き裂発生を予測するため、ミクロき裂が発生する以前の損傷変化を検出することを試みた。繰り返し熱過渡負荷を受けた構造物を用いて、超音波検出試験とその波形解析、およびき裂の発生した近傍の微小硬さ計による硬さ測定を行った。超音波エコーのウェーブレット解析により得られた音速は、き裂発生以前の損傷を検出できた。また、粒界上の微小硬さ変化から、き裂発生を推定できる見通しがある。
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。
石山 新太郎; 秋場 真人; 衛藤 基邦
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(1), p.90 - 101, 2000/01
核融合炉ダイバータ機器のターゲットプレート構造設計の最適化を図るため、核融合炉運転中のターゲットプレートに発生する熱応力並びに照射誘起応力を有限要素法解析によって評価した。その際、ターゲットプレートへのプラズマからの熱負荷及び照射量はそれぞれ15MW/m
及び1dpaまでとした。ターゲットプレートの解析モデルは、平板型、サドル型及びモノブロック型の3タイプで、いずれも高熱伝導性C/Cコンポジットアーマタイルと無酸素銅のろう接構造で構成されている。解析の結果、上記照射条件では平板モデルが最も長寿命となることが予測され、一方ほかのモデルではアーマタイルろう付け部の破損や冷却基盤からの脱離などが1dpa以前に生じることが予測される。ターゲットプレートモデルを長寿命化するための有効な設計は、モデル中のアーマ部の体積を小さくすることであり、これによって同時にタイル損耗の低減化も図れる。
羽田 一彦
日本機械学会論文集,A, 65(636), p.108 - 115, 1999/08
定常1次応力の下で熱応力が繰り返し作用する構造要素について、熱時効や中性子照射による降伏応力の上昇を適切に考慮し、累積する熱応力ラチェットひずみが許容値内に収まるように繰り返し熱応力の範囲を合理的に定めるための設計手法を開発する。降伏応力が時間とともに上昇する場合の変形挙動は、降伏応力一定の場合とは異なって過渡的な変形モードが新たに現れ、計9つのモードに分類できる。これらの変形モードを生ずる熱応力の範囲並びに熱サイクルごとのラチェットひずみ増分は、当該サイクル及びその1つ前のサイクルにおける降伏応力値により一意的に定まることがわかった。新しく提案した熱過渡事象の発生頻度を統一的に表す時間関数モデルを用い、各変形モードの熱応力範囲及びラチェットひずみ増分を時間の関数として導出した。これにより、ラチェットひずみが許容値内に収まる熱応力の範囲を時間の関数として定めることができた。
笠原 直人; Yacumpai, A.*; 高正 英樹*
JNC TN9400 99-019, 34 Pages, 1999/02
原子力プラントの中で温度が異なる冷却材が合流する領域では、流体混合による不規則な温度ゆらぎが生じるため、熱応力による構造材の疲労破損に注意する必要がある。この現象はサマールストライピングと称され、熱流体と構造が複雑に関連し合う現象であることから、従来はモックアップ実験による評価が行われており、簡便で合理的な設計評価法が必要とされていた。これに対し、温度ゆらぎの振幅は流体から構造材への伝達過程において、乱流混合、分子拡散、非定常熱伝達、および熱伝導による温度除荷の各要因によって減衰し、その特性は周波数依存であることが解明されてきている。筆者らは、このうち非定常熱伝達と温度除荷の効果に着目し、両者による温度振幅の減衰効果を温度ゆらぎ周波数の関数として定量的に記述した構造応答線図を開発した。さらに本線図を設計へ応用するため、無次元数を導入することによって線図の一般化表示を行った。無次元化された構造応答線図の妥当性は、有限要素解析の結果との比較により検証した。本線図を利用することによって、流体温度ゆらぎ振幅から非定常熱伝達と温度除荷による減衰効果を考慮した熱応力の振幅を簡易に評価することが可能となる。
林 和範; 平川 康; 加納 茂機; 吉田 英一
PNC TN9410 98-048, 56 Pages, 1998/03
熱応力緩和を目的とした板状の傾斜機能材料の試作を行い、特性評価を行った。減圧プラズマ溶射法により、Al
O
とSUS316L系またはYOとSUS316L系において、SUS316Lを基板とし、AlOまたはYOの組成が0%から100%まで20%おきに変化するようにした6層構造の板状傾斜機能材料を形成した。皮膜断面の観察からクラックなどの欠陥は見られず、硬度は基板から表面に向かって連続的に上昇した。また、X線回折から、SUS316LおよびYOは原料粉末と皮膜で構造変化は見られなかったが、AlOは皮膜に
-AlO以外に
-AlOが見られた。この試作材について、823Kまたは923Kのナトリウムに3.6Ms(1000時間)の浸漬試験を実施したところ、傾斜機能皮膜に剥離やクラックが生じ、溶射粒子間の結合力に問題があることが明らかとなった。これを改善するために、溶射時の雰囲気圧力を変化させて皮膜を作成し、断面組織観察、硬度測定および構造解析を行った。その結果、圧力が高い溶射条件で形成した皮膜の方が、ち密になる傾向があったため、その条件で傾斜機能材料の試作を行った。
渡辺 龍三*
PNC TJ9601 98-005, 85 Pages, 1998/03
高速増殖炉の超寿命燃料被覆管の実現に向けて、機能発現のための手法として傾斜機能化を、作製プロセスとしては特に形状付与、組成制御および組織制御の自由度を求めて、スラリーディップ法に注目した。まず、燃料被覆管の内表面の核生成物に対する耐食性、中性子に対する耐照射損傷性、材料自体の高温強度、あるいは外表面の液体ナトリウム冷却材に対する耐食性等を踏まえ材料選択があり、これに対しては、ステンレス鋼管の内筒側および外筒側にそれぞれチタンおよびモリブデンをコーティングすることを考えた。このような被覆複合化に必然的に付随する熱応力の発生による材料破壊および異相界面での接合不良を回避するために、内外表面層の傾斜機能化を試みることにした。また、円筒形状物の内外表面への傾斜層の構築を考慮して形状付与および組成分布付与の自由度の大きいスラリーディップ法を採用した。本研究では、スラリーを構成する溶媒、分散剤、結合材および原料粉末との関連において、スラリーの分散、沈降、粘度、流動特性、降伏値について詳細に検討した。特に膜厚の微細制御の可能性を求めて、低粘度スラリーと高粘度スラリーの両者について検討した。低粘度スラリーの場合は粒子の沈降抑制のための条件探索が課題であり、一方、高粘度スラリーの場合には精確な降伏値を求めるために流動特性を明らかにすることが重要である。低粘度スラリーについてはその安定成の目安として分散粉体の沈降速度、およびスラリー中における原料粉体の分散性の目安として体積高さを指標として、傾斜層形成条件を決定した。すなわち、低粘度スラリーにおいては、ディップコーティングを再現性良くまた行程作業上安定に行うためには、沈降速度がなるべく小さいこと、また、沈降堆積高さが小さいほど良いとされる分散性の確保が重要である。一方、高粘度スラリーの場合には、低粘度スラリーにおいてみられる沈降現象は抑制される。また、高粘度スラリーを用いる場合には、スラリーの流動特性より粘度および降伏値が求まり、ディップコーティングの膜厚の制御性も良好である。ディップコート材の乾燥、脱脂、焼結に関わる諸プロセス条件は現行の粉体加工技術に求めればよいわけであるが、収縮の不均一に起因する傾斜組成制御材特有の問題を解決する必要がある。本研究ではプロセス条件を最適化することにより健全な傾斜機能材料を得た。しかし、一般的に傾斜
not registered
PNC TJ1308 98-002, 92 Pages, 1998/02
本文献集は、報告書の巻末に示した参考文献のうち特に報告書の論旨に影響するものを収録したものである。なお、参考文献リストに記載され本文献集に収録していないものは、1989年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関するナチュラルアナログ研究(I)」(PNC SJ4308 89-001)、1990年度の報告書「火山ガラス及びベントナイト長期変質挙動に関する調査」(PNC SJ-4308 90-001)、1991年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査」(PNC SJ-1308 92-001)、1992年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査」(PNC SJ-1308 93-001)、1993年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究(VII)」(PNC SJ-1308 94-001)、1994年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究(VII)」(PNC SJ-1308 95-002)、1995年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究(IX)」(PNC SJ-1308 96-002)、そして96年度の報告書「火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究(X)」(PNC SJ-1308 97-002)、の文献集を参照されたい。
千々松 正和*; 松本 一浩*; 菅野 毅; 石黒 勝彦; 杉田 裕; 茂呂 吉司*; 石川 博久
PNC TN8410 97-025, 57 Pages, 1997/01
地層処分の性能評価において、ニアフィールドの熱、水理、応力等の条件を明確にする観点から、人工バリア及び周辺岩盤における熱-水-応力の連成現象を定量的に評価することが重要である。熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)では、試験対象を周辺岩盤を含むニアフィールドまで拡張し、地下深部の処分環境下における地圧の作用、地下水の浸入による緩衝材の膨潤圧力の発生、廃棄体の発熱による熱応力等が周辺岩盤のゆるみ域や亀裂中の水理特性に及ぼす影響を評価することを主目的とし試験を実施した。試験の第一段階として、対象試験岩体への模擬処分孔掘削前後の載荷試験を実施した。試験の第二段階として、模擬処分孔内にヒーター、緩衝材(ベントナイトブロック)を設置し、浸潤、加熱試験を実施した。そして試験終了後、緩衝材のサンプリングを行ない、乾燥密度、含水比の測定を行なった。その結果、次のようなことが分かった。・AE測定と弾性波測定を総合的に評価することにより、載荷により発生する破壊の位置を定性的に予測できる。・サイクロメータを用いることにより、水がベントナイトの外側から順次内部へ浸入していく様子が観察できた。・ベントナイトに水が浸潤することにより膨潤圧が発生する。しかし、ベントナイトが飽和した時点で、膨潤圧の新たな発生はなくなる。・ヒーターによる加熱により、粘土内に熱応力が発生した。・ベントナイトブロックを用いる場合でも、ベントナイトが飽和した後は膨潤によりブロック継目は閉鎖し、高透水性部になることはない。
佐々木 憲明; 原 啓二
PNC TN1100 96-010, 514 Pages, 1996/12
本報告書は、平成8年2月7、8日に東海事業所において開催した「地層処分研究情報交換会」における研究発表内容および討論内容をとりまとめたものである。本情報交換会は、地層処分の研究開発を的確かつ効率的に進めるために、主に事業団の研究開発に指導、協力等をいただいている国内の研究者・技術者にお集まりいただき、研究開発の最近の状況、成果、方向性などについて、専門的な情報・意見交換を行ったものである。
石山 新太郎; 秋場 真人; 衛藤 基邦
Journal of Nuclear Materials, 228, p.275 - 283, 1996/00
被引用回数：4 パーセンタイル：39.42(Materials Science, Multidisciplinary)核融合実験炉用平板型ダイバータ構造物の照射応力解析を最大照射量1dpa、熱負荷15MW/mの条件で行い、構造物中に発生する熱応力、照射誘起応力の照射履歴を調べた。その結果、アーマー材とサブストレート材(OFHC:無酸素銅)との接合界面で両部分をひきさく応力が照射によって高くなってくることが明らかとなった。この解析では1dpaまでは連続運転の場合、ダイバータの寿命期間内にあたり、その使用は可能であるが、炉がパルス運転等サイクリックな運転の場合、運転中に生じる照射クリープ等ひずみがサイクルの除熱過程で接合部にひずみのミスマッチを引き起し1dpa以前に大きな損傷がこの接合物に生じる可能性があることが明らかとなった。
笠原 直人; 井上 正明
PNC TN9410 95-211, 32 Pages, 1995/08
高速炉機器構造の支配荷重である熱応力を最小とする優れた構造形状および運転法を探索するため、構造設計基準の基本思想である「解析による設計(Design by Analysis)を、系統設計をも視野に入れ高温構造システム全体に適用した、新しい設計体系の確立を目指している。その中核となるのが熱・流体・構造の複合現象である熱過渡現象を統合評価する新しい解析法の開発である。このため、複数コードの柔軟な連携と、従来型の詳細コードに比べ3ケタ以上の高速計算を目標とする過渡熱応力リアルタイムシュミレータPARTS(=Program for Arbitrary RealTime Simulation)のプロトタイプ設計と試作を行った。複数コード連携は、(1)熱・流体高速計算、(2)構造温度・応力高速計算、(3)ひずみ・強度高速計算の3種類の独立した計算部品(オブジェクト)と、部品を自由に組み合わることが可能なワークベンチによって実現を図る。高速計算は、各部品計算の並列処理、およびニューラルネットワークによる既計算結果からの結果予測機能より達成する。計算部分のプログラムには、オブジェクト指向言語SmalltalkおよびC++を使用した。またワークベンチはユーザカスタマイズが容易となるように業界標準のVisualBasicとVisualSmalltalkにより作成した。これらを組み合わせた試作コードによって、部品間の連携計算が容易に行なえることを確認した。今後は、ネットワークで接続された多数の計算機を協調動作させる分散オブジェクト技術を利用した、部品計算の並列処理機能と、ニューラルネットワークによる推論部品を付け加えることにより平成8年度までにプロトタイプを完成させ、熱応力緩和構造研究へ適用を図っていく計画である。
志水 伸二; 棚井 憲治; 谷口 航; 酒井 裕一*
PNC TN8410 95-027, 56 Pages, 1995/02
地層処分システムの設計研究においては、第二次とりまとめの目標である「人工バリア性能の定量的評価」のための評価対象の明確化を目標として、結晶質岩系及び堆積岩系それぞれに固有な地質環境特性を考慮して適用可能な処分場等の基本設計に必要な解析手法の検討を進めてきている。これらの結果は、第二次とりまとめに向けた今後の解析検討を進めていく上で、問題点や研究の方向性を導出するという観点からも重要なデータである。そこで本報告書は、これら過去に進めてきた解析検討について内容を把握するとともに、それぞれの検討において導出されてきた課題を整理し、今後の解析手法の検討に反映させることを目的として、特に1988年から1991年の第一次とりまとめを行うために検討された設計解析事例を調査し、まとめたものである。
