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論文

改良9Cr-1Mo鋼製円筒容器の耐震座屈評価法に関する研究

岡藤 孝史*; 三浦 一浩*; 佐郷 ひろみ*; 村上 久友*; 久保 幸士*; 佐藤 健一郎*; 若井 隆純; 下村 健太

日本機械学会M&M2017材料力学カンファレンス講演論文集(インターネット), p.591 - 595, 2017/10

次世代高速炉の容器は、容器径が増大し、相対的に薄肉化することに加え、近年の想定地震荷重の増大に対応するため水平免震化されることにより、長周期の水平地震荷重が負荷された状態で、相対的に大きな鉛直荷重を繰り返し受けることになる。加えて、容器材料として、従来のオーステナイト系ステンレス鋼のほか、高降伏応力かつ加工硬化係数の小さい改良9Cr-1Mo鋼の適用も見込まれる。高速炉高温構造設計規格で規定されている座屈評価法は、厚肉容器の塑性座屈を主対象としており、繰返し荷重の影響も考慮されていない。そこで、既往研究の知見も踏まえ、薄肉円筒容器構造の軸圧縮、曲げ、せん断の弾性座屈とそれらの相互作用、および鉛直荷重の繰返し負荷による座屈荷重低下を考慮でき、かつ改良9Cr-1Mo鋼製容器にも適用可能な新たな座屈評価式を提案し、改良9Cr-1Mo鋼製円筒容器に対する座屈試験と数値解析を実施し、当該座屈評価法の適用性と解析精度を検討した。

論文

Parametric design study about seismic isolation system for fast reactor JSFR

川崎 信史; 山本 智彦; 深沢 剛司*; 岡村 茂樹*

Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 9 Pages, 2015/07

国内の地震条件は、年々増加する傾向にあり、また、機器の大型化に伴い機器の固有振動数も低下する傾向にある。その背景を踏まえ、容器の肉厚と径に着目した機器の応答加速度と座屈裕度の検討を行い、免震装置への要求仕様を再評価した。まず、最新の国内の地震条件及び原子炉構造の仕様等に基づき、従来の免震仕様を前提に、原子炉容器が据え付けられている床の応答を評価した。計算した床応答に基づき、容器の肉厚と径の条件に対する、固有振動数、発生応力、座屈裕度の関係を求めた。また、免震特性の拡張性を評価するために、免震周期を変えた応答評価も実施した。免震周期を変更した場合の床応答は、従来の免震仕様である上下8Hzの免震仕様における床応答に対する比率で整理した。これらの評価の結果、国内の地震条件は増加の傾向にあり、機器固有振動数も低下の傾向にあるが、上下8Hzの免震仕様で、座屈裕度を確保可能であると判断した。また、8Hzの免震仕様がもつ拡張性を他の免震周期と比較、考慮し、将来的な裕度拡大の方策がまだ残されていることも踏まえ、JSFRの免震仕様は、上下8Hzとした。

論文

A Consideration on increasing current density in normal conducting toroidal field coil for spherical tokamak power plant

Song, Y.*; 西尾 敏

Plasma Science and Technology, 7(2), p.2731 - 2733, 2005/04

球状トカマク炉用常伝導トロイダル磁場コイルの許容電流密度を合理的に増加させる新方式について論じたものである。最重要課題は電磁力である。トロイダルコイルのクリティカルな部位はトーラス軸近傍の直線部である。これは、この部位が強磁場環境に置かれることと空間的に制約され支持部材の導入が困難なためである。全トロイダルコイルでこの部位は一本の柱状をなし中心柱と呼ばれ、ここでの荷重形態は中心力によるピンチ力とフープ力による引っ張り力である。この両荷重形態は相乗して応力強さを増加させることになり、コイル許容電流が著しく制限される。応力強さを軽減する目的で中心柱に上下方向からフープ力を相殺する以上の圧縮荷重を加える。この場合、圧縮荷重は座屈によって制限されるとした。この圧縮荷重を最適化することで電磁力の観点からコイル許容電流を2倍以上増加させることが可能となり、ジュール発熱の冷却をする場合でも60%程度の電流密度の増加が見込めることが明らかとなった。

論文

Optimization study on the normal conducting center post for the low aspect ratio tokamak reactor

Song, Y.*; 西尾 敏

Fusion Engineering and Design, 72(4), p.345 - 362, 2005/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.87(Nuclear Science & Technology)

中心ソレノイドコイルのないトカマク炉の常伝導トロイダル磁場コイルの許容電流密度を合理的に増加させる新方式について論じたものである。最重要課題は電磁力である。トロイダルコイルのクリティカルな部位はトーラス中心領域の直線部である。これは、この部位が強磁場環境に置かれることと空間的に制約され支持部材の導入が困難なためである。全トロイダルコイルでこの部位は一本の柱状をなし中心ポストと呼ばれ、ここでの荷重形態は中心力によるピンチ力とフープ力による引っ張り力である。この両荷重形態は相乗して応力強さを増加させることになり、コイル許容電流が著しく制限される。応力強さを軽減する目的で中心柱に上下方向からフープ力を相殺する以上の圧縮荷重を加える。この場合、圧縮荷重は座屈によって制限されるとした。この圧縮荷重を最適化することで電磁力の観点からコイル許容電流を2倍以上増加できることを明らかにした。また中心ポストの幾何形状によってはジュール発熱の除熱性能が許容電流密度を決定する。この場合でも従来比で6割程度の電流密度の増加が見込めることを明らかにした。

論文

Buckling analysis for the center post of low aspect ratio Tokamak

Song, Y.; 西尾 敏

Proceedings of 20th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2003), p.581 - 584, 2003/00

低アスペクト比のトカマク炉,中就STトカマク炉のトロイダルコイル形態はトーラス中心領域で構造的に一本の柱状に一体化することが可能となり、コイル全体としての剛性の向上が期待できる。この中心柱に作用する電磁力形態はピンチ力による断面内圧縮力と柱の軸方向の引張り力である。発生する応力強さはこれら二種類の応力の大きさの和で表される。そこで軸方向引張り力を打ち消すためにあるいはそれ以上に外部から圧縮力を加えることにより、応力強さを低減し部材量の低減あるいはより高電流密度のコイルを実現することが期待できる。外部から印加する軸方向圧縮力の許容値は柱の座屈によって制限される。本論分での座屈の可否は柱の太さ,長さ及び空洞率(冷却路の占有率に対応)の関数として定量化した。

報告書

「常陽」MK-II制御棒の開発と使用実績の評価

宮川 俊一; 高津戸 裕司; 曾我 知則

PNC-TN9410 97-068, 113 Pages, 1997/07

PNC-TN9410-97-068.pdf:3.97MB

「常陽」MKII制御棒は、当初の設計から約20年経過した現在までに、44体の制御棒が主として寿命延長を目的とした種々の改良を経て製作され、このうち34体がその使用を終え、そのうちの16体の照射後試験(以下PIE)がほぼ完了している。これらの使用実績とPIE結果に基づく評価から、次のような知見が得られた。(1)「常陽」MK-I制御棒は密封型であったため、制御棒の寿命はBの10乗の(n,$$alpha$$)反応によって制御棒要素内に蓄積するHeガスの圧力のために短く制限されていた。このためMKII炉心用の制御棒では、Heガスの制御棒要素外排出が可能で簡素な構造のダイビングベル方式のベント型を採用し、その有効性と信頼性を確認した。(2)MKII炉心では6本の制御棒全てにスクラム機能と出力抑制機能を持たせた設計としたため、地震時のスクラム機能確保と流力振動による炉出力振動防止の両立が必要になった。その解決策として、制御棒の下部に流力振動防止用の突起状の流力振動防止機構を設け、さらに突起の段数や形状を改良し、それらの両立性を確認した。(3)スクラム緩衝機構である制御棒下端部のダッシュラムは、原子炉運転中はほぼ炉心中心面に位置して高速中性子の照射量が非常に大きく、ダッシュラムのスエリングによる下部案内管の同緩衝機構の受け側との干渉が問題となった。これを解決するため、ダッシュラムの構造を中空として20%冷間加工を施す等の耐スエリング対策を確立し、長期使用条件下におけるスクラム緩衝機構での干渉の課題を克服した。(4)中性子吸収体(B4Cペレット)と被覆管との機械的相互作用(Absorber-Cladding-Mechanical-Interaction:以下ACMIと称す)は、制御棒の寿命制限因子として現在も世界的に最も注目されているテーマである。「常陽」制御棒の使用実績とPIEの評価によって、ACMIはB4Cペレット破片の再配置(リロケーション)により加速されること、それによるACMIの開始燃焼度は5$$sim$$45$$times$$10の26乗cap/m3乗と大きくばらつくことなどのメカニズムの詳細を把握し、より合理的な設計基準を明らかにすることができた。この設計基準に従い、従来型の制御棒の経験的な燃焼度管理法の妥当性、リロケーション防止の簡易対策(シュラウド管つきHeボンド型制御棒)の効果、さらにACMI吸収のため

報告書

長期岩盤挙動の評価のための巨視的観点による基礎的研究

大久保 誠介*

PNC-TJ1602 97-004, 141 Pages, 1997/03

PNC-TJ1602-97-004.pdf:4.31MB

本研究は1994年度にはじめられた、1994年度には、空圧式クリープ試験機の改良を行った。1994年度の終わりに、稲田花崗岩を購入し、P波速度やシュミットハンマー試験などを行った。1995年度には、空圧式クリープ試験機を使用して、湿潤状態の田下凝灰岩のクリープ試験を継続的に行った。また、完全応力-歪曲線を求めるために、サーボ試験機を用いて一軸圧縮試験と一軸引張試験を行った。さらに、サーボ試験機を用いて稲田花崗岩の短期クリープ試験を行った。1995年度中に開始する予定である稲田花崗岩を用いたクリープ試験に備えて、油圧式クリープ試験機の改造をおこなった。狙いは、耐久性と安定性の向上である。特に測定装置は、完全に取り替えて新しいものとした。1996年度は、クリープ試験、圧縮試験および引張試験を行った。第2章にてクリープ試験の結果を述べる。前年度より引き続いて行った田下凝灰岩のクリープ試験では、設定したクリープ応力が一軸圧縮強度の30%と小さいにも拘わらず、2年以上経過してもクリープ歪は増加し続けた。しかしながら試験期間の中途で歪アンプが壊れてしまったので試験を中止した。1995年度に購入した砂岩を用いて短期クリープ試験を実施した。使用したのはサーボ試験機である。また、1995年度に長期の試験に耐えるように改良した油圧クリープ試験機を用いて稲田花崗岩のクリープ試験を実施した。本年度は、サーボ試験機を使用して砂岩の一軸圧縮試験、一軸引張試験を行った。試験を実施した目的は、主として完全応力-歪曲線を得るためである。また、圧裂引張試験も比較のために行った。実験結果を第3章に示す。2つの様式の周圧維持装置を検討した。一つは油圧式でもう一つは空圧式である。油圧式は従来より良く使用されたきた様式であるが、今回は長期にわたって使用されることが予測されたため計測系統の安定性と耐久性には十分留意を払って改造した。この油圧式周圧維持装置を試用してみたところ、正確な周圧制御が可能で信頼性が高いことがわかった。一方の空圧式周圧維持装置は安価であり取り扱いも簡単であるが、正確さや信頼性はやや劣ることが判明した。第4章にて検討結果を述べる。

論文

Estimation of creep buckling deformation under external pressure at elevated temperature

加治 芳行; 井岡 郁夫; 宮本 喜晟; 西口 磯春*

J. Pressure Vessel Technol., 118(2), p.194 - 197, 1996/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.65(Engineering, Mechanical)

高温において一定および変動外圧力をうける伝熱管の破壊時間に及ぼす初期偏平率、肉厚および圧力変動の影響について、実験および解析を行い検討した。簡易解析法および有限要素法は、一定外圧力条件下では実験結果と比較して妥当なクリープ変形挙動を予測する。また簡易解析法は、有限要素法と比較してかなり保守的な予測を示す。クリープ座屈によって試験体外表面等に微細な割れおよびボイドは発生するものの、貫通き裂は存在せず、ヘリウムガスの漏洩のないことが確認できた。

報告書

花崗岩における岩盤工学に関する調査試験研究(その4)

not registered

PNC-TJ1559 95-001, 218 Pages, 1995/03

PNC-TJ1559-95-001.pdf:7.0MB

本研究は、岩盤物性と地殻応力に関する研究の一環として、結晶質岩系の花崗岩についての岩盤工学の基礎的研究、すなわち岩盤応力、岩盤の長期安定性および岩盤割れ目の透水性や止水性の変化、岩盤内単一不連続面の基本的特性に関する原位置(釜石原位置試験場)や、室内での試験に基づく基本的・理論的な研究を行うものである。「岩盤内割れ目の透水性および止水に関する研究」では、釜石原位置試験場で二つの試験孔を使用し、二つの新材料を用いて試験を行った。その結果、材料については、MC+カオリンと試験的に用いたスーパーファスナー(SF)ともそれぞれ有効な材料であることが確認された。但し、強度に関しては、前年のシリカヒュームを添加した材料に遠く及ばず、セメントの強度に近づけるためシリカの添加を考慮した試験の継続が必要である。また、ルジオンテストの結果1オーダー以上のルジオン値の改善が確認され実用化への前進が図られたと判断出来る。「花崗岩の圧縮破壊過程におけるき裂の進展に関する研究」クリープ試験における岩石の力学的特性を詳細に把握し、さらに一軸圧縮載荷後およびクリープ載荷後の試験片について顕微鏡観察用薄片を作製し、岩石の内部構造(空隙、亀裂)の変化について画像解析を行って定量的に把握し、総合的に検討した。「坑道周辺岩盤の力学的状況の精密調査」では、諸計器の開発、室内試験を経た上で、釜石原位置試験場250mレベルの花崗岩閃緑岩中の坑道において、諸計測を行った。地圧測定については、下向きの測定が可能な孔壁変形法を開発することにし、その現場試験を行い能率よく作業を進められる見通しを得た。岩盤の表面に現れた開口き裂の性状測定については、その深度を測るために開発した弾性波の初動極性の変化を利用する方法は有用であることが分かった。また、弾性波速度分布の測定から、き裂の密度に関する情報が得られる可能性が見られた。「岩盤内単一不連続面の基本的特性に関する研究」では、花崗岩中に作成した人工的不連続面を用い様々な条件下で先行履歴を与え、その試験体を用いて様々な条件下でShear-FlowCoupling実験を行った。先行履歴での垂直応力、せん断変位により不連続面での影響度を調べた。新しい方法で自然の不連続面を用いて、Shear-FlowCoupling実験、AE計測を行い、自然の不連続面の力学的特性と透水特性、およ

報告書

円筒殻のせん断・曲げ座屈におけるせん断曲げ相互作用の解析的評価

月森 和之

PNC-TN9410 95-042, 313 Pages, 1995/02

PNC-TN9410-95-042.pdf:15.49MB

高速増殖炉(FBR)の機器や配管は基本的に薄肉構造であるため、地震時等の座屈の防止に対する配慮が重要となる。そこで、昭和63年度からFBR機器構造設計の安全裕度の適正化を図り、設計の合理化を実現することを目的として、基本的な構造モデルである薄肉円筒殻のせん断・曲げ座屈に関する研究開発が展開され、広範囲な形状および材質の構造物に適用しうる解析に基づく座屈評価式が提案された。本報告は、この延長上に位置づけられるもので、座屈評価式の高度化を図るために前述の評価式では考慮されていないせん断-曲げ相互作用の影響について解析的に検討・評価した結果についてまとめたものである。せん断-曲げ相互作用の影響の検討は、次の3つの観点から実施した。(1)主応力差等の応力指標の最大値と発生位置に対するせん断荷重と曲げモーメントの比率の影響。(2)弾性座屈固有値解析によるせん断支配型座屈と曲げ支配型座屈の遷移領域でのせん断-曲げ相互作用の影響。(3)弾塑性域では,塑性ポテンシャルを介して、せん断応力と直応力が従属関係にあることから、塑性の進展に起因するせん断ー曲げ相互作用の理論的評価手法の検討。検討の結果、(1)純せん断力、純曲げモーメントそれぞれ単独で発生する主応力差および相当応力の最大値と発生位置は、せん断力と曲げモーメントを重畳させた場合も変わらない。(2)せん断支配型座屈と曲げ支配型座屈の遷移領域でのせん断ー曲げ相互作用は弾性の場合も若干存在するが、弾塑性の場合は塑性に起因した相互作用が卓越する。(3)既存のy係数を包含する、塑性の進展に起因するせん断-曲げ相互作用の理論的手法を提案した。さらに、試験データおよび弾塑性詳細解析との比較から、この方法によって、せん断支配型から曲げ支配型への遷移領域を合理的に評価できることを確認した。上の結果から、解析的にせん断-曲げ相互作用の影響を評価し、既存の座屈評価式を高度化できる見通しが得られた。

報告書

高温下での外圧による厚肉伝熱管のクリープ座屈

井岡 郁夫; 加治 芳行; 照沼 勲*; 根小屋 真一; 宮本 喜晟

JAERI-Data/Code 94-010, 60 Pages, 1994/09

JAERI-Data-Code-94-010.pdf:3.76MB

2次冷却系減圧事故時における中間熱交換器(IHX)伝熱管のクリープ座屈時間の評価方法を確証するため、IHX伝熱管を模擬したハステロイXR製の厚肉円筒試験体を用いて、ヘリウムガス中950$$^{circ}$$Cで外圧によるクリープ座屈試験を行い、試験結果と有限要素構造解析コード「ABAQUS」による解析結果を比較した。伝熱管の座屈挙動及び座屈時間に関して、試験結果と解析結果は比較的よく一致し、評価方法の妥当性を検証した。また、座屈後試験片の供用後検査により、引張応力の発生する試験片外側表面に多数の微細な亀裂が確認されたが、その亀裂は試験片を貫通しておらず、伝熱管が座屈しても圧力境界としての健全性が保たれることを確認した。

報告書

FBR用中空ペレット製造技術開発(2)中空ペレット成形用金型の開発(1)金型の設計・試作

野上 嘉能; 宮本 寛; 飛田 典幸; 小幡 真一; 上村 勝一郎; 山本 純太

PNC-TN8410 93-228, 66 Pages, 1993/07

PNC-TN8410-93-228.pdf:2.3MB

FBR用中空ペレット製造技術開発の一環として、成形用金型を試作した。本報告書は、今後実施される中空コアロッドの性能評価試験に供するため、金型の設計および強度、寿命についての予測解析を行い、試作結果についてまとめたものである。中空コアロッドの予備解析の内、座屈強度に関しては、超硬合金製では$$phi$$1.50mm以上、SKH製では$$phi$$2.00mm以上のものが使用可能であった。しかし、中空コアロッドに働く軸圧縮力の計算条件に推定値が入っているため、それらの解析を待って、再解析する必要があると考える。疲労強度に関しては、超硬材製で$$phi$$1.50mm以上の場合49kg/mm2以上、SKH製で$$phi$$2.00mm以上の場合37kg/mm2以上の疲れ限度を有する材料であれば、使用可能と思われる。文献データから推定すると、SKH製で$$phi$$2.00mm以上の場合、疲労せず使用可能の見通しがある。超硬材製については、文献データからは推定できなかった。耐磨耗性については、超硬材のAF1が一番耐磨耗性が良かった。(以下、D2-G5-GH880R$$rightarrow$$SKH51-GH96Rの順)金型は、ウイズドロアル式プレス(Pu第1開発室R-125室既設)に取付けられるものであり、中空コアロッド、上・下パンチ、ダイスより構成される。試作金型は、予備解析及び使用実績等を基に各種超硬合金(4種類)及び高速度工具鋼(1種類)を用い、中空コアロッドのチップ径が$$phi$$1.00$$sim$$$$phi$$2.50mm(0.5mmごと)のものを試作した。中空コアロッドは、チップ部の表面荒さを0.2S以内に抑え、目視上鏡面状態に仕上げた。取扱性は、チップ部が超硬合金の場合、WC-Coをベースにしているため、脆性破壊が予想されたにもかかわらず、指で3mm程度曲げたり、机の角部へ4$$sim$$5cm上方から降り下ろしても破損せず、良好な状態であった。今後は、試作した金型を用いて、座屈強度、疲労強度、耐磨耗性の試験を行い金型の性能評価を実施する予定である。

報告書

Dynamic buckling analysis of a hemisphere subjected to external fluid pressure

森下 正樹

PNC-TN9410 93-037, 99 Pages, 1992/12

PNC-TN9410-93-037.pdf:1.86MB

動燃-欧州AGT9B間の国際協力の枠組みの中で,構造健全性の分野における各種解析評価法に関するベンチマーク解析が計画,実行されている。その中で,流体による外圧を受ける薄肉半球殻の動的座屈の問題が欧州から提示された。本報告書はこの問題に関する解析の結果を取りまとめたものである。同心の二重半球殻(外側が剛で内側が薄肉)のアニュランス部に水を満たしておき,この系を上下方向に正弦波加振する。流体に動圧が発生し,この圧力によって内側の薄肉半球殻が外圧座屈を生じる。この場合の加振振動数と座屈時の圧力が評価すべき量である。実験結果に関する情報が得られていない段階で,いわゆるblind analysisを実施した。解析にはFINASを使用した。解析の結果得られた結論は以下のとおりである。・加振振動数は27Hz(半球殻の流体構造連成による固有振動数)・座屈圧力は0.16MPa(弾性座屈)・流体構造連成による固有振動モードは軸対称モードであり,座屈形状も同じく軸対称モードである。なお,報告書では解析の結果のみを取りまとめており,実験結果との比較検討,並びにここで用いた解析手法の妥当性に関する検討等は,実験結果に関する情報が得られた段階で改めて行う予定である。

論文

Finite element dynamic bifurcation buckling analysis of torispherical head of BWR containment vessel subjected to internal pressure

宮崎 則幸*; 萩原 世也*; 上田 貴史*; 宗像 健*; 早田 邦久

Nucl. Eng. Des., 133, p.245 - 251, 1992/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:82

BWR格納容器の上部トリスフェリカルヘッド部は、設計基準を越える内圧荷重を受けると座屈変形をおこし破損に至る可能性がある。本報告では、シビアアクシデントを対象に、座屈変形挙動を解析評価した結果をまとめた。解析には、有限要素法を用いた解析コードを使用し、各種の圧力負荷変動を与えた場合の格納容器挙動を評価した。

報告書

Dynamic buckling analysis of liquid-filled shells with imperfections

月森 和之

PNC-TN9410 91-393, 152 Pages, 1991/12

PNC-TN9410-91-393.pdf:2.47MB

実際のシェル構造では何らかの形状不整が存在する。構造の信頼性を確保するためには形状不整を合理的に押さえる必要がある。液体を内包する円筒シェル構造の動的座屈問題について形状不整の影響を検討した例はない。本研究は周方向形状不整を有する不完全円筒シェルの動的座屈問題の解析に関するものである。まず、変分原理に基づき、動的な流体-構造連成、周方向と軸方向のモード連成および周方向形状不整を考慮した動的座屈問題を解くために基礎方程式を導いた。つぎに、これらに有限要素法を適用し、マトリックス形の方程式を導き解析プログラムを作成した。最後にいくつかの基本的な例題を通して形状不整の影響を検討した。その結果、完全円筒を仮定した解析では現われない不安定領域を促えるとともに固有振動数の変化等についても確認された。なお、本研究は筆者が、1990年9月から1991年8月にかけて米国ノースウエスタン大学に客員研究員として滞在中にW. K. Liu教授のもとで行ったものである。

論文

Finite element dynamic bifurcation buckling analysis of torispherical head of BWR containment vessel subjected to internal pressure

宮崎 則幸*; 萩原 世也*; 植田 隆*; 宗像 毅*; 早田 邦久

Transactions of the 11th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology, Vol. J, p.153 - 158, 1991/08

BWRの格納容器頂部は、内圧荷重時に分岐座屈を生じ、健全性を喪失する恐れがある。とくに、シビアアクシデント時には、設計圧を大巾に上回る圧力が格納容器に加わり、格納容器が破損する可能性がある。そのため、有限要素法を用いて、分岐座屈を生じる条件等についての解析を行い、格納容器の安全余裕を明らかにすることを試みた。本解析では、動的荷重が加わった場合について解析を行なったが、静的荷重を与えた場合に比べ、座屈を生じる圧力が1.91MPaから1.037MPaに減少し、動的荷重時には、格納容器の安全余裕が低減することが分かった。

報告書

ベローズ強度評価のための簡易解析手法

月森 和之*

PNC-TN9410 89-166, 265 Pages, 1989/12

PNC-TN9410-89-166.pdf:4.17MB

FBR大型炉のコスト低減方策のひとつであるベローズ継手の適用に関するR&D試験が,昭和58年度から本格的に開始され,昭和62年度までにほぼ終了した。その後は,総合的なとりまとめ,評価,検討が進められている。本報告書は,既報"ベローズの解析のための簡易計算手法"に引続き,ベローズの設計基準案策定に反映することを狙って考案したいくつかの評価手法を解説したものである。以下に項目を列挙する。(1)ベローズの内圧によるコラム座屈(2)内圧によるベローズのクリープ座屈(3)ベローズの弾塑性簡易ひずみ割増し係数(4)ベローズ継手適用配管系で生じる弾性追従の簡易評価(5)ベローズのコンボリューション間で生じる弾性追従の簡易評価

報告書

ベローズのねじり座屈解析

月森 和之*; 岩田 耕司; 石渡 俊*; 井上 泰幸*

PNC-TN9410 88-136, 69 Pages, 1988/08

PNC-TN9410-88-136.pdf:3.54MB

ベローズ継手は機器、配管引廻しのコンパクト化に有効な手段であり、事業団において高速炉プラントへの適用成立性に関する研究開発を行ってきた。本来、ベローズはねじり負荷がかからぬように設計されるべきであり、通常、ハードウェアによってねじりを受けないよう保護されている。しかしながら実際にはピン部のガタ、ハードウェアの変形等ねじりの要因は存在するため、これを設計上明確に抑えることは設計、製作における信頼性向上の面からも有効と考えられる。このような観点に立ち、ベローズのねじり座屈について理論、数値解析の両面からパラメトリックな検討を行った。数値解析にはFINASに新しく開発された3接点軸対称シェル調和級数要素(NAXSHEL3)を用いて、弾性座屈固有値解析を行った。その結果、理論解析と数値解析は幅広い形状範囲で良く一致し、設計規定の中に具体的に反映する見通しを得た。

論文

Failure of graphite short bars with hemispherical seats

菊地 賢司; 佐野川 好母; 大熊 嗣男*; 井川 博雅

Eng.Fract.Mech., 19(6), p.1013 - 1024, 1984/00

両端で球面座と球面接触する黒鉛短柱の破壊強度を調べた。このような構造は、VHTR炉心支持ポストにみられる。その結果、球面接触部の半径の組み合せ、黒鉛短柱の細長比、黒鉛短柱の傾き角が破壊強度に及ぼす効果が明らかにされた。また、体積効果や酸化による細長比の変化について議論している。

報告書

JT-60真空容器のポートに用いられる成形ベローズの強度評価(臨界プラズマ試験装置設計報告・112)

高津 英幸; 山本 正弘; 清水 正亜; 君島 富夫*; 梶浦 宗次*; 大和田 公郎*

JAERI-M 83-077, 28 Pages, 1983/06

JAERI-M-83-077.pdf:1.34MB

JT-60真空容器のポートに用いられる成形ベローズの強度評価を、捩り荷重に対する評価を中心にまとめた。成形ベローズには、軸方向強制変位、真空力、捩り変形等が作用する。前二者による発生応力はケロッグ社の提唱する評価式に従って評価を行った。後者に対する応力の評価は、捩り荷重の下での成形ベローズの挙動を実験的に調べた結果をもとに作成された剪断応力評価式に依った。捩り試験の結果によれば、成形ベローズは微小捩り角で座屈する事が明らかとなった。上記剪断応力評価式は、捩り角が座屈限界捩り角以下である場合に物理的に有効であるが、捩り角が座屈限界を上回る場合でもその近傍のであれば安全側の評価として設計的に有効である事が示された。本手法を実機用成形ベローズに適用した結果、いずれも設計荷重の範囲内での健全性が確認された。

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