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論文

Basic performance tests on vibration of support structure with flexible plates for ITER tokamak device

武田 信和; 角舘 聡; 柴沼 清

プラズマ・核融合学会誌, 81(4), p.312 - 316, 2005/04

トロイダル磁場コイルや真空容器等のITERの主要機器に用いられる板バネを用いた支持構造体に関して、剛性の荷重方向依存性等の基礎的機械特性の取得を目的として、小規模試験体を用いた振動試験を行った。打診試験と周波数スイープ試験とによって得られた実験結果は一致しており、実験方法の信頼性が確認された。また、適切な数値計算手法を評価するため、実験結果を数値計算結果比較した。その結果、ボルト締結が支持構造の剛性に強い影響を与えることが明らかになった。ボルトのモデル化に関する考察の結果、ボルトの引張方向の剛性のみを有限とし、他の方向の剛性を有限とするモデルを用いた数値計算結果が実験結果と一致した。このモデルを用いて、ITERの主要機器の動的挙動を評価するために必要な、支持構造の剛性が正確に計算できる。

報告書

ITERトカマクの耐震性評価にかかわる振動試験計画

武田 信和; 中平 昌隆

JAERI-Tech 2004-073, 59 Pages, 2005/01

JAERI-Tech-2004-073.pdf:11.36MB

ITERトカマクは異なる運転温度の機器からなり、その温度差による熱変形を許容するために、支持脚に柔軟性を持たせている。このような構造上の特徴から、ITERトカマクは複雑な振動挙動を示すことが予想され、耐震設計においてはこの点について十分に考慮する必要がある。このような構造はこれまでに例がないため、耐震設計に用いる数値解析モデルを事前に実験により検証することが必要不可欠である。特に、支持構造については板バネとボルト等からなる複雑な構造体であり、その機械的特性の把握は重要である。本報告は、ITERトカマクの耐震設計に必要となる一連の振動試験計画について、その全体計画を示すものである。トカマク全体の振動特性を把握するための試験は、可能であれば実規模の試験体を用いて行うことが望ましいが、試験設備の制約から縮小試験体を用い、スケール則を適用して試験結果を解釈する。また、スケール則が適用できない現象である減衰特性については、支持脚の実規模試験体を用いて試験を実施する。さらに、真空容器縮小試験や支持脚小型縮小試験といった、その他の補完的な試験も合わせて計画されている。

報告書

Dynamic analysis of ITER tokamak based on results of vibration test using scaled model

武田 信和; 角舘 聡; 中平 昌隆

JAERI-Tech 2004-072, 43 Pages, 2005/01

JAERI-Tech-2004-072.pdf:6.06MB

本研究では、トロイダル磁場コイルや真空容器等のITERの主要機器に用いられる板バネを用いた複雑な構造の支持構造体に関して、剛性の荷重方向依存性等の基礎的機械特性の取得を目的として、小規模試験体を用いた振動試験を行った。この試験結果に基づき、ITERの真空容器とトロイダル磁場コイルの支持構造について数値解析を実施して、支持脚の簡易モデル化を提案した。このモデルは、支持脚を強軸と弱軸の剛性を模擬する2本のバネ要素のみによってモデル化したバネモデルであり、実験結果に基づいて実際の構造を忠実に模擬したシェルモデルとよく一致し、バネモデルの有効性が検証された。提案したバネモデルを用いて、ITERの候補地である六ヶ所村における設計地震動に対する健全性を評価するため、真空容器とトロイダル磁場コイルの動解析を実施した。結果として、真空容器とトロイダル磁場コイルとの間の相対変位は8.6mmであり、設計要求である100mmを大きく下回り、地震時におけるITERトカマクの主要機器の健全性が確認された。

論文

Design and structural analysis of support structure for ITER vacuum vessel

武田 信和; 大森 順次*; 中平 昌隆; 柴沼 清

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(12), p.1280 - 1286, 2004/12

トロイダル磁場コイルや真空容器等のITERの主要機器に用いられる板バネを用いた支持構造体に関して、剛性の荷重方向依存性等の基礎的機械特性の取得を目的として、小規模試験体を用いた振動試験を行った。打診試験と周波数スイープ試験とによって得られた実験結果は一致しており、実験方法の信頼性が確認された。また、適切な数値計算手法を評価するため、実験結果を数値計算結果比較した。その結果、ボルト締結が支持構造の剛性に強い影響を与えることが明らかになった。ボルトのモデル化に関する考察の結果、ボルトの引張方向の剛性のみを有限とし、他の方向の剛性を有限とするモデルを用いた数値計算結果が実験結果と一致した。このモデルを用いて、ITERの主要機器の動的挙動を評価するために必要な、支持構造の剛性が正確に計算できる。

論文

Numerical evaluation of experimental models to investigate the dynamic behavior of the ITER tokamak assembly

小野塚 正紀*; 武田 信和; 中平 昌隆; 清水 克祐*; 中村 友道*

Fusion Engineering and Design, 69(1-4), p.757 - 762, 2003/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.39(Nuclear Science & Technology)

ITERトカマクの動的挙動について検討した。動的な事象、おもに地震時の数値解析手法検証のために、3種類の試験モデルが考えられている。振動試験のため、1998年時ITER設計ベースにて1/8サイズのトカマクモデルが製作されている。このモデルでは、静的荷重に対するトカマクの剛性,固有振動数、及び地震力に対する振動及び応答特性を把握する。減衰などの非線形の振動特性は、実寸大のモデルでしか把握できない。したがって、実寸大のコイル重力支持構造が設計されており、試験を予定している。またトカマクモデルでは真空容器が剛と仮定されている。この仮定は1/20モデルにて実証されるとしている。上述の試験モデルと試験条件は、解析及び数値計算にて評価された。例えば、静的解析及び固有値解析にて得られた静的及び動的ばね定数はよく一致した。

報告書

1次加圧水冷却器ヘリウム流量低によるHTTR自動停止の調査結果

高松 邦吉; 中澤 利雄; 古澤 孝之; 本間 史隆; 齋藤 賢司; 石仙 繁; 鎌田 崇; 太田 幸丸; 石井 喜樹; 江森 恒一

JAERI-Tech 2003-062, 94 Pages, 2003/06

JAERI-Tech-2003-062.pdf:26.47MB

本報告は、平成12年7月8日に高温工学試験研究炉(High Temperature Engineering Test Reactor: HTTR、熱出力30MW)で生じた原子炉自動停止の調査結果をまとめたものである。原子炉運転中の1次ヘリウム循環機の振動センサの温度挙動により、パルス状の振動信号(擬似信号)が発生することを明らかにした。また、振動センサが温度の影響を受け難くなる熱遮へい対策、並びに擬似信号による循環機トリップ事象を除外するため、上下振動センサが同時にトリップ設定値を長時間越えた場合にトリップ動作を行うとする対策について報告するものである。

論文

Dynamic response of base isolation test system for nuclear components under natural seismic motion

堤 英明*; 山田 博幸; 寺垣 俊男*; 蛯沢 勝三; 柴田 勝之

Seismic Engineering 2000 (PVP-Vol.402-1), p.141 - 146, 2000/00

原研では、1991年より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評価コードを開発しており、それらの高度化を目的として機器免震システムの有効性確証試験を実施している。確証試験では、原子力機器を模擬した2次元及び3次元機器免震試験システムを設計・製作し、大洗研究所敷地内のテストベッド上に設置して、自然地震動における応答観測を行っている。また、静加力試験と自由振動試験を行い、各試験システムの復元力特性と振動特性を求めた。本論文は、上記2次元及び3次元機器免震試験システムの概要、特性試験結果ならびに1999年3月26日に茨城県日立市で発生した地震動(M5.1,最大加速度86Gal)の地震動に対する応答観測結果についてまとめたものである。

論文

Design and validation test of seismic isolation for ITER

中平 昌隆; 武田 信和; 高橋 弘行*; 薬研地 彰*; 圷 陽一; 多田 栄介; 矢花 修一*

Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 10 Pages, 1999/00

国際熱核融合実験炉(ITER)は、日・米・欧・露の4極による国際協力のもと工学設計が進められて、直径・高さともに約30~40m、重量約50,000tという大型の装置である。ITERでは、炉内構造物や超伝導磁石などさまざまな機器が400~-270$$^{circ}$$Cという幅広い異なる温度で運転され、その熱膨張あるいは収縮による相対変位を吸収するために各装置の重力支持脚は水平方向に柔軟な構造となっている。このように重量物を柔軟支持で支える構造は通常見られず、その動的応答等は複雑である。また、設計上0.2Gを超える地震力に対しては、免震により対処しなければならない。この時免震要素は高面圧下での使用となり、実績は少ない。本論文は、柔軟支持をもつトカマク構造体の動的応答性状、積層ゴム免震要素の性能試験並びにトカマクの縮小モデルを用いた振動試験の概要について述べる。

論文

Seismic response of the High-Temperature Engineering Test Reactor core bottom structure

伊与久 達夫; 稲垣 嘉之; 塩沢 周策; 二川 正敏; 三木 俊也*

Nuclear Technology, 99, p.169 - 176, 1992/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:62.62(Nuclear Science & Technology)

高温工学試験研究炉(HTTR)の炉床部は、原子炉容器内の炉心を支持するとともに、その位置決めをしている。各種黒鉛構造物の組み合せで構成される炉床部の振動特性(地震時の応答特性)を明らかにするため、2種のスケールモデルを用いた振動試験を実施した。本振動試験に基づく検討から、HTTR炉床部構造において特殊でかつ安全機能上重要なキー結合部及びサポートポスト構造に作用する衝突荷重特性を明らかにした。更に、設計上想定される最も厳しい地震に対し、HTTRの炉床部構造が健全性を維持できることを示した。

論文

Experimental observation of the dynamic response of the JT-60 vacuum vessel

高津 英幸; 清水 正亜; 大久保 実

Transactions of the American Nuclear Society, 52, p.232 - 233, 1986/00

JT-60コイル通電試験において真空容器の動的挙動を調べ、設計で行った動的応答解析の妥当性を検討した。 通電試験では真空容器に取り付く水平ポートの振動が顕著であり、この部分の挙動に着目して真空容器の振動モニターを行った。それによれば、振動の固有振動数は50Hz付近にあり、固有値解析で得られた値46.3Hzと良い一致を示した。 動的応答解析で得られた真空容器の46.3Hzの高周波成分の変位振幅は約0.1mmであるのに対し、水平ポート先端では約0.5mmの変位振幅が得られた。この差は厚肉リングとポートのレバー比の効果で説明できることが示された。 以上より、真空容器の動的応答解析の妥当性が示された。

報告書

コイル通電試験において得られたJT-60本体の熱・構造特性

高津 英幸; 山本 正弘; 大久保 実; 川崎 幸三; 安東 俊郎; 清水 正亜; 清水 徹*; 中尾 敬三; 原 泰博*; 芥沢 保典*; et al.

JAERI-M 85-136, 103 Pages, 1985/09

JAERI-M-85-136.pdf:2.56MB

JT-60本体コイル通電試験が、昨年12月から2ヶ月強の期間を要して実施された。本試験の目的は、プラズマ生成に先立ち全コイルに最大定格まで電流を流し、本体、制御、電源などの全システムの健全性を確認することである。本報告はコイル通電試験の結果について、本体の熱構造的な観点からまとめたものであり、主な結論は以下の様にまとめられる。(1)全コイルを同時に最大定格まで通電することに成功し、全システムの健全性が確認された。(2)測定された歪、変位は設計値と比較的よく一致し、電磁力の支持が設計通りなされていることを示している。(3)電磁力による真空容器の振動が顕著であり、真空容器に取り付く桟器は振動対策が必要である。(4)熱構造的な観点から運転に対する制限項目が明らかとなった。(5)追加が必要と考えられる計測器が2点ほど指摘された。

論文

Asesmic study of high temperature gas-cooled reactor core with block-type fuel, 3rd report; Effect of excitation directions and core

幾島 毅; 本間 敏秋*

Bull.JSME, 29(246), p.2986 - 2994, 1985/00

ブロック状燃料から構成された高温ガス炉の炉心耐震設計データを得るために、炉心水平断面の燃料一層分による水平二次元炉心模型を使用し、水平一軸および水平二軸同時加振による振動実験を行い、加振方向および炉心側方支持剛性変化による応答特性を調べた。その結果、六角ブロックの平方向の加振条件が最大側方支持反力を示した。また、炉心中心方向へプリロードを与えることによって、変位と側方支持反力を小さくできることが明らかになった。

論文

ブロック状燃料高温ガス炉炉心耐震研究,第3報; 加振形式と支持剛性の変化による応答特性の変化

幾島 毅; 本間 敏秋*

日本機械学会論文集,C, 51(464), p.746 - 755, 1985/00

ブロック状燃料から構成された高温ガス炉の炉心耐震設計データを得るために、炉心水平断面の燃料ー層分による炉心水平二次元模型を使用し、水平ー軸および水平二軸同時加振による振動実験を行い、加振方向および炉心周辺支持剛性の変化による炉心の変位と支持反力特性を調べた。六角形ブロックの平方向の加振条件が、最も大きな側方支持反力を示し、炉心中心方向へプリロードを与えることによって変位と反力を減少できる。

報告書

垂直2次元炉心模型による高温ガス炉炉心耐震試験と解析

幾島 毅; 本間 敏秋*

JAERI 1282, 68 Pages, 1983/02

JAERI-1282.pdf:3.43MB

ブロック状燃料から構成された高温ガス炉祖新は、地震に耐力を有するか否か十分に明らかではないので、高温ガス炉が高地地震地域に建設せれる場合には、十分に耐震性を明らかにする必要がある。本報告は炉心の垂直断面を取出し、2次元炉心モデルによって炉心の地震挙動を明らかにするための1/2縮尺モデルによる耐震試験と解析について述べている。得られた結果の要約は次の通りである。(1)側方固定反射体を柔支持した場合、剛支持に比較してコラム変位は大きくなるが、衝突力は小さくなる。(2)ダウェルに加わる力は、剛支持の場合の方が柔支持よりも小さい。(3)地震波などのランダム波による最大衝突力は正弦波の場合の60%以下である。(4)コラムの応答特性について、試験結果と解析結果は良く一致した。(5)コラムの変位は炉心周辺よちも炉心中央で小さい。一方、衝突加速度は、この逆となる。

報告書

高温ガス炉炉心の1コラム模型による耐震試験と解析

幾島 毅; 石塚 宏*

JAERI-M 9265, 90 Pages, 1981/01

JAERI-M-9265.pdf:3.13MB

黒鉛ブロックから構成された多目的高温ガス実験炉炉心の耐震研究の第1段階として、炉心構成要素であるブロックを積み上げたコラムの1/2縮尺模型の耐震試験と解析についての報告書である。得られた結果は次の通りである。(1)コラムはブロックのロッキング運動に起因するソフトスプリング特性を有する。また、ギャップによるがた系のハードスプリング特性を有する。コラムは非線形の共振特性を有し、跳躍を伴なった履歴現象を示す。(2)加振振幅の増加に従って、コラムの共振振動数は降下する。(3)加振加速度の増加に従って、衝撃力は増加する。(4)ギャップ幅の増加に従って、衝撃力は増加する。(5)地震波入力に対する応答値は正弦波のそれの40~70%である。(6)コラムの減衰定数は約30%であり、コラムの振幅の増加に従って増加する。(7)コラムの変位と衝撃力の実験値と解析値は良い一致をみた。なお、本報告書は1コラム耐震試験に関する総合報告書である。

論文

Seismic response of high temperature gas-cooled reactor core with block-type fuel,III; Vibration experiment of two-dimensional vertical slice core model

幾島 毅; 本間 敏秋*

Journal of Nuclear Science and Technology, 18(7), p.514 - 524, 1981/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:46.22(Nuclear Science & Technology)

ブロック型燃料から構成された高温ガス炉の耐震研究の一環として、炉心を垂直に切断した垂直2次元炉心モデルによる振動実験を実施して、炉心の振動特性を明らかにした。 得られた結果は次の通りである。 (1)側方反射体を柔支持した場合、剛支持に比較してコラムの変位は大きいが、衝突力は小さい。 (2)剛支持ではダウェル力は柔支持よりも小さい。 (3)ガス圧力差はコラムの変位と衝突力を小さくする。

論文

ブロック状燃料高温ガス炉炉心耐震研究,第1報; コラムの振動特性

幾島 毅; 白木 万博*; 本間 敏秋*

日本機械学会論文集,C, 47(415), p.292 - 297, 1981/00

ブロック状黒鉛燃料から構成された高温ガス炉炉心の耐震設計のため、炉心構成要素であるブロックの運動と衝突力を予測する必要がある。このため、周辺固定された6本のブロックを積み上げたコラム内におかれた中央の自立コラムの振動特性を実験によって明らかにした。得られた結果は、(1)コラムはソフトスプリングとハードスプリングの両特性を有する。(2)コラムはふれ回り運動をする。(3)コラム上下間の圧縮力はコラムの共振振動数を上昇させる。

報告書

1領域炉心模型による高温ガス炉炉心耐震試験と解析

幾島 毅; 本間 敏秋*

JAERI-M 9199, 61 Pages, 1980/11

JAERI-M-9199.pdf:3.81MB

ブロック型燃料高温ガス炉炉心耐震設計において、炉心構成要素であるコラムやブロックの動きや力を推定する必要がある。そこで、コラムの3次元振動特性と衝突応答を明らかにするために、縮尺模型の1領域炉心(7本コラム)による振動試験を実施し、次の結果を得た。(1)コラムはロッキング運動によるソフトスプリング特性を有する。(2)コラムは振れ回り運動をする。(3)炉心ガス圧力差模擬ばねによるコラムの圧縮力は、コラムの共振振動数を上昇させる。(4)コラムの振動特性と衝突応答値についての解析値は実験値と良く一致した。

論文

Seismic response of high temperature gas-cooled reactor core with block-type fuel, 2; Three-dimensional vibration characteristices of stacked blocks column

幾島 毅; 本間 敏秋*

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(9), p.655 - 667, 1980/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:54(Nuclear Science & Technology)

ブロック型燃料高温ガス炉炉心の耐震設計において、炉心内のブロックの挙動,衝突力を推定する必要がある。前報では、コラムの2次元振動特性を明らかにした。本報告はコラムの3次元振動特性を明らかにするために実施した、1領域炉心による振動実験と解析を述べたものである。主要な内容は次のとおりである。(1)コラムはルーズピン結合によるソフトスプリング特性と、ギャップを介して隣り合うコラムとの間でハードスプリング特性を有する。(2)コラムはふれ回り運動をする。(3)ガス圧力差模擬ばねによるコラムの圧縮力は、コラムの共振振動数を上昇させる。(4)コラムの振動特性と周辺コラムとの衝突応答値の解析は、実験値と良い一致を示した。

論文

PWR用余熱除去ポンプの耐震性

宇賀 丈雄; 白木 万博*; 本間 敏秋*; 松林 博*; 稲塚 久*; 中島 宣文*

三菱重工技報, 17(3), p.350 - 362, 1980/00

ポンプとしては比較的単純な回転体構造から成る単段両吸込型の余熱除去ポンプについて主に実験的な立場から耐震性の検討を行った。その結果、(1)ポンプの主要部分の固有振動数が地震の卓越振動数よりも十分大きい場合、地震に対してポンプの運転機能におよぼす影響はほとんどない。(2)PWR用余熱除去ポンプが実際に取付けられている場所を考慮して耐震裕度は動的設計加速度の約5倍あることが確認された。(3)ポンプの回転子-軸-軸受系の振動特性としてはポンプのwear ring部の流体減衰効果が大きいため、地震に対する励振効果を十分抑制できる。(4)wear ring部の流体間隙部を静止構造体とみなすより、回転による遠心力による加圧効果を考慮した方が回転子-軸-軸受系の動力学的特性を評価する精度が向上する。などが得られた。

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