核融合炉構造物の電磁構造連成解析システムの開発

• Project/Area Number: 06780416
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉田 義勝 東京大学, 工学部, 助手 (10251373)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 1994: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 電磁構造連成 / 電磁座屈 / 磁気減衰 / 磁気剛性 / プラズマディスラプション / 渦電流 / 相似則

Research Abstract

核融合炉炉内構造物の電磁構造連成解析システムの開発と核融合炉体系での電磁応力評価を目的とし、以下の研究を実施した。
・薄肉シェル構造物の電磁座屈解析コードを開発した。このコードでは、幾何学的非線形性の他に、電磁構造連成効果として磁気減衰効果、磁気剛性効果の両者を考慮することが可能である。さらに本コードを、実験炉(ITER)規模の真空容器に適用し、プラズマディスラプション時の電磁構造連成解析を実施した。その結果、(1)現在の設計で採用されてる条件下では電磁座屈の可能性は小さいこと、(2)真空容器の板厚が薄い場合は、連成効果によって生じるポロイダル渦電流の影響で座屈が生じる可能性があること、が判明した。
・トーラス形状の構造物を対象とした連成振動解析を効率的に実施するために、磁気ベクトルポテンシャル法に基づく連成解析コードに回転対称性を導入した。これを用いて、プラズマディスラプションおよびVDEs時におけるJT-60SU真空容器の連成振動解析を実施した。その結果、JT-60SU体系においても、磁気減衰による応力抑制効果が顕著であることを確認した。
・薄板構造物の電磁弾性連成振動に関して、新たな数学モデルを導出し、無次元化により相似則を導いた。ここで得られた無次元パラメータの一つである電磁減衰パラメータは、ディスラプション時の渦電流による加振力と連成効果による制振力の比を表し、連成効果の程度はこのパラメータによって記述できる可能性がある。