液体貯槽の地震時スロッシング応答の積極的制御に関する研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61460110
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 柴田 碧 東大, 生産技術研究所, 教授 (30013098)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 敏男 東京理科大学, 工学部, 助教授 (70156785) ; 重田 達也 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10013153) ; 藤田 隆史 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10013228)
• Keywords: 液面揺動 / 地震時スロッシング / 能動的制振 / リニアモータ / 高速増殖炉 / 耐震設計 / 免震 / 適応アクティブ制御

Research Abstract

本研究は一般の免震手法では抑制困難な地震時の液面揺動を、積極的にサーボ機構により制御しようとするものである。液面揺動はスロッシングともよばれ、容器内の自由液面が一次の固有周期で振動するものであって、その周期はほゞ直径の平方根となり、通常の免震の対象となる周期領域に比べ、1〜10secと長い。
対象系は直径1mの液槽に水を入れた高速増殖炉の主容器モデルを中心に行った。基本的には復元力のないローラー支持系を選び免震の遮断周期を無限大とした。それに通常の油圧制御、リニア・モータ制御などにより上述の目的を達するよう実験およびシミュレーションを試みた。復元力のないローラー支持系は、理想的には液面揺動に対し完全免震特性を有するが、実際は僅かな摩擦などにより液面揺動を発生し、それの反力でドリフトを生じる。それを有効に抑制するために制御を必要とする。
サーボ機構としては油圧系が考えられるが、非常に発生頻度の低い地震に対し、常時油圧系を運転することは多大なエネルギの損失を生じる。本年度は通常の油圧系と、常時エネルギの供給を必要としないリニアモータとの両方について、実験およびシミュレーションを行い比較した。両者ともに液面揺動の抑制には成功し、変位波形ではドリフトを除いてはよい一致を見たが、リニアモータの場合、数Hzのノイズが混入し、加速度応答はかえって増大した。これは免震用ゴムパッドの挿入などで解決できる見通しである。次年度はドリフト防止の容易なリニアパルスモータを使用した実験を試み、そのデータをもとに、両リニア方式を結合したものについて試験を行い、液面揺動・ドリフト・加速度応答の三者をバランスよく抑制する方式を開発するよう準備を進めている。