(57)【要約】      （修正有）【課題】原子力プラントに対して、航空機衝突のような衝撃荷重が加わった際に、高次振動を抑制する高次振動制震装置を提供する。【解決手段】原子炉格納容器と原子炉建屋とを備えた原子力プラントに設置され、インパクタ１ａと、インパクタ１ａの反力を受ける筐体１ｂとを備えた高次振動制振装置１において、原子力プラントの床３１の上面または下面に設けられ、床３１に対して水平方向に転動するインパクタ１ａと、インパクタ１ａを内包しインパクタ１ａの転動を案内する筐体１ｂと、インパクタ１ａの転動を制止するロック機構２を設け、原子力プラントに飛来物衝突の可能性がある場合にロック機構２のロックを解除する。【選択図】図１
2014152592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型構造物に固定された筐体と、
当該筐体内に移動可能に収納されたインパクタと、
前記筐体内における当該インパクタの移動の開放及び拘束を選択的に切り換え可能なロック機構とを備えることを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、前記大型構造物に飛来物衝突の可能性がある場合に前記インパクタの移動を開放することを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項３】
請求項１に記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、地震が発生した場合に前記インパクタの移動を拘束し、その他の場合は前記インパクタの移動を開放することを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項４】
請求項１に記載の高次振動制振装置において、
前記インパクタは、前記筐体内で揺動可能な振り子であることを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項５】
請求項４に記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、前記大型構造物に飛来物衝突の可能性がある場合に前記インパクタの移動を開放することを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項６】
請求項４に記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、地震が発生した場合に前記インパクタの移動を拘束し、その他の場合は前記インパクタの移動を開放することを特徴とする高次振動制振装置。
【請求項７】
請求項２から６のいずれかに記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、油圧ポンプと、当該油圧ポンプから供給される作動油が流通する１対の配管と、当該配管が接続されるシリンダと、当該シリンダ内を摺動するピストンと、当該ピストンに取り付けられたシリンダロッドと、当該シリンダロッドに取り付けられ前記インパクタに対して進退する反力板と、を備えること、
を特徴とする高次振動制振装置。
【請求項８】
請求項２から６のいずれかに記載の高次振動制振装置において、
前記ロック機構は、シャフトと、当該シャフトに取り付けられ前記インパクタに対して進退する反力板と、前記シャフトの外周面に設けられたボールネジと、当該ボールネジに螺合されるボールネジナットと、当該ボールネジナットの外周に固定されたロータと、当該ロータの外周に空隙を設けて設置され、電磁気力を発生することで前記ロータを回転するステータと、を備えること、
を特徴とする高次振動制振装置。
【請求項９】
大型構造物の床上、床下または壁面に固定された筐体と、
当該筐体内に移動可能に収納されたインパクタと、
前記筐体内における当該インパクタの移動の開放及び拘束を選択的に切り換え可能なロック機構とを備えることを特徴とする大型構造物。
【請求項１０】
請求項９に記載の大型構造物において、
前記大型構造物は、原子炉格納容器と、原子炉建屋と、を備えた原子力プラントであり、
前記ロック機構は、前記原子力プラントに飛来物衝突の可能性がある場合に前記インパクタの移動を開放することを特徴とする大型構造物。
【請求項１１】
請求項９に記載の大型構造物において、
前記大型構造物は、原子炉格納容器と、原子炉建屋と、を備えた原子力プラントであり、
前記ロック機構は、地震が発生した場合に前記インパクタの移動を拘束し、その他の場合は前記インパクタの移動を開放することを特徴とする大型構造物。
【請求項１２】
請求項９に記載の大型構造物において、
前記インパクタは、前記筐体内で揺動可能な振り子であることを特徴とする大型構造物。
【請求項１３】
請求項１２に記載の大型構造物において、
前記大型構造物は、原子炉格納容器と、原子炉建屋と、を備えた原子力プラントであり、
前記筐体は、前記原子力プラントの内壁に固定されており、
前記ロック機構は、前記原子力プラントに飛来物衝突の可能性がある場合に前記インパクタの移動を開放することを特徴とする大型構造物。
【請求項１４】
請求項１２に記載の大型構造物において、
前記大型構造物は、原子炉格納容器と、原子炉建屋と、を備えた原子力プラントであり、
前記筐体は、前記原子力プラントの内壁に固定されており、
前記ロック機構は、地震が発生した場合に前記インパクタの移動を拘束し、その他の場合は前記インパクタの移動を開放することを特徴とする大型構造物。
【請求項１５】
大型構造物に固定された筐体と、当該筐体内に移動可能に収納されたインパクタと、を備える大型構造物の高次振動制振方法において、
前記大型構造物に飛来物衝突の可能性がある場合には、前記筐体内における前記インパクタの移動を開放し、
その他の場合には、前記インパクタの移動を拘束することを特徴とする大型構造物の高次振動制振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機衝突などの衝撃荷重に起因する大型構造物の高次振動を制振する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る背景技術を開示した文献として、特開２００７−２９７８５４号公報がある。この文献には、「建築構造物が、外部飛来物を防護でき鋼板コンクリート又は鋼板コンクリートで構築されている建屋屋根と、この建屋屋根の下部に構築された建屋本体と、この建屋屋根と建屋本体との間に設けられた積層ゴム及び建屋屋根と建屋本体とを連結し粘性体流動抵抗力を用いた制振ダンパを含む制振装置とを有する。」と記載されている。
【０００３】
また、他の文献としては、特開２００３−２４００４７号公報がある。この文献には、「構造物に付設される衝撃ダンパに関して、Ｊ字形に形成された管体と、この管体の下端に中央プレートを取り付け、この中央プレートの内面に衝撃吸収材を貼設し、前記管体の上端にエンドプレートを取り付け、前記管体内に錘を当該管体に沿って移動自在に挿設したことを特徴とする。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９７８５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４００４７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】柴田明徳、「最新耐震構造解析」、第２版、日本、森北出版株式会社、２００３年５月１５日、４９−５０頁
【非特許文献２】独立行政法人原子力安全基盤機構、「平成１９年度 原子力施設等の耐震性評価技術に関する試験及び調査  動的上下動耐震試験（クレーン類）に関する報告」、２００９年１月、２１２−２１３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子力プラントを建設する場合、特定の国や地域によっては、可能性としては非常に低いものの、原子力プラントへの飛来物の衝突を想定する必要があることがある。飛来物としては、戦闘機や大型の民間機などの航空機が想定され、航空機のサイズや衝突速度によっては、原子力プラント内部の機器（例えば、原子炉格納容器壁の内部に収納された機器）の機能維持に影響を及ぼすような高次振動（例えば、１０Ｈｚ以上（周期が０．１秒以下）の振動）が伝搬するおそれがある。
【０００７】
しかし、上記２つの文献をはじめとして、従来の技術では、以下に述べるように、航空機衝突などの衝撃荷重に起因する高次振動の制振に対しては、必ずしも十分な配慮がなされていなかった。
【０００８】
原子力プラントの耐震性は、建屋自体の有する減衰（構造減衰）で設定され、構造減衰は、地震に対して有効であることが知られている（例えば、文献：柴田明徳、「最新耐震構造解析」、第２版、日本、森北出版株式会社、２００３年５月１５日、４９−５０頁）。しかし、航空機衝突においては、建屋の一部分に短時間に局所的に衝撃荷重が加わるため、構造減衰のみでは振動エネルギの消散効果が必ずしも十分ではない。また、航空機衝突にも耐え得るように建屋全体を補強することは、原子力プラントの質量を増大させ、コストアップが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、原子力プラントなどの大型構造物に航空機衝突などに起因する衝撃荷重が加わった際に発生する高次振動の抑制が可能な高次振動制振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、大型構造物に固定された筐体と、当該筐体内に移動可能に収納されたインパクタと、前記筐体内における当該インパクタの移動の開放及び拘束を選択的に切り換え可能なロック機構とを備えるものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大型構造物に航空機衝突などに起因する衝撃荷重が加わった際に発生する高次振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高次振動制振装置の全体図。
【図２】図１に示した高次振動制振装置１を配置した原子炉建屋３の概略図の一例。
【図３】図１に示した高次振動制振装置１の動作を示す図。
【図４】従来の原子力プラントの多質点系簡易モデルを用いて、航空機衝突および地震に対する加速度応答スペクトルを試算した結果をグラフで示す図。
【図５】図１に示した高次振動制振装置１のダイナミックダンパの等価モデルを示す図。
【図６】図１に示した高次振動制振装置１のダイナミックダンパの非線形特性を示す図。
【図７】航空機の衝撃荷重曲線の一例を示す図。
【図８】図５に示した系において、図７の衝撃荷重F_shockを主振動系６に印加し、ダイナミックダンパ５が動作した場合の加速度の解析結果。
【図９】本発明に係る高次振動制振装置を備えない従来の系において、図７の衝撃荷重F_shockを主振動系に印加した場合の加速度の解析結果。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパの有無による加速度応答スペクトルの比較を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図。
【図１４】図１３に示した高次振動制振装置１Ｂを配置した原子炉建屋３の概略図の一例。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、本発明の第１の実施形態を図１から図１０を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る高次振動制振装置の全体図である。この図に示す高次振動制振装置１は、大型構造物である原子力プラントの床部（床スラブ）３１に略水平に固定された筐体１ｂと、筐体１ｂ内に略水平方向に移動可能に収納されたインパクタ１ａと、筐体１ｂ内におけるインパクタ１ａの移動の開放（ロックＯＦＦ）及び拘束（ロックＯＮ）を選択的に切り換えることができるロック機構２と、ロック機構２によるインパクタ１ａのロックのＯＮ／ＯＦＦの切り換えを外部情報に基づいて制御する制御装置４を備えており、これらによりインパクトダンパを構成している。
【００１５】
図１に示したインパクタ（衝突体）１ａは略球状に形成されている。筐体１ｂは、インパクタ１ａの外形（球形状）に合わせて、その内部に略円筒状の中空部を有している。また、筐体１ｂの外形は略円筒形状となっている。なお、図に示した例では、インパクタ１ａとの接触部分を大きく確保する観点から筐体１ｂの内部を円筒状に形成したが、筐体１ｂの内部の形状はこれに限らず、インパクタ１ａと接触可能なものであれば良く、例えば直方体状に形成する等しても良い。
【００１６】
ロック機構２は、油圧ポンプ１ｄと、油圧シリンダ１ｇと、反力板１ｃを備えている。油圧シリンダ１ｇは、ロッド１ｅと、ロッド１ｅに取り付けられシリンダ１ｇ内を摺動するピストン１ｆとを有しており、油圧ポンプ１ｄから供給される作動油を１対の配管（配管（Ｒ）１ｈｒおよび配管（Ｌ）１ｈｌ）を介して、シリンダ１ｇ内におけるピストン１ｆの両側に設けられた油圧室に適宜流入させることで、筐体１ｂの軸方向に沿ってロッド１ｅを往復動させる。ロッド１ｅの先端部は、筐体１ｂの軸方向端面に設けられた孔を介して筐体１ｂ内に挿入されており、当該先端部には反力板１ｃが取り付けられている。反力板１ｃは、筐体１ｂ内に収納された円板であり、ロッド１ｅを往復動させることでインパクタ１ｂに対して進退する。
【００１７】
制御装置４は、航空機衝突予測情報や地震情報等の外部情報（Ｓ１）に基づいて油圧ポンプ１ｄに信号（ロックのＯＮ／ＯＦＦ指令（Ｓ２））を出力することで、ロック機構２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える。油圧ポンプ１ｄは、制御装置４からＯＮ指令が入力された場合には配管（Ｒ）１ｈｒを介して油圧シリンダ１ｇに作動油を供給し、ＯＦＦ指令が入力された場合には配管（Ｌ）１ｈｌを介して油圧シリンダ１ｇに作動油を供給するように動作される。
【００１８】
なお、特に図示して説明しないが、制御装置４は、コンピュータと同様のハードウェア的構成を備えており、例えば、各種プログラムを実行するための演算手段としての演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）と、当該プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶手段としての記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置）と、各装置へのデータ及び指示等の入出力制御を行うための入出力演算処理装置を備えているものとする。
【００１９】
図２は、図１に示した高次振動制振装置１を配置した、原子力プラント内の原子炉建屋３の概略図の一例である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある（後の図においても同様とする）。
【００２０】
この図に示す原子炉建屋３は、外壁３２と、原子炉格納容器壁３４と、原子炉圧力容器３３を備えている。原子炉格納容器壁３４は、外壁３２の内側に位置する略円筒形状（釣鐘形状）の壁であり、原子炉圧力容器３３が収納される原子炉格納容器を構成している。ここでは、飛来物が外壁３２に衝突して横方向（水平方向）の衝撃荷重F_shock（図中の矢印）が加わる場合を想定して、外壁３２と格納容器壁３４に架け渡された床スラブ３１の上面及び下面に高次振動制振装置１を取り付けている。高次振動制振装置１は、図示のように複数個設置すると効果的であるが、設置する個数に関しては、想定する飛来物の重量、衝突速度、衝突階の位置、等の条件を考慮して設定すると良い。なお、図２では、高次振動制振装置１を床スラブ３１の上面又は下面に取り付ける場合を例示したが、これと同様の姿勢（すなわち筐体１ｂが水平の状態）を保持した状態で高次振動制振装置１を原子炉建屋３内の壁面に取り付けても良い。
【００２１】
図３は図１に示した高次振動制振装置１の動作を示す図である。図３Ａは初期状態である。この場合、制御装置４から油圧ポンプ１ｄにＯＮ指令が出力されており、配管（Ｒ）１ｈｒに作動油が供給されることでシリンダ１ｅが伸びて反力板１ｃがインパクタ１ａに当接されている。インパクタ１ａは筐体１ｂの内壁と反力板１ｃに挟まれた状態で保持されており、インパクタ１ａの転動がロック機構２によってロックされている。
【００２２】
図３Ｂに示すように、航空機衝突予測情報（Ｓ１１）に基づき、飛来物として航空機が原子炉建屋３に衝突する可能があると判断された場合には、制御装置４は、油圧ポンプ１ｄにＯＦＦ指令（Ｓ１２）を出力する。これにより油圧ポンプ１ｄは、配管（Ｌ）１ｈｌに作動油を供給するように動作し、ピストン１ｆ、ロッド１ｅおよび反力板１ｃが矢印Ｘ１の方向（図中右方向）に移動する。これにより、インパクタ１ａのロックが開放され、転動可能な状態となる。なお、航空機衝突予測情報（Ｓ１１）は、例えば、原子炉建屋３に接近する航空機の有無をレーダで確認することで取得することができる。  
【００２３】
原子炉建屋３に航空機が衝突して衝撃荷重F_shockが印加されると、図３Ｃに示すように、インパクタ１ａが矢印Ｘ２の方向に転動し、反力板１ｃと衝突し、振動エネルギを減衰させる。
【００２４】
図４は、従来の原子力プラントの多質点系簡易モデルを用いて、航空機衝突および地震に対する加速度応答スペクトルを試算した結果を示すグラフである。当該グラフにおいて、実線Ｐは航空機衝突に対する応答、点線Ｑは地震に対する応答を示す。また、グラフの横軸は振動の周期を示し、縦軸は最大値を１として応答加速度を無次元化した値を示す。これらの結果より、航空機衝突で生じる加速度応答は、地震で生じるものと比較して相対的に短周期の帯域（高次振動の帯域）にあり、ピーク周期（図中のＴ１）は０．１秒よりも短い。一方、地震で生じる加速度応答は、航空機衝突で生じるものと比較して相対的に長周期の帯域（低次振動の帯域）にあり、ピーク周期（図中のＴ２）は０．１秒よりも長い。よって、航空機衝突で生じる高次振動を低減するためには、インパクトダンパを高次振動に注目してチューニングすればよい。
【００２５】
次に、図５および図６を用いて、インパクトダンパのチューニングの方法を説明する。図５は、図１に示した高次振動制振装置１のダイナミックダンパの等価モデルを示す図である。図５において、錘５ａは図１のインパクタ１ａに対応し、反力板５ｅは図１の反力板１ｃに対応する。今、錘５ａと反力板５ｅの接触（すなわち、インパクタ１ａと反力板１ｃの接触）に関して弾性変形を仮定すると、錘５ａと反力板５ｅは、ばね要素５ｂ、減衰要素５ｃおよびギャップ要素５ｄを介して結合された力学モデルで表現できる。ここで、ばね要素５ｂは接触剛性を表現し、減衰要素５ｃは反発係数と等価な接触減衰を表現し、ギャップ要素５ｄは錘５ａと反力板５ｅの隙間を表現している。
【００２６】
ギャップ要素５ｄは、図６に示すような非線形特性を持つ。図６において、横軸は錘５ａと反力板５ｅとのＸ方向の相対変位を示し、縦軸はギャップ要素５ｄに生じる力を示す。図６のＬ１は、図３Ｂに示したインパクタ１ａと反力板１ｃの初期隙間であり、相対変位がＬ１以上になると傾きＫの剛性でギャップ要素５ｄに力が発生する。一方、制振対象の主振動系（原子炉建屋）６を、簡単のために、矢印Ｘ方向の１自由度振動系とし、主振動系マス６ａを、地盤８に対して地盤ばね６ｂで結合する。
【００２７】
以上のように構成されたダイナミックダンパの系において、制振対象の振動数をＦｐ［Ｈｚ］とした場合、ばね要素５ｂのばね定数Ｋｄは次式（１）で示すように設定すると良く、この式（１）を満たすようなばね定数Ｋｄを有する材料を選定すればよい。なお、式（１）におけるＭｄは錘５ａの質量である。
【００２８】
また、減衰要素５ｃは、その減衰係数Ｃｄが次式（２）を満たすように設定すると良い。なお、式（２）におけるｈは材料特性に依存する減衰比であり、減衰比ｈと反発係数ｅとの関係は次式（３）のように設定される（例えば、非特許文献：独立行政法人原子力安全基盤機構、「平成１９年度 原子力施設等の耐震性評価技術に関する試験及び調査  動的上下動耐震試験（クレーン類）に関する報告」、２００９年１月、２１２−２１３頁）。
【００２９】
【数１】
2014152592.tif 000003
【００３０】
【数２】
2014152592.tif 000004
【００３１】
【数３】
2014152592.tif 000005
【００３２】
図７は、航空機の衝撃荷重曲線の一例を示すグラフである。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は最大値を１として無次元化した衝撃荷重を示す。また、図８は、図５に示した系において、図７に示した衝撃荷重F_shockを主振動系６に印加し、ダイナミックダンパ５が動作した場合の加速度の解析結果である。図８において、横軸は時間を示し、縦軸は最大値を１として無次元化した主振動系マス６ａの加速度を示す。一方、図９は、本発明に係る高次振動制振装置を備えない従来の系において、図７に示した衝撃荷重F_shockを主振動系に印加した場合の加速度の解析結果を示すグラフである。図８と図９のグラフを対比すれば明らかであるが、図８の例では、本発明に係るダイナミックダンパ５が動作することで、衝撃荷重によって生じる高次振動が図９の場合よりも速やかに減衰することが分かる。
【００３３】
図１０は、本発明に係るダイナミックダンパの有無による加速度応答スペクトルの比較を示すグラフである。図１０において、実線Ｒはダイナミックダンパが「有り」の場合（本発明の場合）を示し、点線Ｓはダイナミックダンパが「無し」の場合（従来技術の場合）を示す。横軸は周期を示し、縦軸はダイナミックダンパが無しの場合の最大値を１として無次元化した加速度応答スペクトルを示す。図１０に示すように、ダイナミックダンパを備える本発明では、制振対象である高次振動の周期Ｔｐ（＝１／Ｆｐ）において顕著な制振効果が確認できる。
【００３４】
以上のように構成された本実施の形態に係る高次振動制振装置１を用いれば、飛来物が原子炉建屋３に衝突する可能があると判断された場合には、ロック機構２によるインパクタ１ａのロックが開放されるので、原子炉建屋３に衝撃荷重が印加された際に、インパクタ１ａが反力板１ｃに衝突することで、振動エネルギが散逸し、高次振動を抑制することが可能である。これにより、原子炉格納容器壁３４内に収納された各種機器に伝播するまでの段階で高次振動を減衰することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では通常時はインパクタ１ａの転動をロックしているため、地震などによる加振力でインパクタ１ａが転動することがない。地震の周期でのインパクタの転動を許容すると、原子炉格納容器壁３４内に収納された各種機器に不具合が生じるおそれがあるが、本実施の形態では、航空機などが衝突する場合のみにインパクタ１ａのロックを外すので、地震時のインパクタ１ａの転動による機器損傷を防止することができる。さらに、地震時にインパクタ１ａが転動して騒音が発生することも防止できる。
【００３６】
ところで、本実施の形態が実施されていることを確認するためには、原子力プラントの床上あるいは床下に、インパクタ１ａ、筐体１ｂおよびロック機構２を備える高次振動制振装置１の有無を目視で確認すれば良く、さらに、ロック機構をＯＮ／ＯＦＦするための信号線、あるいは、無線の送受信装置が具備されているかを目視で確認すれば良い。
【００３７】
本発明の第２の実施の形態について図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図である。
【００３８】
本実施の形態では図１１Ａが初期状態である。初期状態では、制御装置４から油圧ポンプ１ｄにＯＦＦ指令が出力されており、インパクタ１ａのロックが開放され、転動可能な状態となっている。
【００３９】
図１１Ｂに示すように、地震情報（Ｓ２１）に基づき、原子炉建屋３に地震波が入力する可能があると判断された場合には、制御装置４は、油圧ポンプ１ｄにＯＮ指令（Ｓ２２）を出力する。これにより油圧ポンプ１ｄは、配管（Ｒ）１ｈｒの圧力を高めるように動作し、ピストン１ｆ、シリンダロッド１ｅおよび反力板１ｃが矢印Ｘ３の方向（図中左方向）に移動し、反力板１ｃがインパクタ１ａに当接してインパクタ１ａの移動が拘束される。なお、本実施の形態に係る地震情報（Ｓ２１）としては、例えば、緊急地震速報や、原子力プラントの近隣に設置した地震計の情報を利用するとよい。
【００４０】
以上のように構成された本実施の形態の高次振動制振装置１によれば、原子炉建屋３に、地震波に起因する荷重A_earthが印加された場合に、ロック機構２はＯＮの状態に保持されているので、インパクタ１ａが筐体１ｂ内を転動することを防止できる。これにより、地震時のインパクタ１ａの転動により原子炉格納容器壁３４内の機器が損傷することを防止でき、さらに、転動に伴う騒音の発生を防止できる。
【００４１】
特に、本実施の形態では、通常時にはインパクタ１ａが転動可能であるため、例えば、ＬＯＣＡ（冷却水損失事故）により原子炉格納容器内に発生する蒸気に起因した高次振動をはじめ、予期せぬ高次振動が発生してもこれを抑制することができる点にメリットがある。
【００４２】
ところで、本実施の形態が実施されていることを確認するためには、原子力プラントの床上あるいは床下に、インパクタ、筐体およびロック機構を備える高次振動制振装置の有無を目視で確認し、さらに、通常時にインパクタが可動状態であることを目視で確認すればよい。
【００４３】
本発明の第３の実施の形態について図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図である。この図に示す高次振動抑制装置１Ａはロック機構２Ａを備えている。ロック機構２Ａは、先端部に反力板１ｃが取り付けられたシャフト１ｍと、シャフト１ｍの外周面の一部に設けられ、螺旋状のネジ山を有するボールネジ１ｎと、ボールネジ１ｎに螺合されるボールネジナット１ｐと、ボールネジナット１ｐの外周に固定されたロータ１ｋと、ロータ１ｋの外周に空隙を設けて設置され、電磁気力を発生することでロータ１ｋを回転するステータ１ｊと、ステータ１ｊを固定するロック機構筐体１ｉを備えている。
【００４４】
図１２Ａは、外部情報（Ｓ３１）に基づいて制御装置４からロック機構２Ａに対してＯＮ指令（Ｓ３２）が出力されている状態を示している。ＯＮ指令（Ｓ３２）が入力されると、ステータ１ｊおよびロータ１ｋは、ボールネジナット１ｐに回転トルクを与える。当該回転トルクは、ボールネジ１ｎを介して直動方向（シャフト１ｍの軸方向）の力に変換されて、シャフト１ｍおよび反力板１ｃを矢印Ｘ３方向（図中左方向）に駆動する。その結果、インパクタ１ａが筐体１ｂと反力板１ｃに挟まれてロックされる。
【００４５】
図１２Ｂは、外部情報（Ｓ３３）に基づいて制御装置４からロック機構２Ａに対してＯＦＦ指令（Ｓ３４）が出力されている状態を示している。ＯＦＦ指令（Ｓ３４）が入力されると、ステータ１ｊおよびロータ１ｋは、図１２Ａの場合と反対方向の回転トルクをボールネジナット１ｐに与える。当該回転トルクは、ボールネジ１ｎを介して直動方向の力に変換されて、シャフト１ｍおよび反力板１ｃを矢印Ｘ１方向（図中右方向）に駆動する。その結果、インパクタ１ａから反力板１ｃが離れてロックが解除される。
【００４６】
先の各実施の形態で示した油圧駆動系のロック機構２に代えて、上記のように構成された電気駆動系のロック機構２Ａを高次振動制振装置１Ａに用いれば、作動油を用いた油圧駆動系の場合と比較して、メンテナンス性を向上させることが可能である。なお、ロック機構２Ａの回転直動変換は、ラック・ピニオン機構や、台形ネジを用いてもよく、この場合は力の変換効率は低下するもののコスト低減に効果がある。
【００４７】
ところで、本実施の形態が実施されていることを確認するためには、原子力プラントの床上あるいは床下に、インパクタ、筐体およびロック機構を備える高次振動制振装置の有無を目視で確認すればよく、さらに、ロック機構の部分に電動機が用いられていることを目視で確認すればよい。
【００４８】
本発明の第４の実施例について図１３および図１４を参照して説明する。図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る高次振動制振装置の概略構成及び動作を示す図である。
【００４９】
図１３に示した高次振動制振装置１Ｂは、原子炉格納容器壁３４の外周に固定されている。高次振動制振装置１Ｂは、内部に中空部を有し、格納容器壁３４に固定された筐体１ｒと、筐体１ｒに収納され、筐体１ｒ内の中空部に設定された支点を中心にして揺動可能な振り子状のインパクタ１ｑと、ロック機構２Ｂとを備えており、これらによってインパクトダンパを形成している。ロック機構２Ｂは、油圧ポンプ１ｄと、油圧シリンダ１ｇと、ロッド１ｅの先端部に取り付けられ、インパクタ１ｑに対して進退する反力板１ｓを備えている。
【００５０】
図１３Ａは初期状態である。この場合、制御装置４から油圧ポンプ１ｄにＯＮ指令が出力されており、配管（Ｒ）１ｈｒに作動油が供給されることでシリンダ１ｅが伸びて反力板１ｓがインパクタ１ｑに当接されている。インパクタ１ｑは筐体１ｒの内壁と反力板１ｓに挟まれた状態で保持されており、インパクタ１ｑの転動がロック機構２Ｂによってロックされている。
【００５１】
図１３Ｂに示すように、航空機衝突予測情報に基づいて航空機が原子炉建屋３に衝突する可能があると判断された場合には、制御装置４は、油圧ポンプ１ｄにＯＦＦ指令を出力する。これにより油圧ポンプ１ｄは、配管（Ｌ）１ｈｌに作動油を供給するように動作し、ピストン１ｆ、ロッド１ｅおよび反力板１ｓが矢印Ｘ１の方向（図中右方向）に移動する。これにより、インパクタ１ｑのロックが開放され、インパクタ１ｑは揺動可能な状態となる。したがって、図１３Ｂに示すように、航空機衝突予測情報の通りに衝撃荷重F_shockが印加された場合には、インパクタ１ｑがθ１方向に揺動して筐体１ｒに衝突し、衝撃荷重F_shockに起因する振動エネルギを減衰させる。
【００５２】
図１４は、図１３に示した高次振動制振装置１Ｂを配置した原子炉建屋３の概略図の一例である。ここでは、原子力炉建屋３の外壁３２に飛来物が衝突することで横方向の衝撃荷重F_shock（図中の矢印）が加わる場合を想定して、振り子状のインパクタ１ｑを備える高次振動制振装置１Ｂを、原子炉格納容器壁３４の外周面に配置している。高次振動制振装置１Ｂは、複数個設置すると効果的であるが、設置する個数に関しては想定する飛来物の重量、衝突速度、衝突階の位置等の条件を考慮して設定すると良い。なお、高次振動制振装置１Ｂは、外壁３２の内周面に取り付けても良い。さらに、原子炉建屋３内の壁面に取り付ける場合と比較して減衰効果は低減するが、床スラブの上面及び下面に取り付けても良い。
【００５３】
以上のように構成された本実施の形態に係る高次振動制振装置1Ｂを用いれば、振り子状インパクタ１ｑは重力によって静止位置に自動的に復帰するので、インパクタ１ｑのロックをＯＮの状態に保持するために必要な力を低減できる。これにより油圧ポンプ１ｄのサイズを小型化でき、コスト低減に有効である。
【００５４】
ところで、本実施の形態が実施されていることを確認するためには、原子力プラントの内壁に、振り子状のインパクタ、筐体およびロック機構を備える高次振動制振装置の有無を目視で確認すればよい。
【００５５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
【００５６】
なお、上記の実施の形態では、原子力プラントの原子炉建屋３に高次振動制振装置を取り付ける場合について説明したが、本発明に係る高次振動制振装置は、その他の大型構造物に設置した場合も同様の効果が発揮可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ，１Ｂ…高次振動制振装置、１ａ…インパクタ、１ｂ…筐体、１ｃ…反力板、１ｄ…油圧ポンプ、１ｅ…ロッド、１ｆ…ピストン、１ｇ…油圧シリンダ、１ｈｒ…配管（Ｒ）、１ｈｌ…配管（Ｌ）、１ｉ…ロック機構筐体、１ｊ…ステータ、１ｋ…ロータ、１ｍ…シャフト、１ｎ…ボールネジ、１ｐ…ボールネジナット、１ｑ…振り子状インパクタ、１ｒ…壁固定用筐体、１ｓ…反力板、２，２Ａ，２Ｂ…ロック機構、３…原子炉建屋、４…制御装置、５…インパクトダンパ、５ａ…錘、５ｂ…ばね要素、５ｃ…減衰要素、５ｄ…ギャップ要素、５ｅ…反力板、６…主振動系（原子力プラント）、６ａ…主振動系マス、６ｂ…地盤ばね、８…地盤、３１…床部（床スラブ）、３２…外壁、３３…原子炉圧力容器、３４…原子炉格納容器壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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