ヒートソークモデル

概要

FRI3D は、火災シミュレーション結果からケーブル故障を推定するために、ヒートソーク法と THIEF 法という 2 つの手法を採用しています。ヒートソーク法は、このうちより簡易な手法です。一定の曝露温度に対する損傷到達時間のルックアップテーブルを使用し、損傷しきい値温度より低い温度で生じる可能性のある予熱の累積効果を考慮します。

損傷積分

ヒートソークでは、時間依存の反応速度に基づいて損傷積分（damage integral）と呼ばれる変数を計算します。この損傷積分が 1 以上になったときに損傷が発生します。損傷積分は次式で与えられます。

$$\Omega={\int_{0}^{t}RR\left(t\right)dt}$$

ここで、$\Omega$ は損傷積分、$RR\left(t\right)$ は時間依存の反応速度であり、次のように曝露継続時間の逆数と仮定されます。

$$RR\left(t\right)=\frac{1}{t_{dam}^\prime\left(T\left(t\right)\right)}$$

ここで、$T(t)$ は時刻 t における曝露温度、$t_{dam}^\prime$ はその温度における損傷までの時間です。損傷積分が 1 に達したときにケーブル故障が発生します。

$$\Omega=\int_{0}^{t_{dam}}{\frac{1}{t_{dam}^\prime\left(T\left(t\right)\right)}dt=1}$$

以下の表は、サンプルの曝露履歴に対する計算例を示しています。

時間 (min)	温度 (C)	損傷到達時間（NUREG 6850 による）	損傷速度 (min-1)	損傷積分
0	210	30	0.033	0
1	320	5	0.2	0.12
2	350	3	0.33	0.38
3	320	5	0.2	0.65
4	320	5	0.2	0.85
5	320	5	0.2	1.05（故障）

FRI3D におけるヒートソークの使用

損傷積分を決定する主な変数は、ケーブルの種類（熱硬化性か熱可塑性か）です。このため、FRI3D では、モデル作成者が FRI3D モデルに詳細なケーブルデータを与えていない場合、デフォルトでヒートソーク法を使用し、保守的な設定を選択します。この手法を使用するには、下図のように FRI3D で「Cable」を追加し、材料プロパティを「Null」のままにしておくだけで構いません。

火源に直接割り当てられたレースウェイが収容するケーブルは、ヒートソーク/THIEF の結果にかかわらず、Source Location（火源位置）メソッドにより時刻ゼロで故障します。詳細は機器およびレースウェイの火源への割り当てを参照してください。レースウェイの熱的故障はそのケーブルには伝播せず、各ケーブルはここで説明する手法により個別に評価されます。

次のステップ

• THIEF モデル — ケーブルの寸法および熱的データが与えられている場合に使用される、より詳細なケーブル故障計算。
• FLASH-CAT 手法 — 燃焼するケーブルが二次火源となる仕組み。