JMTR計測用配管のき裂発生原因の調査報告書; 配管部の振動解析と応力解析の結果

Report on investigation of cause of crack at instrumentation pipe in JMTR; Results of vibration and stress analysis

塙 悟史 ; 橘 幸男 ; 伊与久 達夫; 石原 正博 ; 伊藤 治彦

Hanawa, Satoshi; Tachibana, Yukio; Iyoku, Tatsuo; Ishihara, Masahiro; Ito, Haruhiko

材料試験炉(JMTR:Japan Materials Testing Reactor)は、第147サイクルの共同利用運転中に、一次冷却系統の精製系統充填ポンプNo.1の出口配管に取り付けられた圧力計導管からの水漏れが確認されたため、12月10日に原子炉を手動停止した。当該圧力計導管については、充填ポンプが加振源となり圧力計導管が振動し、その繰り返し荷重によりき裂が発生・進展した可能性がある。このため、当該部の振動解析と応力解析を実施した。振動解析の結果、充填ポンプNo.1圧力計導管の固有振動数は5358Hz程度と推定され、共振周波数である50Hz(充填ポンプ回転数)に近い状態にあった。応力解析の結果、振動により当該圧力計導管に発生する応力は固有振動数53Hzで63MPa,58Hzで25MPaと求められた。振動による応力と、自重と内圧による応力の合計値を計算すると、固有振動数53Hzで112.2MPa,58Hzで74.2MPaになる。これらの発生応力は使用材料の疲れ限度に近い値であり、充填ポンプNo.1の圧力計導管に生じたき裂は、充填ポンプの振動に起因する疲労によるものと推測された。

On the 147cycle operation, the water leakage was found at the pressure instrumentation pipe which is attached to the exit pipe of No.1 charge pump of the purification system of primary cooling system at JMTR in the Oarai establishment, JAERI. Then JMTR was shutted down manually on December 10th. It was predicted that the crack on the pressure instrumentation pipe was initiated and propagated by the cyclic load which was caused by the charge pump. Therefore, vibration and stress analyses of pressure instrumentation pipe were performed. From the vibration analysis, the natural frequency of the pressure instrumentation pipe of No.1 charge pump is between 5358Hz, which is close to the resonance frequency of 50Hz. From the stress analysis results, total stress generated on the pressure instrumentation pipe is 112.2MPa at the natural frequency of 53Hz and 74.2Mpa at 58Hz. It was found that the stress of 112.2MPa is close to the fatigue limit of used materials.