固体銅接合型蒸気発生器の概念検討; 常温におけるガス加圧によるき裂進展試験

Conceptual design study of Cu bonded steam generator; Pressurized crack propagation experiments at the room temperature

近澤 佳隆  ; 相澤 康介 ; 此村 守

Chikazawa, Yoshitaka; Aizawa, Kosuke; Konomura, Mamoru

高速増殖炉実用化戦略調査研究の一環として、ナトリウム冷却炉の2次系簡素化概念を検討している。銅を熱媒体として中間熱交換器と蒸気発生器を一体にした固体銅接合型蒸気発生器はその概念候補案の一つとして検討している。平成16年度では、実機で発生するき裂の進展挙動を明らかにすることを目的として、実機蒸気発生器伝熱管部を模擬した33伝熱管試験体を用いて、ガス加圧による疲労試験を行った。平成15年度に実施した曲げ試験と比較すると、試験体形状の効果によりき裂発生及びき裂進展が大幅に阻害されることがわかった。また、固体銅蒸気発生器のさらなる経済性を追求するために、クリープ歪み評価を実施し、クリープ歪み制限を満たしつつ伝熱管仕様の最適化を行った。伝熱管長さを15mとした場合は物量が2次系ありのプラントと同等になり、加工費を含んだ概算建設費は2次系ありのプラントと比較して70%程度になると評価した。実機におけるき裂進展挙動の評価については、平成15年度に実施した曲げ試験によるき裂進展試験の結果を利用して、き裂進展に必要な条件を考察した。応力解析の結果、水蒸気管壁の75%以上の初期き裂が存在する場合は管束中間部においてき裂が進展して熱媒体銅まで到達する可能性があるが、熱媒体銅まで到達すると、き裂進展は止まることがわかった。

In the feasibility study of commercialized fast reactor cycle systems of JAEA, we make a concept of a sodium cooled reactor without secondary sodium circuits. And a sodium cooled reactor with Cu bonded steam generator is one of promising concept has been investigated. In the FY2004 study, pressurized tube experiments using the 33 array specimen imitated the reference tube geometry are carried out aiming to clarify crack propagation behavior in the reference steam generator. Compared with the results of the bend experiments in the FY2003, it is understood that the crack initiation and the crack propagation are greatly obstructed by the effect of the specimen shape. The reference tube geometry was optimized to pursue the economic. As a result of optimization, the construction cost of reactor cooling system with Cu bonded steam generators is 0.7 times as much as that of an ordinary sodium cooled reactor with secondary sodium circuits. Condition for crack propagation in the reference tube geometry is analyzed by using the result of the bend experiments in the FY2003. From the results of the bend experiments and the analysis, it was understood that there was a possibility that the crack reaches the Cu layer. But, when the crack reaches the Cu layer, it was shown that the crack propagation stopped.