Improvement of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL-SP with regard to primary water stress corrosion cracking

確率論的破壊力学解析コードPASCAL-SPの加圧水型原子炉一次系水質環境中応力腐食割れに関する評価機能の整備

真野 晃宏 ; 山口 義仁 ; 勝山 仁哉  ; Li, Y. 

Mano, Akihiro; Yamaguchi, Yoshihito; Katsuyama, Jinya; Li, Y.

亀裂を有する原子力構造物の健全性評価には、決定論的な破壊力学に基づく手法が用いられている。一方で、影響因子の不確実性の考慮及び構造物の破損確率の定量評価が可能であるという理由から、確率論的破壊力学(PFM)に基づく手法の実用性が期待されている。原子力機構ではこれまでに、沸騰水型原子炉水質環境中における粒界型応力腐食割れや疲労等の経年劣化事象を考慮した原子力配管系の破損確率の評価を目的として、PFM解析コードPASCAL-SPの開発を進めてきた。近年国内では加圧水型原子炉一次系水質環境中応力腐食割れ(PWSCC)に起因する亀裂がニッケル合金溶接部において確認されていることから、その構造健全性評価が重要となっている。本論文は、PWSCCを考慮した一次系配管の評価を目的としたPASCAL-SPの改良について示すものである。PWSCCに関連する確率論的評価モデルとして、亀裂の発生、進展及び非破壊検査による亀裂の検出等のモデルを整備した。また、応力拡大係数の計算精度の向上を図った。評価事例としてPWSCCに起因する周方向及び軸方向亀裂を有するニッケル合金溶接部を対象とした破損確率の評価を示した。加えて、非破壊検査が破損確率に及ぼす影響を評価した。評価結果を踏まえて、改良したPASCAL-SPがPWSCCを考慮した一次系配管の破損確率評価に有用であると結論付けた。

Recently, cracks due to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) have been detected in nickel based alloy welds in the primary piping of pressurized water reactors. Structural integrity assessments taking PWSCC into account have become important. Probabilistic fracture mechanics (PFM) is expected as one of rational methods for the assessments because it can account for uncertainty of the influencing factors and evaluate the failure probabilities of components. In JAEA, a PFM analysis code PASCAL-SP was developed to evaluate the failure probability of nuclear pipe. This paper details improvement of the PASCAL-SP to evaluate the failure probability taking PWSCC into account. As numerical examples, the failure probabilities for circumferential and axial cracks due to PWSCC are evaluated. Influence of inspection on failure probabilities are evaluated. As the results, we conclude that the improved PASCAL-SP is useful for evaluating the failure probability taking PWSCC into account.