Development of stress intensity factor solution for surface crack at nozzle corner in reactor pressure vessel

原子炉圧力容器のノズルコーナー部亀裂に対する応力拡大係数解の整備

山口 義仁 ; 高見澤 悠 ; 勝山 仁哉  ; Li, Y. 

Yamaguchi, Yoshihito; Takamizawa, Hisashi; Katsuyama, Jinya; Li, Y.

原子炉圧力容器のノズル部の健全性評価において、ノズルコーナー亀裂に対する応力拡大係数が重要なパラメータである。これまで、ノズルコーナーの表面亀裂に対する様々な応力拡大係数解が提案されてきたが、その多くは亀裂の最深点にのみ着目しており、ノズルコーナーの形状寸法に関する情報は明らかになっていない。ノズルコーナー亀裂を対象とした既往の疲労試験結果によると、亀裂表面点における進展量は、最深点よりも大きいことが明らかとなっている。このことから、亀裂表面点の応力拡大係数は最深点よりも高い可能性がある。これらより、本研究では、健全性評価の信頼性を高めるため、有限要素解析を通じて、ノズルコーナーの形状寸法とき裂サイズに対応した、表面点と最深点の両方の応力拡大係数解を提案する。

The stress intensity factor (SIF) for crack at nozzle corner is a key parameter in structural integrity assessment of nozzle in reactor pressure vessel (RPV). Although various SIF solutions for surface cracks at nozzle corners have been proposed, most of them are only focusing on the deepest point of the crack, and the information about geometric dimension of the nozzle corner is not clear. According to the previous fatigue test results regarding the surface crack at the nozzle corner, the amounts of crack growth at the surface points were larger than that at the deepest point of the crack. Such results imply that SIFs at the surface points may be higher than that at the deepest point. To increase the reliability of the structural integrity assessment, it is necessary to provide SIF solutions for both surface and deepest points. In this study, SIF solutions for two surface points and the deepest point of surface crack at nozzle corners are developed through finite element analyses and the solutions are provided corresponding to the geometric dimensions of nozzle corner and crack size.