Probabilistic fracture mechanics analyses of RPV under some PTS transients

PTSトランジェントに対する原子炉圧力容器の確率論的破壊力学解析

鬼沢 邦雄 ; 柴田 勝之; 加藤 大輔*; Li, Y.* 

Onizawa, Kunio; Shibata, Katsuyuki; Kato, Daisuke*; Li, Y.*

安全上重要な構造機器の信頼性評価やリスク管理において、確率論的破壊力学(PFM)解析手法の適用が検討されている。原研では、軽水炉圧力容器の加圧熱衝撃(PTS)等の過渡事象時における信頼性解析コードとして、PFMに基づくPASCALコードを開発している。本報告では、典型的な3ループ型PWRを対象として、4ケースのPTS事象についての熱応力解析結果を基に、非破壊検査,破壊靭性曲線,き裂形状等の重要な因子に着目して、PASCALを用いてPFM解析を実施した。解析結果から、PTS時における原子炉圧力容器の破壊確率に対して、非破壊検査の影響は最も大きく影響し、精度の高い検査を行うことにより、破壊確率は検査をしない場合より3桁以上低下することが分かった。また、我が国の脆化予測式及び破壊靭性曲線を適用することにより、米国の手法と比較して破壊確率が減少すること、及びき裂形状を半楕円き裂としてき裂進展解析を行うことにより、従来の無限長き裂に変換する場合における保守性を低減できることが示された。

Probabilistic Fracture Mechanics (PFM) has been used in the fields of reliability analysis for important structural components. At JAERI, the PFM analysis code PASCAL has been developed. This code evaluates the conditional probabilities of crack initiation and fracture of a reactor pressure vessel (RPV) under transient conditions such as pressurized thermal shock (PTS). Four cases of PTS transients were selected based on the severity for a typical 3-loop PWR. Based on thermal stress analyses, PFM analyses were performed by using PASCAL code focusing on some important variables on the RPV fracture probability. The results showed that non-destructive examination methods had a significant effect on the fracture probability by more than three orders of magnitude. The comparisons of the results using fracture toughness estimation methods between in Japan and USA, and crack geometries between a semi-elliptical surface crack and an infinite surface crack are also made.