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炉心シュラウドにおけるき裂進展解析による健全性評価に関する調査(受託研究)

Study on structural integrity evaluation of core shroud based on crack growth analysis (Contract research)

鬼沢 邦雄; 堤 英明*; 鈴木 雅秀; 柴田 勝之; 上野 文義; 加治 芳行; 塚田 隆; 中島 甫*

Onizawa, Kunio; Tsutsumi, Hideaki*; Suzuki, Masahide; Shibata, Katsuyuki; Ueno, Fumiyoshi; Kaji, Yoshiyuki; Tsukada, Takashi; Nakajima, Hajime*

沸騰水型原子力発電所炉心シュラウドのひび割れに関し、原子力安全委員会による事業者による健全性評価報告書の妥当性確認に資するため、SCC進展評価線図の妥当性,き裂進展量の評価、及び健全性評価に関する調査を実施した。調査は、東京電力(株)柏崎刈羽原子力発電所3号機のシュラウド下部リング部及びサポートリング部、並びに福島第一原子力発電所4号機のシュラウド中間胴部の溶接部近傍に確認された応力腐食割れを対象とした。SCC進展評価線図に関しては、リング部の材料・環境条件に対するSCC進展評価線図のデータを分析し、日本機械学会維持規格の線図の保守性を確認した。き裂進展量の評価に関しては、き裂形状のモデル化を行い、最適な応力拡大係数算出式を採用してき裂進展解析を行った結果、リング部及び中間胴部ともに、事業者の評価結果が保守的であることを確認した。シュラウドにき裂が存在する場合について、剛性の低下に関する構造解析を実施した結果、剛性低下はわずかであり、地震荷重に対するき裂の影響は小さいことを確認した。シュラウドの健全性に関して、運転時及び地震時の荷重条件から必要残存面積及び許容き裂長さを算定し、き裂進展解析結果と比較を行った。この結果、リング部及び中間胴部ともに、実運転4年間後も健全性は確保されることを確認した。

Concerning the cracks due to stress corrosion cracking (SCC) observed on the core shrouds of BWRs, a study was conducted on structural integrity evaluation based on crack growth analysis. The cracks investigated were those observed on the regions of lower ring and support ring of the core shroud at Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Station (NPS) Unit-3, and that on the middle shell region of the core shroud at Fukushima Daiichi NPS Unit-4 of Tokyo Electric Power Company. It was confirmed through data analysis of past SCC growth rate experiments applicable to the condition of the ring regions that the SCC growth rate prescribed in the JSME rule was conservative. The analysis on the core shroud rigidity with a crack indicated that the rigidity reduction was small enough not to affect the dynamic seismic response for the regions studied. Through the comparison of the required area in a cracked section or the allowable crack length, and crack growth analysis results, it was confirmed that the integrity of the core shrouds would be maintained even 4 effective full power years later.

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