Probabilistic fracture mechanics analyses of reactor pressure vessel under 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.*

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評価のため、確率論的破壊力学(PFM)に基づく解析コードPASCALを開発している。3ループ型PWRに対する4ケースのPTS事象について、非破壊検査,破壊靭性曲線,き裂形状等の因子に着目して、PASCALによりPFM解析を実施した。この結果、PTS時における原子炉容器の破壊確率に対して、非破壊検査が最も大きく影響し、精度の高い国内の検査法モデルでは、検査をしない場合より3桁以上低下することがわかった。また、国内の破壊靭性評価法を適用した場合、米国の手法より破壊確率が低い場合があること、及び半楕円き裂形状としてき裂進展解析を行うことにより、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。

The probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis code PASCAL has been developed in JAERI. This code can evaluate the conditional probabilities of crack initiation and fracture of a reactor pressure vessel (RPV) under transient conditions such as pressurized thermal shock (PTS). Based on the temperature and stress distributions in the vessel wall for four PTS sequences in a typical 3-loop PWR, parametric PFM analyses are performed using PASCAL on the variables such as pre-service inspection model, crack geometry, fracture toughness curve and irradiation embrittlement prediction equation. The results showed that the good perfomance inspection model had a significant effect on the fracture probability and reduced it by more than 3 orders of magnitude. The fracture probability calculated by the fracture toughness estimation method in Japan was about 2 orders of magnitude lower than that by the USA method. It was found that the treatment of a semi-elliptical crack in PASCAL reduced the conservatism in a conventional method that it is transformed into an infinite length crack.