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Study on flaw acceptance standard of ASME Code Sec.XI based on failure probability

ASME Code Sec.XIにおける評価不要欠陥寸法に対する破損確率に基づく検討

柴田 勝之; 鬼沢 邦雄 ; Li, Y.* ; 関東 康祐*; 吉村 忍*

Shibata, Katsuyuki; Onizawa, Kunio; Li, Y.*; Kanto, Yasuhiro*; Yoshimura, Shinobu*

ASME Code Sec.XIでは、クラス1機器に対してプラント寿命期間を通して健全性が確保できる微小き裂のスクリーニング基準として評価不要欠陥が規定されている。一方、確率論的健全性評価の観点から、評価不要欠陥は、き裂形状によらず破損確率が一様になるように設定されているか、寿命中を通して十分低い破損確率が確保されているか等の疑問がある。さらに、破損確率に基づけばより合理的に評価不要欠陥が設定できる可能性がある。本研究では、Sec.XIに規定された容器の評価不要表面欠陥について、確率論的破壊力学コードPASCALを使用して加圧熱衝撃下における破損確率を種々のアスペクト比について行い、評価不要欠陥の破損確率に関する検討を行った。解析結果から、評価不要欠陥を有する原子炉容器の破損確率は、初期欠陥のアスペクト比に依存し、特に半円に近い欠陥の場合、表面からき裂が発生しやすくなるため、破損確率が高くなることがわかった。さらに、破損確率がアスペクト比に依存しないように評価不要欠陥の設定を試みた。

A screening standard of small flaws that have no significant influence on the structural integrity is prescribed in ASME Code Sec.XI. From the viewpoint of probabilistic methodology, there are some concerns that weather or not the failure probability is uniform for flaws with various aspect ratios and failure frequencies are small enough. Moreover, acceptable flaws may be determined more rationally based the failure probability. A study was performed on the failure probability of RPVs with a surface flaw specified in Sec.XI using the PFM code PASCAL. A PTS transient of NRC/EPRI Benchmark Study was used. Analysis results showed that the conditional failure probability of a RPV with an initial flaw of acceptable depth depended on the aspect ratio. For a circular flaw, the failure probability is high due to the increase in crack initiation at the surface point. The maximum difference in failure probability reaches one order of magnitude. A case study for determining the acceptable flaws based on failure probability was also carried out.

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