昭和61年度高速増殖大型炉の設計主要目に関する研究(I); クリープ疲労き裂進展支配パラメータ(計算手法の検討)

Key Technological design study of large FBR preriminary study of creep fatigue crack growth

渡士 克己; 吉田 博治*; 今津 彰

not registered; not registered; Imazu, Akira

安全設計上想定すべき漏洩口面積を合理化する一手段であるクリープ疲労き裂進展挙動を、非線形破壊力学に基いて解析する手法を開発する。 (方法)(1)現状をサーベイして最も適当と思われる破壊力学パラメータを選び、表面仮想き裂付き構造物の破壊力学パラメータを解析する手法を開発する。(2)き裂進展計算手法を開発し、試計算を行う。 (結果)(1)疲労に対してJとJ積分、クリープに対してJ'とJ'積分が有望である。(2)これらのパラメータを計算できるようにCANISコードを拡充した。(3)材料試験データと解析解とほぼ一致した。また、ベンチマーク解析解等ともほぼ一致した。(4)大型炉一次主冷却径ホットレグ配管中のエルボを仮想表面き裂付き平板でモデル化して、き裂の解析と進展評価を行う方法を作った。(5)試計算の結果、き裂進展に及ぼす塑性とクリープの影響の大きいことがわかった。 (結論) 開口面積について試計算を行ったところ目標値である1†におさまる結果が得られたが、今後進展評価用の解析によるデータベースの拡充、低クリープき裂進展領域での材料試験データが必要である。

The objective of this report is to develop non-linear fracture mechanics applicable to the calculation of creep-fatigue crack growth relating to postulated sodium leak. The procedure adopted here is (1) survey and selection of creep-fatigue fracture mechanics parameters, (2) development of analytical method and computer code, (3) analyses of plates with semi-eliptical surface crack, (4) calculation of growth and (5) assessment of crack opening area. CANIS code (Crack ANalysis in Structures) was initially developed for only fatigue crack parameters J and J^ and was extended to creep crack parameters J' and J'^. Fracture mechanics parameters of plate with semi-eliptical surface crack (b/a = 0.167, a/t = 0.25, 0.4, 0.6, 0.8, 0.9) were calculated. Then crack growth under creep-fatigue condition, namely hold time up to 8000 hr. at 500C, was calculated. The crack growth calculation method based on elastic-plastic-creep analysis is described in this report. The preliminary analyses showed that crack opening area seemed to be less than 1 cm, but additional analytical data and creep crack growth data at lower crack growth rate region were needed for more accurate assessment of crack opening area in the future.