溶接容器型モデル熱過渡強度試験 第1報 供試体の設計・製作

Thermal transient strength test of a welded vessel model; No.1 Design and fubrication of the model

町田 秀夫*

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構造物強度確性試験施設を用いた熱過渡強度試験は、FBR機器の耐熱応力設計法の開発、特に裕度の適性化や評価法の確立といった課題に対して実施されている。本報は、構造物強度確性試験施設で実施する溶接容器型モデル熱過渡強度試験用供試体の製作について示すものである。本供試体は、FBR大型炉の構造設計において課題となる典型的な形状及び応力分布をモデル化した形状を採用すると共に、供試体の一部に大型炉用候補材料の1つとされている改良SUS316鋼を採用している。本供試体は、肉厚25mm,高さ2210mm,外径850mmの縦置スカート支持のまゆ型の容器であり、出入口ノズル,上部Yピース部,本体リング部,スカートYピース部,中子リング部,中子取付部の7箇所の強度試験対象部を含んでいる。供試体の設計では、流動・伝熱解析を実施して、評価部位の熱過渡条件を定め、この熱過渡条件に基づいて熱伝導解析、熱応力解析を実施した。更に、この結果を用いて、安全裕度を取り除いた構造物強度確性試験施設用専用設計基準による強度評価を実施した。使用材料及び施工法は、FBR大型炉の機器構造へ適用できるグレードとした。

Thermal transient strength tests in using the Thermal Transient Strength Test Facility for Structures (TTS) have been carried out to develop the design method for fast breeder reactor components under thermal loadings. The design and the fabrication of the Welded Vessel Model which is to be tested at TTS are described in this report. In this model, the noteworthy typical shape and stress distribution as seen in the structural design of Large Fast Breeder Reactor (LFBR) and the modified SUS316 which is a hopeful material for LFBR are incorporated. The Welded vessel Model is a cocoon-like model which has 25mm thickness, 2210mm hight and 850mm inner diameter, and it has seven test portions of interest, namely inlet/outlet nozzle, upper/skirt Y-janctions, vessel ring, inner shell ring and inner shell support flange. In design of this model, thermal transient conditions were established by performing Hydraulic-thermal analyses, and then, heat transfer analyses and thermal stress analyses were performed. Test portions of interest were evaluated using the special design guide for TTS tests. Materials and welding method adopted are basically the ones applicable to LFBR's reactor structures.