高速実験炉「常陽」温度計ウェルの流力振動評価

Evaluation of flow-induced vibration of thermometer well for JOYO

礒崎 和則 ; 冨田 直樹

Isozaki, Kazunori; not registered

高速原型炉「もんじゅ」のナトリウム漏えい事故は、ナトリウムの流れによって温度計ウェルの後流に発生する対称渦による流力振動に伴う高サイクル疲労破損が原因であった。したがって、「もんじゅ」と同様に、1次及び2次冷却系ナトリウム配管にナトリウム温度を測定するナトリウム中に突き出した温度計ウェルが多数設置されている「常陽」においても、これらについて流力振動評価を行った。温度計ウェルの流力振動評価においては、「常陽」の設工認における流力振動評価の実施状況調査、並びに温度計ウェルのうちナトリウム中に突き出した長さを片持ち梁とした固有振動数とASME Code Section III Appendix N-1300の揚力及び抗力方向のロックイン回避の判定基準(無次元流速Vr1.0 )に基づく簡易流力振動評価を行った。さらに、簡易流力振動評価を満足しない2次主冷却系のうち12B配管に取り付けられた温度計ウェルについては、詳細な振動特性の把握と水流動試験を実施し、その構造健全性評価を行った。この結果、2次主冷却系12B配管用温度計ウェルは、熱電対が挿入されていない温度計ウェルを用いた水流動試験結果から、原子炉定格出力運転時の100 %流量運転状態で、ウェル先端変位振幅0.13mm(無次元変位振幅0.015)、ウェル細管付け根部発生ピーク応力2.9kg/mm2 となり、保守的に設定された設計疲労限である5.3kg/mm2 を十分満足していることを確認した。

Sodium leak accident of MONJU was caused high cycles fatigue damage of thermometer well by flow-induced vibration. It was due to the sy㎜etric vortex shedding which was occurred rear flow of thermometer well. So, Thermometer wells installed in primary and secondary heat transport systems of JOYO were evaluated of flow-induced vibration. Evaluation of flow-induced vibration of thermometer well was done checking of flow-induced vibration base on authorized design report for JOYO, evaluation of summary flow-induced vibration by natural frequency of thermometer well in sodium as cantilever models, and evaluation based on small velocity rule of ASME Code Section III Appendix N-1300. By this result, thermometer wells (12B piping of secondary cooling system) were not sattisfied requirement to avoid flow-induced vibration by small velocity rule. Therfore, Detailed vibration characteristic analysis, water flow-induced vibration test, dumping test and evaluation of structural integrity were carried out. These results, vibration amplitude of well on the tip was 0.13mm (vibration non-dimensional amplitude of 0.015) and peak stress of 2.9kg/mm is occurred. Thermometer wells (12B piping of secondary cooling system) which occurred peak stress by flow vibration was confirmed enough to satisfy 5.3kg/mm2 of design fatigue limit.