システム化規格の開発-確率論の考え方(その1); クリープ疲労強度の確率論による試評価

Development of system based code for integrity of FBR; Fundamental probabilistic approach, Part 1: Model calculation of creep-fatigue damage

川崎 信史 ; 浅山 泰 

Kawasaki, Nobuchika; not registered

高速増殖炉の実用化のためには、その信頼性と安全性をさらに向上させると同時に、経済性を将来の軽水炉と同等以上に高める必要がある。経済性と信頼性・安全性を両立させるため、従来の構造設計基準が対象範囲としていた設計分野を超え、製造・据付、系統設計・安全設計、運転・維持といった分野を含めた信頼性・安全性評価手法(システム化規格)の開発を開始している。 上記規格の中では、異なる分野間を繋ぐ定量化指標が必要となるため、定量化指標の候補として破損確率を用いる概念の検討を行い、本報告書として取りまとめた。 まずASME Code Case N-578のような確率論の導入を行った場合の評価フロー(構造信頼性評価フロー)を検討した。次に、Na冷却型高速炉の原子炉容器に対する構造信頼性評価の試評価を本評価フローに基づき実施した。その結果、累積き裂発生確率あるいは累積き裂貫通確率がシステム化規格の定量的指標として採用できる見込みを得た。 また、これらの検討結果に基づき、システム化規格導入によるプラント設計におけるメリット、今後の開発課題を取りまとめ、開発の方向性を示した。

Both reliability and safety have to be further improved for the successfull commercialization of FBRs. At the same time, construction and operation costs need to be reduced to a same level of future LWRs. To realize compatibility among reliability, safety and, cost, the Structural Mechanics Research Group in JNC started the development of System Based Code for Integrity of FBR. This code extends the present structural design standard to include the areas of fabrication, installation, plant system design, safety design, operation and maintenance, and so on. A quantitative index is necessary to connect different partial standards in this code. Failure probability is considered as a candidate index. Therefore we decided to make a model calculation using failure probability and judge its applicability. We first investigated other probabilistic standards like ASME Code Case N-578. A probabilistic approach in the structural integrity evaluation was created based on these results, and also an evaluation flow was proposed. According to this flow a model calculation of creep-fatigue damage was performed. This trial calculation was for a vessel in a sodium-cooled FBR. As the result of this model calculation, a crack initiation probability and a crack penetration probability were found to be effective indices. Last we discussed merits of this System Based Code, which are presented in this report. Furthermore, this report presents future development tasks.