LBB assessment on ferrite piping structure of large-scale FBR

大型FBR用フェライト構造物におけるLBB評価

兪 淵植

Yoo, Yeon-Sik

近年、高速増殖炉(FBR)の実用化を目標に、その健全性と経済性の観点から破断前漏洩(LBB:leak Before Break)設計法が注目されている。LBB設計法は、万一構造物にき裂が発生し、肉厚を貫通したとしても内容物の漏洩量を検知することによって不安定破壊が起きる前にプラントを安全に止めることを可能にする評価法である。LBB評価のためには、使用温度下での運転条件を考慮した想定荷重からのき裂の進展・貫通挙動、検知器の性能からの漏洩量及び不安定破壊に対する定量的な評価が必要である。高速増殖炉はその使用温度が軽水炉より高いことと冷却材として熱伝達性の高いナトリウムを使用していることから、熱膨張荷重と過渡熱荷重が支配的な運転荷重になると考えられる。そのため、大型FBRの設計では一次冷却系に12Cr系フェライト鋼を用いることで、高温配管系においてより小さい発生応力を図ることが検討されている。本報告書は、高速増殖炉において12Cr系フェライト鋼を用いた大型構造物である一次配管系で、想定される過渡事象を考慮した場合、現状のLBB評価法によりその安全性を評価した結果である。この結果により、高速増殖炉用高温構造物での12Cr系フェライト鋼の有効性を示した。

These days, this interest on LBB(Leak before Break) design becomes to be rising in the viewpoint of the cost reduction and structural inter-grity for the commercialization of FBR plants, LBB design enables pla-nts to be shut down safely before occuring unstable fracture by dete- cting the leak rates even if a crack initiates and penetrates a wall thickness. It is necessary to assess crack growth and penetration be- havior considering in-service conditions under operation temperature, leak retes considering detector capability and unstable fracture quan-titatively for LBB assessment. The governing service of FBR can be identified thermal expansion stress andthermal transient stress be- cause the operation temperature is higher than that of LWR and the li-quid metals contain higher heat transfer coefficient than water. On that reason, the use of 12Cr type ferrite steel in the primary cooling system is investigated for reducing stress in the design of large- scale FBR. This stud