高温構造設計高度化研究(平成14年度共同研究報告書)

Study on advanced structural design for commercialized fast breeder reactors

森下 正樹 ; 青砥 紀身 ; 笠原 直人; 浅山 泰 ; 佐賀山 豊*; 井上 和彦*; 柴本 宏*; 田中 良彦*

Morishita, Masaki; Aoto, Kazumi; Kasahara, Naoto; Asayama, Tai; Sagayama, Yutaka*; Inoue, Kazuhiko*; Shibamoto, Hiroshi*; Tanaka, Yoshihiko*

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電(原電)では、安全性と経済性に優れた実用高速炉プラント概念の構築を目的として「高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究」を実施している。ここでは、高温構造設計の高度化、新材料の採用、ならびに3次元免震が経済性向上のためのシステム改善方策の枢要技術として挙げられている。そこで、JNCと原電は、平成12年度より、高温構造設計手法高度化と3次元免震開発に関する共同研究を開始した。本報告書はそのうち、高温構造設計手法高度化に関する平成14年度の成果をとりまとめたものである。なお、本成果のなかには、原電が経済産業省より受託し、JNCがその実施に協力した、高速増殖炉技術確証試験の成果が含まれている。本研究は、その内容を(1)実用化構造設計基準、(2)新材料の基準化、及び(3)システム化規格、の3つのスコープに整理して進めた。本年度の成果を要約すると、以下のとおりである。(1)実用化構造設計基準の検討 -実用化構造設計基準(FDS)に要求される最新の設計ニーズに照らし、実用高速炉合理化設計に貢献できる見通しがある項目、設計概念の成立性判断に必要な項目を優先して検討することとし、フェーズIIの研究方針を明らかにした。-破損クライテリアの高度化に関して、合理的なラチェット疲労試験方法を計画立案し、試験に着手した。また合理的なクリープ領域設定法であるNCカーブに関し、適用条件を拡張した。-非弾性解析指針に関し、策定方針、必要記載項目を明確にし、解析法の適用性を検討した。-熱荷重評価法に関し、事例集化を進めた。またサーマルストライピング荷重想定法に関して、熱応力の周波数伝達関数の高度化と、それに基づく疲労損傷評価法の検討を行った。(2)新材料の基準化の検討 -強度特性改善が期待できる12Cr候補仕様材について、中短時間材料試験を実施すると共に、低ひずみ範囲におけるクリープ疲労試験を行った。-候補仕様材(W中添加、W無添加)について、TIG溶接継手施工法を提案した。-新材料に求められる基準化条件について検討すると共に、新材料選定の指標となるパラメータについて検討した。(3)システム化規格の検討 -システム化規格開発の方向性検討に資するため、エキスパートパネルを設置し、典型的な構造を念頭に置いた例題を設定した上で、システム化規格WGで検討を進めた。

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