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高サイクル熱疲労特性に関する試験研究; 第2報 温度計測試験結果

Experimental Study on Properties of High Cycle Thermal Fatigue (2) -Results of the temperature Measurement Test-

小林 澄男; 長谷部 慎一; 田中 宏*; 茨城 幸一*; 深作 博*

not registered; not registered; Tanaka, Hiroshi*; lbaraki, K.*; Fukasaku, Hiroshi*

原子カプラントにおいて高温と低温の流体が合流する領域では,流体の不完全な混合に伴って温度変動が発生するため,接液する構造物の高サイクル熱疲労(サーマルストライピング現象)による破損を防止する必要がある。そこで,サーマルストライピング現象による温度変動が構造物のき裂発生と進展挙動に及ぼす影響を解明するため,構造物熱過渡強度試験施設(TTS)を改造して,高サイクル熱疲労試験装置(SPECTRA)を開発した。 SPECTRAは,電磁ポンプにより600deg-Cと250deg-Cのナトリウムの混合割合を制御して内径66.9mm,肉厚11.1mm,全長1600mmの配管形状試験体内のナトリウム温度を正弦波状に変動することができる。この装置を用いてステンレス鋼における温度計測試験を実施し,以下の事項を確認した。(1)平均温度425deg-C,温度変動振幅200deg-Cにおいて,周期2秒$$sim$$40秒の範囲でナトリウム温度を正弦波状に変化させて,長期間,安定して試験を継続することができる。(2)温度変動振幅は,試験体軸方向に対して線形的に減衰する。(3)試験体板厚内の温度変動振幅の伝達特性は,既存の関係式と良く一致している。(4)短周期と長周期を重畳させた温度変動についても制御が可能である。今後は,本温度計測試験結果に基づいて,ステンレス鋼の試験体に対して正弦波温度変動試験を進める計画である。

At a nuclear power plant, where fluids of high and low temperature flow into each other, it is necessary to prevent structural failure damage caused by the high cycle thermal fatigue (thermal striping phenomenon). The Sodium Temperature Controlled Thermal Fatigue Test Equipment (SPECTRA) was developed by modifying the Thermal Transient Test Facility for Structure (TTS) in order to clarify the effect of temperature fluctuation induced by the thermal striping phenomenon on the crack initiation and its propagation behavior. As two electromagnet pumps mix sodium flows both temperature of 600deg-C and 250deg-C, SPECTRA is able to provide the sinusoidal fluctuation of sodium temperature in the specimen which is made as 66.9mm in inner diameter, 11.1mm in thickness and 1600mm in length. The temperature measurement test by stainless steel was carried out using SPECTRA, and the following results were confirmed: (1)Temperature fluctuation periods of 2-20 seconds of sodium can be induced stably for a long term under the conditions of the mean temperature of 425deg-C and the difference of 200deg-C. (2)The sinusoidal temperature fluctuation range is reduced linearly with the axial direction of specimen. (3)Transmission characteristics of the fluctuation amplitude in the specimen's wall are corresponded to known equations for thermal transmission. (4)It can control the temperature fluctuation as superimpose both short and long periods. After this, sinusoidal temperature fluctuation tests for the stainless steel specimen are going to be carried out based on obtained results.

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