Analysis of Overheating Rupture in Heat-Transfer Tubes Causing Corrosive High-Temperature Reaction

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浜田 広次  ; 田辺 裕美

Hamada, Hirotsugu; Tanabe, Hiromi

中規模の水漏えいに伴うNa-水反応ジェットの影響を受けた伝熱管の高温ラプチャ解析を行い、それを実験データと比較することにより,以下の結論を得た。ガス加圧管の破損挙動は、実験条件に依存して、クリープ破損とクリープを伴う延性破損の2通りに分類できる。薄肉の伝熱管では、主に延性により数十秒以下で破損するが、厚肉の伝熱管では、クリープにより1分オーダで破損する。後者の条件では、ウェステージによる減肉が重要になる。実験と解析の破損時刻を比較すると、クリープ破損では実験より3550%、クリープを伴う延性破損では2050%早く評価しており、解析は保守側である。クリープ破損では、時間係数を1.52とした場合に実験との破損時刻が良く一致し、実機評価における時間係数3に対しては、1.52倍の裕度がある。高温ラプチャ評価手法をNa-水反応実験に適用することで、解析モデルの保守性および妥当性を確認した。

Sodium-water reaction tests simulating intermediate water leaks into sodium are analyzed by the overheating rupture model of a heat-transfer tube exposed to the corrosive and high-temperature reaction jet. The comparison of the model with test data leads to the following conclusions: The failure behaviors of gas-pressurized tubes are classified into two types of the creep failure and the ductile failure accompanied by creep, depending on the test conditions. Thin-wall tubes fail within tens of seconds due to the ductility while thick-wall tubes fail in about 1 minute due to the creep; in the latter case, the thinning due to wastage proved to be dominant in the overheating rupture phenomena. In the creep failure and the ductile failure accompanied by creep, the times to failure in the analysis are respectively estimated 20-50 % and 35-50 % shorter than those in the experiments; namely, the analysis has a certain degree of conservatism. In the creep failure, if the time coefficient