蒸気発生器伝熱管破損模擬試験(TRUST-1)の評価

Evaluation of Tube Rupture Simulation Test (TRUST-1) for FBR steam generators

林田 禎彦; 浜田 広次  

Hayashida. Y; Hamada, Hirotsugu

高速増殖炉(FBR)蒸気発生器(SG)内での中規模な水リーク事故時には、高温・腐食性のナトリウム-水反応ジェットが形成するため、隣接する伝熱管の損耗(ウェステージ)とともに、高温過熱(オーバヒーティング)時の破損挙動を評価する必要がある。特に大型化が指向される実証炉SGでは、原型炉SGに比べてナトリウムの高温化、水蒸気系の高温・高圧化等が指向されていることから、高温過熱時の伝熱管破損に対する合理的な評価手法の確立が重要となる。本報では、Mod.9Cr-1Mo鋼SG伝熱管の高温高圧時の破損挙動を解明するため、伝熱管内を窒素ガスで密封・加圧し、管壁を高周波誘導加熱により急速加熱してナトリウム-水反応状況を模擬する伝熱管破損模擬試験(Tube Rupture Simmulation Test-1:TRUST-1)を行い、以下の結果を得た。(1)伝熱管破損時の内圧から求まる破損応力は材料引張強さより充分大きい値となり、材料引張強さを破損判断基準とする際の保守性が示された。(2)破損応力に対する昇温速度の影響としては、破損温度が低いほど、昇温速度が小さくなるに従って引張強さからの裕度が小さくなる傾向がみられた。(3)定常クリープを仮定して導出した理論式を用い、適切な実験係数を定めれば、以上の実験データ(破損応力)を良好に評価可能なことが示された。

The intermediate water leak in an FBR Steam Generator (SG) causes a high temperature and corrosive sodium-water reaction jet. In such cases, it is necessary to evaluate the wastage and overheating rupture behavior of heat transfer tubes. Especially, in the large SG that aims at high temperature of sodium and high temperature/pressure of water, the establishment of the rational evaluation method is important. In this paper, as a basic experiment to make clear the phenomenon of overheating rupture, tests and analysis of Tube Rupture Simulation Test-1 (TRUST-1) were conducted. TRUST-1 simulates the overheating rupture of the tube made of Mod.9Cr-1Mo steel by nitrogen gaspressurization and quick induction heating. The result of TRUST-1 are as follows: (1)The breaking strength predicted by the internal pressure is larger than the tensile strength of the tube material. (2)The margin of the breaking strength from the tensile strength of the tube material has a tendency of decreasing with the heating rate, especially in the lower temperature region. (3)Using an theoretical formula that is deduced from the steady creep model and appropriate experimental coefficients that are determined by the test data, the breaking strength can be reasonably evaluated.