Measurement of thermal ratcheting strain on the structures by the laser speckle method

レーザスペックル法による構造物の熱ラチェットひずみの測定

渡辺 大剛*; 中馬 康晴*; 大谷 知未*; 柴本 宏; 井上 和彦*; 笠原 直人

Watanabe, Daigo*; Chuman, Yasuharu*; Otani, Tomomi*; Shibamoto, Hiroshi; Inoue, Kazuhiko*; Kasahara, Naoto

繰返し熱荷重を受ける高速炉の高温機器において、熱ラチェットによる破損防止は重要課題である。ラチェット挙動を明らかにするため、構造モデル試験が計画された。熱ラチェット現象を理解するうえでひずみ測定は重要であるが、高温下では従来のひずみゲージによる測定は困難である。このため、2つのレーザービームを用いたレーザースペックル法が構造物モデルのひずみを測定するために開発された。このシステムは原子炉の実際の運転状態を模擬した熱ラチェット試験に適用された。単軸試験結果との比較を通じ、レーザースペックル法が確証された。構造物モデル試験の測定データは、高速炉機器のひずみ予測法を記載している非弾性設計解析に関するガイドラインを検証するために用いられた。

Prevention of thermal ratcheting is an important problem for high temperature components of fast breeder reactors that are subjected to cyclic thermal loads. To clarify ratcheting behaviors, structural model tests were planned. Strain measurement is important for understanding the thermal ratcheting phenomenon, however the conventional measurement by strain gauge is difficult at high temperature. Then, Laser speckle strain measurement system using the dual-beam set-up was developed to apply to high temperature structural model tests. This system was applied to the thermal ratcheting tests, which demonstrated the actual operative conditions of reactor vessels. Through comparison with uniaxial test results obtained by extensometers, the laser speckle method was verified. Measured data of structural model tests were utilized to certify the guidelines of inelastic analysis for design, which provide prediction method of strain in components of fast reactor.