高速炉原子炉容器の高温構造設計評価技術の開発,3; 316FR鋼及びインコネル718の高サイクル熱疲労判定温度差

Development of elevated temperature structural design method for fast reactor vessels, 3; Critical temperature difference of 316FR steel and Inconel-718 for high-cycle thermal fatigue

岡島 智史 ; 磯部 展宏*; 川崎 信史 ; 祐川 正之*

Okajima, Satoshi; Isobe, Nobuhiro*; Kawasaki, Nobuchika; Sukekawa, Masayuki*

高速炉の炉心上部においては、燃料集合体から温度差のあるナトリウム流が合流する。炉心上部構造はこの合流によって生じる不規則な温度変化を受けることで、高サイクル疲労によるき裂が生じる、いわゆるサーマルストライピング現象が想定される。熱荷重の設定に関するガイドラインでは本現象の防止のため、回強度を疲労限として、これに対応する判定温度差を求め、これに基づく評価法を与えている。本研究では、上記手法を現在開発検討中の高速実用炉(JSFR)の設計に適用するため、高速実用炉に使用されうる316FR鋼及びインコネル718について、高サイクル疲労データを調査し、疲労曲線の適切な高サイクル方向への外挿方法を検討したうえで、判定温度差Tを求めた。結果として、316FR鋼の判定温度差はSUS304とほぼ等しく、オーステナイト系ステンレス鋼で共通の判定温度差が利用できると考えられる。その一方でインコネル718は耐力が大きいため、発生しうる最大限の平均応力の効果を考えると、判定温度差が約1/3となる。現実的な設計を考えると、現実的な平均応力評価を含む評価手順が求められると考えられる。

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