Development of high cycle thermal fatigue evaluation method based on time interval of peak-to-peak of fluid temperature

流体温度ピーク-ピークの時間差に着目した高サイクル熱疲労評価手法の開発

木村 暢之; 小林 順 ; 上出 英樹 

Kimura, Nobuyuki; Kobayashi, Jun; Kamide, Hideki

ナトリウム冷却高速炉の炉心出口近傍では、燃料集合体出口からの高温流体と制御棒チャンネルからの低温流体が混合することにより温度変動が発生する。その温度変動は正弦波形ではなく、非周期のスパイク状波形である。そこで、このような温度変動に対する高サイクル熱疲労評価手法を検討した。その結果、温度変動のピーク-ピーク幅、及びその時間差と構造材の周波数応答関数を用いることで構造材の疲労損傷を評価できることを明らかにした。

In JSFR, the temperature fluctuation at the core outlet region does not have always a sinusoidal waveform but a sharp edged waveform. The temperature shows intermittent and sudden decrease and recovery like a spike form. In this study, the time interval of each wave based on the rainflow method was applied to consider frequency characteristics against the conversion from fluid temperature to thermal stress in structure. The thermal stress obtained from the new method was compared to the results of FEM analysis. It was found that the consideration of frequency characteristics of waves could evaluate the fatigue damage in structure. Furthermore, the frequency characteristics of waves in this method were expressed as the unified curve independent of the velocity. Hereby the new evaluation method could evaluate the thermal fatigue in the reactor.