Effect of rotational stiffness evolution at crack part on critical crack size in SFR

ナトリウム炉配管の限界き裂長さに及ぼすき裂部回転曲げ剛性の影響

若井 隆純 ; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*

Wakai, Takashi; Machida, Hideo*; Yoshida, Shinji*

ナトリウム冷却高速炉(SFR)配管の破断前漏えい(LBB)評価のための限界き裂寸法の見積もりにおいて、き裂部の回転剛性を考慮することの有効性について研究した。改良9Cr-1Mo鋼製薄肉大口径SFR配管の限界き裂寸法評価法においては、変位制御型の熱膨張荷重が支配的であるので、き裂部の応力は剛性変化を考慮して見積もられるべきである。そこで、剛性変化を回転ばねでモデル化し、幾つかの配管モデルに対する評価を行って、効果を検討した。その結果、エルボが少ないケースでは、剛性変化を考慮することでき裂部の熱応力は有意に低減され、大きな限界き裂寸法を与えることがわかった。これにより、LBB成立の範囲がより広がることが期待できる。

This paper describes the efficiency of the deployment of rotational stiffness evolution model in the critical crack size evaluation for Leak Before Break (LBB) assessment of Sodium cooled Fast Reactor (SFR) pipes. The authors have developed a critical crack size evaluation method for the thin-walled large diameter pipe made of modified 9Cr-1Mo steel. In this method, since the SFR pipe is mainly subjected to displacement controlled load caused by thermal expansion, the stress at the crack part is estimated taking stiffness evolution due to crack into account. The stiffness evolution is evaluated by using the rotational spring model. In this study, critical crack sizes for several pipes having some elbows were evaluated and discuss about the effect of the deployment of the stiffness evolution model at the crack part on critical crack size. As a result, the critical crack size increases by employing the model and LBB range may be expected to be enlarged.