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Development of failure evaluation method for BWR lower head in severe accident, 2; Applicability evaluation of the FEM using uni-axial material data for multi-axial deformation analysis

事故時のBWR圧力容器下部ヘッドの破損挙動評価に関する検討,2; 単軸材料データを使用したFEMの多軸変形挙動評価への適用性検討

根本 義之; 加藤 仁; 加治 芳行; 吉田 啓之

Nemoto, Yoshiyuki; Kato, Hitoshi; Kaji, Yoshiyuki; Yoshida, Hiroyuki

福島第一原子力発電所の炉内状況の推定等に寄与するため、原子力機構では、炉心溶融物の熱流動解析と構造解析を連成させ、圧力容器下部ヘッドの破損挙動を評価する研究を行っている。この構造解析では過去の単軸試験による材料物性データを用いる。しかし、特に複雑な形状の部位では、多軸応力条件下での変形挙動を解析することになる。このため、多軸応力条件下の構造解析に対する、単軸試験により得られた材料物性データを用いた解析モデルの適用性について検討する必要がある。本論文では、多軸応力試験として高温での内圧クリープ試験を行うとともに、単軸試験による材料物性データを用いて有限要素法(FEM)解析を実施し、両者の結果を比較することで、その妥当性を検討した。

For the evaluation of reactor pressure vessel (RPV) lower head rupture probably occurred during the severe accident in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants, JAEA is conducting the thermal-hydraulics / mechanical coupling analysis. In the mechanical analysis based on the finite element method (FEM), material property data previously obtained from uni-axial material tests are applied. The lower head of BWR such as Fukushima NPP, has complicated structure compared to PWR, with control rod guide tubes, stub tubes, etc., therefore the mechanical analyses need to treat multi-axial deformation of the materials. To perform such mechanical analysis, the applicability of the analytical model using uni-axial data for multi-axial deformation analysis must be validated. In this study, the internal pressure creep tests were performed because which can realize the multi-axial deformation condition. In addition, mechanical analyses were conducted and the analytical results were compared with the experimental data.

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