Influence evaluation of sampling methods of the non-destructive examination on failure probability of piping based on probabilistic fracture mechanics analyses

確率論的破壊力学解析に基づく配管の非破壊試験におけるサンプリング方式の違いが破損確率に及ぼす影響の評価

真野 晃宏 ; 勝山 仁哉  ; Li, Y. 

Mano, Akihiro; Katsuyama, Jinya; Li, Y.

国内の原子力発電所では、構造健全性の確保のため、日本機械学会維持規格等に従って配管溶接部の非破壊試験(NDE)が実施される。応力腐食割れ等の経年事象が想定されない溶接部において、一連のNDEは10年の間隔にわたって実施され、各間隔での試験程度は維持規格において要求される。試験対象の溶接線は、2つのサンプリング方式に基づいて試験程度を考慮して選択される。1つは前回の試験と同じ箇所を選択する定点サンプリングである。もう一つは、前回の試験とは異なる箇所を選択するランダムサンプリングである。NDEにおけるサンプリング方式の選択は、配管の構造健全性における重要な要素の1つと考えられる。確率論的破壊力学(PFM)解析は、構造健全性評価の合理的な手法の一つであり、NDEの影響を考慮して亀裂を有する機器の破損確率等の定量値を評価できる。本研究では、PFM解析に基づき原子炉配管の破損確率に及ぼすNDEのサンプリング方式の影響を評価し、その結果、PFM解析から得られた破損確率は、NDEのサンプリング方式を選択するための定量的な数値指標として有用であることを確認した。

In Japanese nuclear power plants, non-destructive examinations (NDEs) are performed for welds in piping in accordance with the rules such as Rules on Fitness-for-Service for Nuclear Power Plant of the Japan Society of Mechanical Engineers (JSME FFS). A set of NDEs is performed in each 10-year interval, and the extent of examination in each interval is specified in the rules. Welding lines to be examined are selected considering the extent of examination based on two sampling methods. One is the fixed location sampling method that welds to be examined are selected from welds examined in the last interval. The other is the random location sampling method that welds to be examined are selected from other than welds examined in the last interval. The selection of the sampling methods is considered to be one of the important factors in in-service inspection. Probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis is expected to be more rational method for the structural integrity assessment because it can consider the uncertainties of various influence factors and evaluate the quantitative values such as failure probability of a cracked component as the solution. In this study, we investigated the influence of the sampling methods related to the NDE on failure probability of typical nuclear piping based on PFM analyses. Through sensitivity PFM analyses, we confirmed that failure probability value obtained from PFM analysis is useful as a quantitative numerical index for selecting the sampling method in an in-service inspection.