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Empirical equations of crack growth rates based on data fitting of neutron irradiated stainless steel under high temperature water simulating boiling water reactor core conditions

中性子照射オーステナイト系ステンレス鋼の沸騰水型軽水炉炉心模擬環境下における亀裂進展速度のデータフィッティングによる経験式の検討

笠原 茂樹; 知見 康弘; 端 邦樹; 福谷 耕司*; 藤井 克彦*

Kasahara, Shigeki; Chimi, Yasuhiro; Hata, Kuniki; Fukuya, Koji*; Fujii, Katsuhiko*

本研究では、BWR炉内構造物の構造健全性評価に資することを目的として、中性子照射影響を適切に反映したオーステナイト系ステンレス鋼のIASCC亀裂進展速度に係る経験式を開発した。亀裂進展速度の経験式は、応力拡大係数Kと亀裂成長速度(da/dt)との間の関係式da/dt=M$$times$$K$$^{n}$$に基づき、Mとnは中性子照射量の増加に伴って飽和する関数として扱った。経験式の開発に当たっては、照射ステンレス鋼を用いたBWR通常炉水条件(NWC)及び水素注入条件(HWC)模擬環境下での照射後試験で得られた亀裂進展速度の文献データを収集したデータセットを用いた。データセットと構築した経験式を比較したところ、NWCの計算結果はデータセットと良く一致したが、HWCは合致しなかった。この理由として、HWC条件下での試験データが広範囲にばらついていたことが考えられる。

This paper describes empirical equation development of crack growth rates (CGR) in consideration of IASCC of neutron irradiated stainless steel to contribute to structural integrity assessment of BWR reactor internals. Empirical equations of CGR (da/dt) were developed based on a formula of da/dt = M$$times$$K$$^{n}$$, assuming that "M" and "n" tend to be saturated with increasing neutron fluence. To obtain the empirical equations for normal water chemistry (NWC) and hydrogen water chemistry (HWC) of BWR, a data fitting with least square method was applied to the datasets consisting of F, K and CGR from post irradiation examinations of neutron irradiated stainless steel under simulated NWC and HWC conditions from open literature. As a result, calculated results by the equation for NWC showed good agreement with measured CGR data, meanwhile those for HWC did not. The above difference was seemed to be attributed that CGR data obtained under HWC conditions were scattered extensively.

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