Expansion of high temperature creep test data for failure evaluation of BWR lower head in severe accident

シビアアクシデント時のBWR圧力容器下鏡の破損評価のための高温クリープデータの拡充

山口 義仁 ; 勝山 仁哉  ; 加治 芳行  ; 逢坂 正彦  ; Li, Y. 

Yamaguchi, Yoshihito; Katsuyama, Jinya; Kaji, Yoshiyuki; Osaka, Masahiko; Li, Y.

福島第一原子力発電所の事故の後、原子力機構では、廃止措置等に資するため、圧力容器下部ヘッドの貫通部、スタブ管、溶接部等を含む詳細な3次元有限要素解析モデルを用いてクリープ損傷メカニズムに基づき破損時間や場所を予測する手法の開発を進めている。また、その解析に必要な、既存のデータベースや文献にない融点近傍の高温域における引張特性やクリープ特性の取得も進めている。本研究では、圧力容器下部ヘッドを構成する低合金鋼,ニッケル合金及びオーステナイト系ステンレス鋼に対する単軸引張及びクリープ試験を実施し、既存の材料特性データベースを拡張した。特に、高温かつ長時間のクリープ特性データを非接触型伸び測定機能を有する引張試験機を用いて取得した。また、拡張されたデータベースに基づき、クリープ構成則のパラメータを求め、重大事故時における破損評価の精度向上を図った。

Since the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, we have been developing a failure evaluation method that considers creep damage mechanisms using detailed three-dimensional finite element analysis model of lower head including penetration, stub tubes, and weld parts, etc., for the early completion of the decommissioning of the nuclear power plants in Fukushima Daiichi. For the finite element analysis, we have been obtaining material properties for which no data are provided in existing databases or in the literature. In particular, creep data corresponding to the high temperature region near the melting point of materials is important in evaluating creep deformation under severe accident conditions. In this study, we obtained the uniaxial tensile and creep properties for low-alloy steel, stainless steel, and Ni-based alloy. In particular, creep test data with long rupture times at high temperatures are expanded using a tensile test machine that can measure the elongation of test specimens in a noncontact measurement system. The parameters related to the failure evaluation were improved on the basis of the expanded creep database.