Improvement of probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL-SP regarding stress corrosion cracking in nickel based alloy weld joint of piping system in boiling water reactor

沸騰水型原子炉配管系のニッケル合金溶接継手における応力腐食割れを考慮した確率論的破壊力学解析コードPASCAL-SPの改良

真野 晃宏 ; 山口 義仁 ; 勝山 仁哉  ; Li, Y. 

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

これまで、沸騰水型原子炉(BWR)配管系のニッケル合金異材溶接継手において応力腐食割れ(SCC)による亀裂の存在が報告されており、そのような溶接継手に対する構造健全性評価が重要となっている。現在、影響因子の固有の不確実さを確率分布として考慮することで亀裂を有する機器の破損確率を定量的に評価できる確率論的破壊力学(PFM)評価手法が、より合理的な構造健全性評価手法として注目されており、原子力機構では、溶接継手を含む原子炉配管系を対象としたPFM解析コードPASCAL-SPの開発を進めている。本研究では、PASCAL-SPにBWRのニッケル合金異材溶接継手を対象とした解析機能を新たに導入した。また、改良したPASCAL-SPを用いて、異材溶接継手を対象に、漏えいの検知及び供用期間中検査が破損確率に及ぼす影響に関する感度解析を実施した。解析結果より、改良したPASCAL-SPは、異材溶接継手の破損確率を求め、供用期間中検査等の効果を定量的に評価できることから、構造健全性評価に有用であると結論付けた。

In the past few decades, the cracks because of stress corrosion cracking (SCC) have been detected in the dissimilar weld joints welded using nickel based alloy in piping system of boiling water reactors. Thus, the structural integrity assessment for such weld joints has become important. Nowadays, probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis is recognized as a rational method for structural integrity assessment because it can consider inherent uncertainties of various influencing factors as probability distributions and quantitatively evaluate the failure probability of a cracked component. The Japan Atomic Energy Agency has developed a PFM analysis code PASCAL-SP for a probabilistic structural integrity assessment of weld joint in pipe in nuclear power plant. This study improves the analysis functions of PASCAL-SP for weld joint welded using nickel based alloy in boiling water reactor susceptible to SCC. As an analysis example of the improved version of PASCAL-SP, the failure probability of a weld joint is quantitatively evaluated. Furthermore, sensitivity analyses are conducted concerning the effect of leak detection and in-service inspection. From the analysis results, it is concluded that the improved version of PASCAL-SP is useful for structural integrity assessment.