材料照射試験装置内の荷重制御装置の改良(受託研究)

Improvement of load control unit in material irradiation test system (Contract research)

岡田 祐次 ; 馬籠 博克; 松井 義典 

Okada, Yuji; Magome, Hirokatsu; Matsui, Yoshinori

JMTR(材料試験炉: Japan Materials Testing Reactor)では、2008年2013年の約5年をかけて材料照射試験装置を整備した。材料照射試験装置は、IASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)評価研究に供するための装置である。この装置は主に炉内照射するキャプセルに軽水炉環境を模擬した高温高圧水を供給するための水環境調整装置や照射下においてキャプセル内で亀裂進展試験を行うための荷重制御装置等から構成されている。荷重制御装置は、コンパクトテンション(CT: Compact Tension)試験片に荷重負荷を与え、亀裂進展試験を行うための装置である。このCT試験片に荷重を負荷させる原理は、水環境調整装置を用いたキャプセル内の高温高圧水とその中に装荷される荷重負荷ユニットのベローズ内に供給するヘリウムボンベの荷重制御ガス圧力の圧力差でCT試験片に荷重をかけるものである。2013年にこの材料照射試験装置の調整運転を実施した。その際、ロードセル付荷重負荷ユニットを装填した試験容器を用いて、荷重制御装置の差圧と荷重の相関試験も実施した。この相関試験(最大負荷時差圧と最小負荷時差圧を往復する周期的な荷重負荷試験)において、荷重制御装置の配管抵抗性能による圧力変化速度の違いから、負荷時と除荷時の荷重変化速度が異なるという課題等が抽出され、この課題について2014年2015年にかけて改良を実施し、改良後の性能試験を実施して課題等が解決したことを確認した。本報告書では、材料照射試験装置の概要、2013年に実施した荷重測定試験で確認された課題等の抽出及び2014年2015年にかけて実施した課題解決のための荷重制御装置の改良並びに改良後の性能試験・操作手順についてまとめたものである。

Material irradiation test system had been newly installed in JMTR (Japan Materials Testing Reactor) with taking 5 years which was from 2008 through 2013. The aim of material irradiation test system is to conduct IASCC (Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking) evaluation study. This system is mainly consist of water control unit, which can simulate elevated temperature and pressure of the light water reactor environment in the reactor, and load control unit, which can perform the crack propagation examination under irradiation. This load control unit gives a load to CT (Compact Tension) specimen, and perform the crack propagation examination. The principle of loading to CT specimen is using pressure difference between pressure generated by high temperature and high pressure water by water control unit in capsule and pressure generated by load gas pressure supplied by helium gas cylinder in bellows installed in load control unit. In 2013, the commissioning of material irradiation test system was carried out for adjustment. During this commissioning, the correlation between the differential pressure in load control unit and the load was confirmed by using the test container connected to load control unit with load cell. From the results of commissioning, the problem, which the load change speeds at loading and unloading were different due to different pressure change speeds by the piping resistance performance in the periodic loading test in which load from minimum to maximum repeatedly applied, was confirmed. This report summarizes the problem of load change speed due to the piping resistance performance, which was confirmed in 2013, the improvement and performance test of load control unit for solving the problem described above, which were carried out from 2014 to 2015, and operating procedure.