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Li, Y.; 東 喜三郎*; 長谷川 邦夫
International Journal of Pressure Vessels and Piping, 171, p.305 - 310, 2019/03
被引用回数：3 パーセンタイル：29.21(Engineering, Multidisciplinary)Flaws due to stress corrosion cracking have been detected in piping systems in nuclear power plants. Failure bending moment of a ductile pipe containing a circumferential flaw is predicted using the net-section stress approach according to ASME Code Section XI as a limit load criterion. However, in the current code, the failure bending moment can only be adopted for a pipe containing a single circumferential flaw with constant depth. In this study, a failure estimation method for pipes containing multiple circumferential flaws with complicated shapes was proposed. Furthermore, failure experiments were performed for stainless steel pipes containing two circular circumferential flaws. The failure bending moments obtained from the experiments were compared with the estimated results. Based on the experimental results, it was concluded that the proposed failure estimation method satisfactorily represents the failure behavior of the pipes and can be applied in engineering application.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Shim, D. J.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07
Materials made of alloy 82/182/600 used in pressurized water reactors are known to be susceptible to primary water stress corrosion cracking. The depth, 
, of flaws due to primary water stress corrosion cracking can be larger than the half of crack length 
, which is referred to as cracks with large aspect ratios. The stress intensity factor solution for cracks plays an important role to predict crack propagation and failure. However, Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code does not provide the solutions for cracks with large aspect ratios. This paper presents the stress intensity factor solutions for circumferential surface cracks with large aspect ratios in cylinders under global bending loads. Finite element solutions were used to fit closed-form equations with influence coefficients 
gb. The closed-form solutions for coefficient gb were developed at the deepest points and the surface points of the cracks with aspect ratios ranged from 1.0 to 8.0.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07
The interaction of multiple flaws in close proximity to one another may increase the stress intensity factor of the flaw in structures and components. This interaction effect is not distributed uniformly along the crack front. For instance, the strongest interaction is generally observed at the point closest to a neighboring flaw. For this reason, the closest point shows a higher value of the stress intensity factor than all other points in some cases, even if the original value at the point of the single flaw is relatively low. To clarify the condition when the closest point shows the maximum stress intensity factor, we investigated the interaction of two equal elliptical flaws in an infinite model subjected to remote tension loading. The stress intensity factor of the elliptical flaws was obtained be performing finite element analysis of a linear elastic solid. The results indicated that the interaction factors along the crack front can be expressed by a simple empirical formula. Finally, we show the relationship between geometrical features of the flaw and the stress intensity factor at the closest point.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Xu, S.*
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 9 Pages, 2017/07
Materials made of alloy 82/182/600 used in light-water reactors are known to be susceptible to stress corrosion cracking. It is known that the depth of some cracks due to primary water stress corrosion cracking is larger than the half of crack length . The stress intensity factor solution for cracks plays an important role to predict crack propagation and failure. However, Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code does not provide the solutions for cracks with large aspect ratios. In this study, closed-form stress intensity factor influence coefficients for deep surface cracks in plates are discussed. The crack tip stress distribution was represented by a fourth degree polynomial equation. Influence coefficient tables obtained by using finite element analysis in previous studies were used for curve fitting. The closed-form solutions for the coefficient were developed at the surface points, the deepest points, and the maximum points of the cracks with aspect ratios ranged from 1.0 to 8.0.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Shim, D. J.*
Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 7 Pages, 2016/07
In some cracks attributed to primary water stress corrosion cracking, the crack depth a was greater than half-length of the crack 0.5
, namely, cracks with large aspect ratio a/. This paper presents details of stress intensity factor solutions for circumferential surface cracks with large aspect ratios in piping system subjected to global bending. The stress intensity factor solutions for semi-elliptical surface cracks were obtained by finite element analyses with quadratic hexahedron elements. Solutions at the deepest and the surface points of the cracks with various aspect ratio (0.5 
a/ 4.0), crack depth ratio (0.0 a/t 0.8) and pipe sizes (1/80 t/R
1/2) were investigated, where t and R are wall thickness and inner radius of pipe, respectively. Proposed stress intensity factor solutions for cracks with a/ = 0.5 are consistent with the values reported in the previous study. The solutions developed in this study are widely applicable to various engineering problems related to crack evaluation in piping systems.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫
Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 8 Pages, 2016/07
Multiple flaws are often observed in engineering structures and components. Since interaction between multiple flaws may lead to increase of the stress intensity factors, fitness-for-service codes provide combination rules to consider the effect. However, the criteria for flaw combination are not unified among the codes. In order to establish a reasonable combination rule, it is necessary to clarify what parameter is dominant to interaction. The interactions of stress intensity factors for two coplanar subsurface flaws in a plate were investigated. The plate was subjected to a remote tension acting normal to the flaw surface. The stress intensity factor solutions for the elliptical subsurface flaws with various shapes and distances were obtained from finite element analyses. It was concluded that distance and flaw area are important parameter to characterize interaction factor between two subsurface flaws.
東 喜三郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫
Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 5 Pages, 2015/07
供用期間中検査で検出された複数欠陥は、維持規格に規定されている合体基準に基づいて合体評価が行われる。この合体基準は欠陥深さを基にしたものである。しかし、最近その存在が明らかにされた高アスペクト比欠陥(長さの半分よりも深さが大きい欠陥)に対しては、この基準の適用性は明らかにされていない。本研究では、有限要素法を用いた数値解析により、膜応力に対する複数欠陥の応力拡大係数の相互作用を考察した。その結果、欠陥深さではなく、欠陥長さを基にした評価は、高アスペクト比欠陥を含めた欠陥に対する合体基準として適切であることが分かった。
東 邦夫*
PNC TJ1604 96-001, 52 Pages, 1996/03
地下水中に存在する腐植物質によって、高レベル放射性廃棄物のガラス固化体の浸出速度が、かなり大きくなる可能性が示唆されている。この問題についてより詳しく調べるため、意図した組成と形状をもつガラス試料5種類を作成し、フミン酸濃度を異にする溶液で浸出試験を行った。そして、ガラスの腐食表面をRBS法で観察し、鉄、ジルコニウムおよびバリウムの浸出挙動に及ぼすフミン酸の著しい効果を確認した。また、浸出溶液中の金属元素濃度をISPS法で測定し、表面層がRBS法で認められない場合にも、溶液中に金属成分が溶出していることを確認した。なお、浸出液中に存在するコロイド状粒子の粒径分布を、レーザー散乱法による粒径分布測定器によって測定することを試みた。しかし、現在、信頼できる結果を得るに至っておらず、更にこの実験をつづけるつもりである。
東 邦夫*
PNC TJ1604 95-001, 56 Pages, 1995/03
これまでの研究から、ベントナイト中でのイオンの移行速度は遅延されることが知られている。イオンはベントナイト中で主に拡散によって移行するものと考えられているので、イオンの拡散係数の導出は、HLW深地層処分施設の安全評価上、非常に重要なことである。本研究では、HLW処分施設に埋戻し材として用いられるベントナイト中での拡散挙動を研究し、その中での拡散係数を電気伝導度法によって求めた。また、これらの方法によって得られた拡散係数を、バルク水領域中に存在する陽イオンの拡散係数とモンモリロナイトに付随する陽イオンの拡散係数とに分けて評価した。さらに、拡散係数の温度依存性についても研究を行い、陽イオンの活性化エネルギーを導出し、自由水中でのイオンの活性化エネルギーなどとの比較から、モンモリロナイト中でのイオン挙動の考察を行った。
東 邦夫*
PNC TJ1604 93-001, 102 Pages, 1993/03
人工バリアの中で埋め戻し材は、母岩とオーバーパックという、それぞれ硬いもの同士のあいだのクッションの役割をするもので、それにはベントナイトが考えられている。ベントナイトとは、主成分がモンモリロナイトといわれる層状結晶の粘土鉱物の粘土であり、低透水性、高イオン交換能力、高膨潤性、可塑性といった特徴を持っている。これらの性質により、上記の役割に加えて、廃棄物への地下水の浸透を制限し、また、放射性核種が漏れでた場合でも、それを吸着しその移行速度を遅くする等の重要な役割をする。そこで、多くの研究者によってベントナイトへの分配係数やベントナイト中での核種の拡散係数などが測定されてきた。本研究室においても、高畠によりトレーサーにトリチウム水 THOを用いた、圧密ベントナイト中の水の拡散係数の測定実験がなされた[3]。Cs+やSr2+等の陽イオンの拡散係数もトリチウム水の場合と同じ方法で他の研究者によって測定されている[4,5,6]。しかし、陽イオンの場合ベントナイトの特性からいって非常に長時間の拡散時間が必要なので、高畠が3Hで得たようなきれいなプロファイルはあまり得られていない。そこで、本研究では電気伝導度法を用いて、ベントナイト中での陽イオンの拡散係数の測定を行った。電気伝導度法は試料の電気伝導度とネルンストーアインシュタインの式から拡散係数を求める方法である。この方法は試料の電気的性質を調べるため、的確な実験方法と解析方法を用いれば、比較的容易に拡散係数を測定することができる。しかし、トレーサーを用いた実験と異なり、多くの異なるイオンが存在している場合、注目核種による影響を正確に評価することが非常に困難であるという欠点がある。本研究室で行った実験においてもそのことが報告されている[7]。ベントナイトは層間に交換性陽イオンとして、多くのNa+やCa2+などのイオンを持っているため、この方法をこのまま適用することは困難である。そこで、本研究ではベントナイト中の層間イオンを注目核種に置換したものをまず作成して、それを用いて電気伝導度法で拡散係数を測定した。また、ベントナイト中の層間イオンが変化することによる特性変化を、X線回析法を用いて、層間距離を測定することにより考察した。
東 邦夫*
PNC TJ1604 92-001, 84 Pages, 1992/03
河川、湖沼あるいは海洋等、地球の表面水理系内には勿論のこと、地下水中にもフミン物質(腐植物質)がコロイド状で存在している。そのため、例えば、ネプツニウムのような非常に溶解度が低く、水中にはほとんど存在しないはずの元素が、このフミン物質に吸着してコロイド状で存在し、水中の見かけの濃度が高くなったり、水の移動と共に容易に環境中を移行することも十分に考えられる。このように、フミン物質の存在は、放射性核種の地中移行などとも密接に関係してくる可能性があり、近年、その重要性が深く認識されるようになってきている。本報告書の第一部には、このフミン物質に関する基礎的な実験的研究を行った我々の結果について報告する。第二部に於いては、ベントナイトとその変質によって生成するイライト中の水の拡散係数の測定結果について報告する。圧密ベントナイトが、核種の移行に対して示す大きな遅延効果は、水を溶媒として、その中に存在する溶質がベントナイトに吸着することによるものであり、溶質は水という溶媒の中で動き、移行する。したがって、溶媒たる水自身が、圧密ベントナイト中で、どのように束縛された状態にあるか調べておくことは、ベントナイト中に於ける放射性核種の遅延効果を理解する上で、基本的な重要性をもっているのである。
東 邦夫*
PNC TJ1604 91-002, 71 Pages, 1991/03
我が国においては、いずれの地域においても地下水レベルが高く、したがって、深地層処分の処分場は、地下水によって飽和している地層中に建設することを想定しておかねばならない。また、岩盤中の割れ目等も相対的に多いと言われている。このような条件下にあるため、人工バリアの重要性は、他国にもまして強く認識されている。人工バリアシステムを構成する要素の中にあって、放射性核種の収着等による移行の遅延及び移行率の制限並びに止水等の作用を担っているベントナイトに期待されているところは、極めて大きいと言わざるを得ない。しかし、熱的影響等がある場合には超長期にわたる過程で、ベントナイトが変質して行き、人工バリアシステムの一構成要素としてのベントナイトが持つ優れた特性が、かなり低下してしまうのではないかとの懸念も持たれている。このため、ベントナイトの変質により、人工バリアとしての特性がどのように変化していくかを究明することが本研究の目的である。そこで、本年度は、以下のような事柄につき実験的研究を行い、平成2年度の報告書としてまとめた。1.ベントナイトへのセシウムの吸着、2.イライトへのセシウムの吸着、3.ネプツニウム(V)のベントナイトへの吸着、4.電気伝導度法によるベントナイト中の陽イオン拡散係数の測定。本年度は、第一年度であり、しかも受託研究の手続きが完了してから2ヶ月余りしか日数がなく、装置や資材の購入入手の後の実験及び考察には十分な日数がなく、予備実験の域にとどまらどるを得なかった研究テーマもあった。それらについては、来年度以降に継続して実験することにより、研究の質の向上をはかっていく事にする。
東 邦夫*; 秦 和夫*
PNC TJ2604 87-001, 31 Pages, 1987/03
材料開発室は、高速炉の燃料被覆管及びラッパ管の主にナトリウム環境効果評価試験を、昭和45年度より行っている。これらの成果は「常陽」MK-2燃料集合体及び高速原型炉「もんじゅ」の燃料集合体の材料選定及び設計基準の策定に反映されている。本計画書は、「もんじゅ」初装荷以降及び将来の実証炉の炉心材料として、高燃焼度、長寿命化をめざした炉心材料の開発のために、昭和60年度
62年度における材料室が分担するR&Dの試験項目、目的、概要、供試材料、試験装置及びスケジュール等を記述したものである。
東 邦夫*; 中山 真一*; 有本 一*; 山田 憲和*; 森山 裕丈*
Proceedings of Migration '87, 0 Pages, 1987/00
None
磯崎 和則*; 永山 哲也*; 伊東 秀明*; 星野 勝明*; 原 邦夫*; 黒沢 瀧一*; 村上 幸義*
PNC TN941 85-164, 73 Pages, 1985/11
高速実験炉「常陽」の補機冷却系は「補機系」,「空調系」,「ディーゼル系」の3つの系統から構成されている。各系統はプラント補機全般の熱除去,格納容器床下雰囲気を含む空調関係の冷却,非常用ディーゼル発電機の冷却を行っており,いずれも地味ではあるがプラントの運転・保全上欠かせない重要な系統である。▲補機冷却系統設備は,昭和51年1月の総合機能試験から昭和60年3月の100MWt第7サイクル運転終了までに約79000時間の運転実績を得た。この間,水質の一時的な悪化による冷却系統機器の腐食の進行,補機系揚水ポンプと空調系循環ポンプの外部電源喪失後の自動起動失敗,ディーゼル系冷却塔ストレーナーの目詰りによる一時的なディーゼル発電機冷却水断(一般系電源設備の点検のためディーゼル発電機を長時間運転中)等の不具合が発生したが,いずれも運転操作管理上の適切な対応によってプラント全体に影響を及ぼす事態は回避された。▲上記の不具合に対する設備上の対応として,水質の問題については,薬品注入設備や水ろ過設備の設置,ポンプ類の自動起動の信頼性については自動起動回路の改造を実施しており,運転管理上の対応とあいまって最近は安定した運転が継続されている。▲さらに,60年度は冷却塔の交換工事を行うことによって,冷却水温度の安定制御が可能となる他,ストレーナーの目詰りの問題も解決して,冷却水の安定供給の面でも,一層の信頼性の向上が計れた。▲
伊東 秀明*; 鈴木 伸也; 永山 哲也*; 原 邦夫*; 磯崎 和則*; 星野 勝明*; 黒沢 龍一*
PNC TN941 85-27, 206 Pages, 1985/02
「常陽」の1次オーバフロー系統の運転は,昭和51年2月のナトリウム中総合機能試験に始まり,昭和58年8月の100MWt第4サイクル終了までに,約55,000時間の運転実績を得ている。この期間におけるオーバフロー系統の機能は十分に仕様を満足するものであった。一方,オーバフロー系統の戻り配管部への熱衝撃については,これを避けるための運転手法をこれまでに得た種々の知見に基づいて改良し,熱衝撃を完全に避けることができた。しかし,本運転手法は商用電源喪失で原子炉が停止した場合、その再起動に1016時間を要するため,効率的なプラント運用を考慮すれば,短時間で再起動し得る系統設備の改造が必要となろう。▲
原 邦夫*; 判治 裕尚*; 伊東 秀明*; 磯崎 和則*; 星野 勝明*; 永山 哲也*; 小澤 健二*
PNC TN941 84-117, 81 Pages, 1984/07
高速実験炉「常陽」の2次主冷却系統設備は,昭和51年1月のナトリウム初充填から,昭和56年12月の原子炉熱出力75MW第6サイクル運転終了まで約52,000時間の運転実績を得た。原子炉運転時間は約12,800時間となり,2次主循環ポンプは,約40,000時間,主送風機は,約10,000時間もの運転実績を得ることができた。この間,2次主循環ポンプ・モータブラシの損耗,主冷却器の経年変化など,貴重な運転経験となった。それ以外は特に大きな問題も無く運転する事ができた。本報告書は,2次主冷却系統設備の運転実績および2次主循環ポンプの運転実績,保修履歴,主送風機の運転実績,主中間熱交換器の2次側温度差などについてまとめた。
成瀬 雄二; 吉田 浩; 藤根 幸雄; 青地 哲男; 東 邦夫*; 藤野 清彦*; 塩沢 茂雄*
JAERI-M 7344, 203 Pages, 1977/11
ガス拡散プラントは、軽水炉用の低濃縮ウランを生産する場合でも約1,000段のカスケードを必要とし、その周辺には多くのプロセス支援設備を有する大規模な多段分離システムである。信頼性が高くて融通性に富み、かつ経済性を有するプラントを設計、建設するためには、プラントの諸特性をよく把握するとともに、ウラン濃縮プラントとしての技術的、経済的な検討、評価を行うことが重要である。本報では、カスケードの最適化法およびプラントの概略設計法を与え、ついで、1970~1972年の経済指標に準拠したコスト算出式を提案した。経済評価コードを用いて数多くのケーススタディを行うことにより、技術的、経済的諸因子のプラント経済性に及ぼす影響を明らかにした。
成瀬 雄二; 丸山 庸一郎; 青地 哲男; 東 邦夫*; 山崎 博*; 大藤 芳久*
JAERI-M 6272, 58 Pages, 1975/10
ガス拡散法によるウラン濃縮プラントは、拡散筒、熱交換器、軸流圧縮機など主要コンポーネントの組合せを1段とし、これを約千段程度カスケードに配列した大規模な多段分離システムである。従って、プラントの設計、建設、運転にあたっては、あらかじめプラントの静特性と動特性を確実に把握し、その最適化をはからなければならない。本報では、構成が単純で取扱いも比較的容易な方形カスケードについて非定常特性を明らかにするために、基礎方程式を誘導し、分離作業量が約8750ton-SWU/yrのプラントを想定して、下記の項目を検討した。(1)運転開始から定常状態に到達するまでの過渡状態の解析(スタートアップの検討)(2)定常状態にあるプラントシステム(カスケード)の1部の除外および挿入に関する解析(カスケードの1部が故障した場合の検討)
下川 純一; 東 邦夫*; 大石 純*
化学工業, 29(6), p.395 - 397, 1965/00
抄録なし
Li, Y.; 東 喜三郎*; 長谷川 邦夫
no journal, ,
Flaws due to stress corrosion cracking have been detected in stainless steel or nickel-based alloy dissimilar metal weld joints of piping systems in nuclear power plants. Generally, stainless steel and nickel-based alloy are ductile materials with high toughness, and the failure mode of flawed pipes made of ductile materials is expected to be net-section plastic collapse. Failure bending moment of a ductile pipe containing a circumferential flaw is predicted using the net-section stress approach according to ASME Code Section XI as a limit load criterion. However, in the current code, the failure bending moment can only be adopted for a pipe containing a single circumferential flaw with constant depth, although many flaws detected actually are multiple flaws, and the flaw shapes are generally complicated. In this study, a failure estimation method for pipes containing multiple circumferential flaws with complicated shapes was proposed. Furthermore, failure experiments were performed for 8-inch diameter Schedule 80 stainless steel pipes containing two circular circumferential flaws. The failure bending moments obtained from the experiments were compared with the estimated results. Based on the experimental results, it was concluded that the proposed failure estimation method satisfactorily represents the failure behavior of the pipes and can be applied in engineering application.
