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村松 壽晴; 須田 一則; 村上 諭*; 山口 彰
JNC TN9400 2000-109, 96 Pages, 2000/11
JNC-TN9400-2000-109.pdf:9.56MB
高速炉の実用化に向け、多様な作動流体を冷却材として用いた場合の検討に資するため、原子炉基本設計を左右する重要熱流動課題として、(1)自由液面揺動、(2)温度成層化、(3)サーマルストライピングおよび(4)自然対流の4項目を取上げ、作動流体としてNa、Pb-Bi合金、Co2ガスを用いた場合のそれぞれの現象の特性変化を数値解析的に検討・評価した。得られた結果は、以下の通りである。[自由液面揺動](1)Fr数を指標とした内部流動特性および自由液面特性につき、Naを作動流体とした場合とPb-Bi合金を作動流体とした場合で有意な違いは生じない。(2)液面近傍流速を指標としたガス巻込み限界につき、AQUA-VOFコードが実験結果と概ね一致する結果を与え、同コードがガス巻込み限界の1次評価に使用可能であることを確認した。[温度成層化](1)連行現象(上下層剪断渦)の発生位置は、NaあるいはPb-Bi合金を作動流体とした場合Ri数の減少とともに下流側に移動する。一方、CO2ガスの場合には、その発生位置はRi数の減少により上流側に移動する。(2)温度成層界面の解消速度は、流体物性としての熱伝導度に大きく依存した特性を示す。すなわち、CO2ガス中に温度成層界面が発生した場合には、より積極的な界面解消策を講じる必要があることを示唆している。[サーマルストライピング](1)CO2ガスを作動流体とした場合には、大きな粘性係数値と小さな熱伝導度との相乗効果によって、より下流側まで大振幅の温度揺らぎが到達する。(2)作動流体を変更した場合、温度揺らぎ振幅を評価するためにはReを一致させる必要が、温度揺らぎ周期を評価するためには流速値を一致させる必要がある。[自然対流](1)基本的に、浮力噴流挙動に準じる特性を示す。ただし、自然循環力の立ち上がりの特性は、流体の熱容量および熱伝導度の影響を大きく受ける。なお、CO2ガスの場合には、自然循環ヘッドが大きい場合のみ、液体金属の場合と同様な温度過渡特性を示す。(2)各作動流体を用いた場合のピーク温度到達時間は、Ra数一致条件の下で評価が可能である。
浅山 泰; 川上 朋広*
JNC TN9450 2000-002, 335 Pages, 1999/10
JNC-TN9450-2000-002.pdf:21.65MB
本報告書は、これまでに取得してきたSUS304鋼溶接部に対する材料試験データをまとめたものである記載したデータ点数は以下の通りである・引張試験 71点(照射有 39 無 32)・クリープ試験 77点(照射有 20 無 57)・疲労試験 50点(照射有 0)・クリープ疲労試験 14点(照射有 0)本データ集は「FBR構造材料データ処理システム(SMAT)」の帳票出力したものである。
浅山 泰; 川上 朋広*
JNC TN9450 2000-001, 1370 Pages, 1999/10
JNC-TN9450-2000-001.pdf:117.18MB
本報告書は、これまでに取得してきたSUS304鋼に対する材料試験データをまとめたものである記載したデータ点数は以下の通りである・引張試験 738点(照射有 250 無 488)・クリープ試験 434点(照射有 89 無 345)・疲労試験 612点(照射有 60 無 552)・クリープ疲労試験 200点(照射有 40 無 160)本データ集は「FBR構造材料データ処理システム(SMAT)」の帳票出力したものである。
庄子 哲雄*; 渡辺 豊*; 駒崎 慎一*; 川原 鉄士*
PNC TJ9601 96-003, 38 Pages, 1996/03
本研究では,高速炉構造用316FR鋼についてクリープ疲労損傷の非破壊検出法の開発を目的として,電気化学的手法,集中誘導型交流電位差法(ICFPD)による検討を行った。キャビティの優先的形成箇所となる粒界析出物の定量的検出を目的とし,電気化学的手法の適用性を検討した。1N KOHおよび1N H2SO4+KSCN溶液の2種類の検出電解液を用いたアノード分極曲線の計測を行った。1N KOHにおいて,粒界析出物の選択的溶解に対応するピーク電流が観察され,粒界析出物の析出量という側面からクリープ疲労損傷を検出できる見通しが得られた。また,粒界析出に伴うCr欠乏層の形成に着目した1N H2SO4+KSCN溶液を用いたアノード分極の結果から,損傷度と再活性化率とを対応づけられることが示された。集中誘導型交流電位差法(ICFPD)を用いたクリープ疲労損傷材の計測では,新材と損傷材の間に明確な差が認められた。詳細な検討は今後の課題であるが,電位差信号は,キャビティ,析出物,表面き裂等のクリープ疲労における微視的損傷因子を反映しているものと期待され,電位差の連続モニタリングによるクリープ疲労損傷検出の見通しが得られた。
加治 芳行; 井岡 郁夫; 宮本 喜晟
The 3rd JSME/ASME Joint Int. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE),Vol. 1, 0, p.363 - 368, 1995/00
核熱利用の新たな展開において、1次系と2次系冷却ガスの熱交換を行う中間熱交換器(IHX)は、高温ガス炉(HTGR)の重要機器である。その中で、特に伝熱管の構造健全性を確認することが重要である。起動停止時において、伝熱管の下部連絡管は高温ヘッダーとヘリカル管との熱膨張及び温度差による熱応力を受ける。したがって、950
Cヘリウムガス環境中において、伝熱管の寿命を評価するためにIHXの実規模モデルを用いたクリープ疲労試験を行った。また非弾性解析を用いた寿命予測を行い、以下の結論を得た。(1)4576サイクルで最内層のサポート角度が90Cの伝熱管のスタブ部と下部連絡管の間の溶接部にき裂が発生した。(2)非弾性解析により計算されたクリープ損傷を用いた寿命予測結果は、実験結果に比較して非常に保守的であった。
石川 昌幸*; 笠原 直人
PNC TN9520 93-003, 57 Pages, 1993/03
高速炉特有の熱荷重である熱応力を主体とした構造物強度データを蓄積し、高速炉用構造設計基準の基礎となる強度評価法(クリープ疲労損傷等)開発を支援するために、構造物強度データベースシステム"STAR"を開発した。 本報告書は、構造物強度データベースシステム"STAR"において、損傷値とき裂長さ等の比較に使用するき裂データ、形状データに関する入力システムの取扱説明書である。 以下に主な機能を示す。 (1)デジタイザによる供試体形状データ(R部、溶接部位等)のオンライン入力 (2)デジタイザによるき裂位置、深さの正確な入力 (3)き裂データの属性(破面状態、母材、溶金等)も容易に入力 上記の機能により、構造物強度データベースシステム"STAR"で重要なき裂データ等が正確かつ容易に入力が出来、作業の効率が図られた。
武藤 康; 羽田 一彦; 小池上 一*; 大野 信忠*
日本原子力学会誌, 33(5), p.475 - 481, 1991/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)ニッケル基の固溶強化型耐熱合金ハステロイXRの薄肉円筒試験片を用い、950C大気中で、軸力+捩り荷重によるクリープ及びクリープ疲労試験を行なった。クリープ試験の結果として、Misesの流れ則が良く当てはまること、捩り荷重下では引張り荷重下に比べボイドが十分大きく成長するまで破壊が発生せず、破断時間が長くなること、圧縮荷重下ではボイドの数、面積ともに小さく、破壊時間が著しく長いことなどが分かった。クリープ疲労試験の結果として、軸方向引張圧縮負荷に一定の捩り荷重を加えると破損繰返し数は著しく減少し、この減少量は線形損傷則による推定値と良く一致することが分かった。
武藤 康
圧力技術, 29(3), p.177 - 181, 1991/00
超高温で使用される原子力及び宇宙航空機器の構造設計基準を開発するための研究開発が、米国、独及び我国において進められている。ここで超高温とは、ASME Boiler and Pressure Vessel Design Code Sec.III,Case N-47に規定されている温度を超える温度を意味する。超高温における構造設計上の特徴について解説し、クリープ構成式、クリープ疲労損傷評価、溶接継手及びコンポーネント試験等の主要な研究課題における、主として原研において得られた研究成果について紹介する。
菊地 賢司; 辻 宏和; 西口 磯春
材料, 37(412), p.94 - 100, 1988/00
クリープ・疲労損傷評価を主眼とした「高温機器設計の現状と将来」と題する一連の講座の中で、設計の実例としてHTGRを採り上げた。
菊地 賢司; 横堀 寿光*; 二川 正敏; 武藤 康; 横堀 武夫*
日本材料強度学会誌, 21(2), p.69 - 86, 1986/00
高温ガス炉に使用されるハステロイ-XRの1073Kにおける高温クリープ・疲労重畳特性を、応力上昇時間と応力保持時間を系統的に変化させて求めた。その結果次の結論を得た。1/Ti特性は、Trによらず高温疲労の場合にほぼ一定値を示したことより、き裂発生は負荷荷重の積分面積に律速される時間依存性機構に従う。さらにこのとき、高温クリープ・疲労条件における応力繰り返し時間はクリープ損傷に対する休止効果としての意味を持つ。1/Tp特性は、Tr≧6sの高温疲労では一定値を示し、時間依存型であったが、Tr=1sでは繰り返し数依存型になっており、かつ保持時間の増加に伴い、クループと疲労の相互作用があることを示した。ここに、Tr:応力上昇時間、Ti:き裂発生時間、Tp:き裂伝播時間である。
岡本 賢幸*; 中山 雄太*; 小川 文男*; 橋立 竜太; 旭吉 雅健*; 若井 隆純; 伊藤 隆基*
no journal, ,
高速増殖炉は非常に過酷な環境となるため改良9Cr-1Mo鋼の高い耐久性が期待されているが、実機作動時に想定される非比例多軸負荷やクリープ疲労特性の影響に関した評価研究は限られているため、それらの評価手法の確立が求められている。本研究ではクリープ疲労条件下での破損機構の解明と多軸クリープ疲労寿命評価手法について提案した。
小川 文男*; 今川 裕也; 橋立 竜太; 旭吉 雅健*; 伊藤 隆基*
no journal, ,
近年、環境保護の要望が高くなっていることから火力プラントにおける起動及び停止間隔の短時間化が進められている。高速増殖炉においても、運転環境(温度,ナトリウム環境)をより厳しくすることが検討されている。改良9Cr-1Mo鋼は高温における機械的性質に優れていることから火力プラント、高速増殖炉などで使用されている。実機では、複雑な応力状態でのクリープ疲労型で使用されることから、単軸状態に比べてより損傷を受ける可能性があるため、多軸クリープ疲労寿命を測定するとともに、寿命評価法を確立する必要がある。本研究では550C大気中にて軸・ねじりの多軸クリープ疲労試験を行い、特性データを蓄積するとともに寿命評価を行った。結果については後述するが、ひずみ速度、保持時間依存性に従来とは異なる特異性が見られた。次に応力とひずみのヒステリシスループ面積に対応するひずみエネルギーを算出して寿命評価を行うとともに、同エネルギーの理論化を行い、実寿命と理論寿命の比較を行った。具体的には、比例負荷の試験で観察された特異なひずみ速度、保持時間依存性及び多軸状態を包括して評価可能な、新しいひずみエネルギーによる寿命評価法を検討した。
小川 文男*; 今川 裕也; 橋立 竜太; 若井 隆純; 旭吉 雅健*; 伊藤 隆基*
no journal, ,
550Cにて改良9Cr-1Mo鋼の引張・ねじりの多軸クリープ疲労試験を行った。ひずみ速度,保持時間依存性に関して特異性が見られ、最大応力と応力緩和の度合いに寿命が支配されることを明らかにした。ヒステリシスエネルギーを算出するとともに、非比例負荷の影響を考慮した寿命整理を行った。具体的にはヒステリシスの発現機構を検討し、硬化指数と緩和応力を考慮したエネルギー定式化を行った。寿命評価についてはこれまでに係数2.9と2.2で整理できているが、本研究ではまず係数2で整理できることを目標に検討を進めた。
