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Satmoko, A.*; 浅山 泰
JNC TN9400 99-035, 37 Pages, 1999/04
本研究ではFortranを用いた解析により、高速炉条件を模擬して550のナトリウム中で行われた単軸クリープ試験結果をシミュレートし、浸炭が316FRのクリープ挙動に及ぼす影響を評価した。解析は試験と同様に、2段階で実施した。第1段階として、クリープ試験の直前に負荷される降伏応力よりも大きい荷重あるいは応力を弾塑性挙動で模擬した。第2段階では負荷荷重が一定に保たれクリープが生じる。断面減少により応力が増加するため、塑性成分も考慮する必要がある。これを、弾塑性クリープ挙動を用いて模擬した。時間の経過とともに浸炭が生じるが、これは経験的式により評価した。浸炭により、降伏応力の増加、クリープひずみ速度の減少およびクリープ破断強度の増加が生じる。このようにして作成したモデルにより、ナトリウム中クリープ試験のシミュレーションを行うことができる。表層近傍の材料では浸炭が生じると、材料特性が変化し、応力分布が一様でなくなる。これにより応力集中が生じ、損傷を受ける。損傷クライテリアを導入することにより、き裂発生およびき裂進展の評価が可能となる。高応力では、クリープ強度ではなく引張り強さが破損クライテリアとなる。しかし、低応力では、クリープ強度が破損クライテリアとなる。この結果、高応力では、ナトリウム中クリープ破断時間は大気中よりも短い予測となるが、26kgf/mm2乗以下の応力では、ナトリウム中クリープ破断時間は大気中と等しいかやや長い予測となる。定量的には、浸炭の影響は、550では大きくない。この結果は試験と良く一致した。
小峰 龍司*; 平野 正敦*; 小圷 亨; 大西 嘉彦*; 二瓶 勲*
PNC TN9410 89-148, 158 Pages, 1989/10
高速原型炉「もんじゅ」における構造材料に及ぼすナトリウム環境効果評価法の妥当性検証並びに大型炉計へ向けての評価法の高度化のためのデータ取得を目的として、「もんじゅ」一次、二次系を模擬した2つのナトリウムループ中に、SUS304とSUS316及びSUS304と2 1/4CR1MO鋼(NT)をそれぞれ400
600で10,000時間浸漬した。また比較のため不活性ガス中で同一時間の熱時効効果を与え、その上で同一温度でナトウム中疲労試験を実施した。得られた結果を以下に示す。ナトリウム浸漬材と熱時効材の疲労寿命は、各鋼種とも差は認められず、受け入れ材の疲労寿命とほぼ同等であることが認められた。SUS304、SUS316のナトリウム浸漬材のナトリウム中疲労試験後の試験片表面で約0.2Wt%程度の浸炭を示した。一方21/4Cr-1Mo鋼では、500で若干脱炭傾向を示した。しかし、疲労寿命に及ぼす影響は小さかった。比較のために実施したナトリウム浸漬材及び熱時効材の大気中試験の結果から、受け入れ材の大気中疲労と差はなく、ほぼ同等の寿命を有していた。これらから疲労寿命は試験片の履歴よりも、疲労試験雰囲気の影響が顕著であることがわかった。
瀬下 一郎; 鵜飼 重治; 野村 茂雄; 鹿倉 栄
PNC TN9410 89-122, 47 Pages, 1989/08
燃料要素は通常運転時及び運転時の異常な過渡変化時において、被覆管の健全性が確保されなければならない。このうち冷却能力低下型事象においては、内圧による被覆管のクリープ破損を防止する観点から、「もんじゅ」では被覆管最高温度を830以下に制限している。本評価では、「もんじゅ」に採用される55年度試作20%CW SUS316鋼(改良SUS316鋼)について最近までに得られている急速加熱試験結果を用いて、Larson-Miller Parameter Life Fraction法による破損予測手法を適用することにより、より合理的な被覆管制限温度を設定した。本手法は異なる温度上昇率のデータを統一的に評価できるものであり、また照射による破損温度の低下を見積ことができる。本検討の結果、「もんじゅ」条件下における被覆管最高温度制限値は966になり、これまでの制限値830の保守性を確認するとともに、この値は冷却能力低下型事象において、被覆管の焼損防止(冷却材沸朕防止)の観点から定められている制限値920を上回り、評価上ナトリウムの沸騰防止の制限値がクリティカルな因子になることが判明し、許容設計限界に係る制限温度の大幅な合理化の可能性を示すことができた。
