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上平 明弘; 鵜飼 重治
JNC TN9400 2000-035, 164 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-035.pdf:3.67MB
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:0.12C-11Cr-0.5Mo-2W-0.2V-0.05Nb)は、サイクル機構が高速炉の次期炉心材料候補として開発した鋼種であり、1992年の材料強度基準(暫定案)の策定時に延性脆性遷移温度(DBTT)が評価されているが、衝撃特性において重要な特性の1つである寸法依存性、および上部棚吸収エネルギー(USE)の評価が行われていないといった課題がある。本報告では、PNC-FMS鋼および海外材のデータを用いて、USE,DBTTそれぞれにおける寸法依存性、熱時効効果、照射効果などを評価し、PNC-FMS鋼における製造時のUSEとDBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を策定した。得られた主な結果は次の通りである。(1)USEの寸法依存性は「(Bb)のn乗」(B:試験片の幅、b:試験片のリガメントサイズ)を用いて「USE=m(Bb)のn乗」(m,nは定数)の関係として適切に評価可能であること、およびPNC-FMS鋼の場合「n=1.4」となることを明らかにした。「(Bb)のn乗」における乗数「n」は、フルサイズ試験片のUSE(J)と関連付けられ、「n=1.38
10のマイナス3乗USE+1.20」の関係式が得られた。(2)DBTTの寸法依存性は「BKt」(Kt:弾性応力集中係数)を用いて適切に評価可能であり、「DBTT=p(log10BKt)+q」(p,qは定数)の関係にあることを明らかにした。PNC-FMS鋼の場合、DBTT=119(log10BKt)-160であった。(3)製造時DBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を用いて、照射後のDBTTを推定した結果、350
650
の照射温度範囲でサブサイズ試験片(幅3mm高さ10mm)のDBTTは180以下であった。
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。
石島 洋二*
PNC TJ1600 98-002, 66 Pages, 1998/02
大型2軸載荷装置を用いた円形断面坑道掘削に関する模型試験を実施して力学的擾乱を観察するとともに、新しい構成式に基づく有限要素法解析を行って両者を比較するのが本研究の目的である。本年度は平成8年度に開発した大型2軸載荷装置を模型試験に対し初めて本格的に応用し、これを用いて円形断面坑道を有する岩盤模型を載荷した。そして、装置が所期の機能を有していることを確認した。ただし、載荷2軸がなす面に垂直方向は応力0の状態になっており、最小主応力方向に一致する。このため、模型に生じる最終的な破断は期待するような載荷2軸面内で起こらないことが明らかになった。この問題の解決は次年度の課題として残されている。模型材料である支笏溶結凝灰岩のクリープ試験を実施し、模型試験における載荷時間が数時間に及ぶ場合、模型内の応力集中源となる領域では無視できない量のクリープ変形が起きる可能性を明らかにした。模型試験から有用な情報を多数引き出すためには変形の計測が重要である。このために幾通りかのひずみの計測方法を開発し、模型試験に供した。その結果、ひずみゲージは載荷の初期の段階から破壊後までの全過程の現象を捉えるには適さないことがわかった。なぜならば、載荷応力が強度破壊点に達する前後で供試体表面にき裂が発生し、これによってひずみゲージが損傷を受けて測定不能になってしまうからである。局部的な破壊に関係なく計測可能な変位計は、ひずみゲージより優れており、孔の径変化を計測する孔径変化測定器、2側面間の伸縮を計る片持ち梁式変位計は、極めて有用であることを見いだした。ピラー模型の載荷試験から、細長比が異なるだけで、破壊形態や強度、変形特性の異方性に差異が生じること、載荷応力が強度破壊点に達する直前からピラー軸に垂直な横ひずみ(伸び)が増大し、破壊後はさらに増加の割合が増すので、ピラーの横ひずみの計測はピラーの力学的状態を監視する手段として有効と考えられることなどが明らかになった。
野上 嘉能; 飯村 直人; 宮本 寛; 小幡 真一; 上村 勝一郎
PNC TN8410 96-214, 36 Pages, 1996/07
FBR用中空ペレットは、FBRの炉心性能の高度化を目指して開発されている。動燃では、照射試験燃料としての中空ペレット製造経験を有しているものの、ドライバー燃料規模の量産経験が無い。中実ペレット製造法と異なるのは、成形時に中空コアロッドが必要となる点であり、この点を中心とした製造技術開発が求められている。プル開室においては、関係各部との調整の上、全体計画に沿った基礎技術開発基本計画(平成5年10月PNCZN841093-216)を策定し、今日までこれに沿った中空ペレット製造基礎技術開発を推進してきた。平成7年10月の「報告と講演の会」で燃料の太径化及び高線出力化による原子炉の「経済性と信頼性」向上を図る旨の報告がなされたことを契機として、MOX燃料高度化計画全体の中での中空ペレット製造技術開発計画の策定の動きが活発になってきている。プル開室においてもPu規格外品の再確定作業以降の計画立案上、現在の到達点を明らかにしておく必要があると判断した。これらの理由から、これまでプル開室で実施してきた中空ペレット製造技術開発の経過、実績及び得られた知見について整理し報告するものである。現在のところ、成形設備に用いられる中空コアロッドの開発はほぼ終了し実規模量産試験に供するところまで来たが、製造技術及び物性評価についてはUO2での造粒試験を実施した所までである。中空ペレット量産化のために、今後プル工場において実規模UO2、MOX中空ペレット量産試験を実施していくが、これと残された基礎試験(中空ペレットを製造する上で最適な造粒、成形、焼結条件の把握及び、粉末流動性評価手法の最適化など)を実施していく必要がある。
高田 昌二; 二川 正敏; 白井 浩史*; 伊与久 達夫
Proc. of the 12th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology,Vol. K; SMiRT 12, p.103 - 108, 1993/00
高温ガス炉炉床部の黒鉛構造物は地震荷重などによる配列の乱れを防ぐためにキー/キー溝構造により相互に連結される。このため、黒鉛構造物の振動特性やキー溝まわりの応力集中は、キーとキー溝間の接触挙動に支配される。そこで、キー/キー溝構造により接続された六角形黒鉛平板ブロックを使用したモデル実験と有限要素法解析コードによる接触解析により、キー/キー溝構造の接触剛性とキー溝まわりの応力分布を調べた。この結果、以下の事項を明らかにした。(1)キー/キー溝構造の等価剛性はキーとキー溝間の接触変形に起因する非線形性を示す。(2)キーとキー溝表面の表面粗さ30
mを考慮した接触解析は実験結果をよく表す。(3)キー溝底部に発生する応力集中部のひずみは、キーとキー溝端部の接触変形の影響をほとんど受けない。(4)キー/キー溝構造を有する黒鉛ブロックの振動挙動は、非線形等価剛性を用いた解析によりよく表せる。
菊地 賢司; 横堀 寿光*; 佐野川 好母; 岡本 芳三; 横堀 武夫*
日本原子力学会誌, 24(4), p.640 - 649, 1982/00
原研が開発を進めている高温ガス炉の炉心は、燃料体や可動反射体などの黒鉛ブロックにより構成される。その炉心を支持するサポートポストと黒鉛ブロックに設けられているポストシートは、部材間の相対変位をポストの微小回転により吸収するため、互いに球面接触する構造となっている。ポストとシートは、燃料体とは違って原子炉の寿命中に取り替えられることがないため、構造物としての高い信頼性が要求される。ここでは、球面接触部の弾性応力分布と応力集中係数を光弾性実験と有限要素法により二次元問題として求め、比較検討した。その結果、荷重点の応力集中係数は、エポキシと黒鉛の物性定数の違いやポストの形状によらず、E-d(1/rp-1/rs)/
gの関数として一義的に定まること。また、微小回転後の傾いたポストの場合でも鉛直なポストの集中係数とほとんど変化がないことを明らかにした。
菊地 章; 藤田 操
JAERI-M 7884, 20 Pages, 1978/09
軽水炉燃料被覆管の破損誘因としてPCI/SCC(ペレット・被覆管相互作用/応力腐食割れ)が挙げられている。破損とはクラックの伝播であり、これを解析する場合クラック先端部における応力の分布と集中を求める必要がある。高温埋込み樹脂を成形体を試料として光弾性法によってクラック入り体系における応力分布を直接観察した。その結果、応力集中の様相が明らかになった。
笠原 茂樹; 知見 康弘; 西山 裕孝
no journal, ,
CT試験片はステンレス鋼の高温水中き裂進展速度評価に広く用いられており、その機構論的な検討も重要な技術課題である。本研究では、き裂先端における酸化皮膜形成に及ぼす冷間加工の影響に着目し、溶体化と20%冷間圧延SUS316Lより製作した0.5T-CT試験片を荷重負荷あり、なしの2条件で約290
Cの高温水に浸漬し、き裂の先端に形成した酸化皮膜の詳細評価を行った。その結果、溶体化材, 冷間加工材ともき裂先端近傍にはCrリッチな酸化皮膜が形成し、その厚さは冷間加工材の方が厚かった。その理由として、冷間加工によって導入された母相の加工転位が酸素拡散経路として働き、そこにき裂先端での応力集中が重畳したため、酸化皮膜の成長が促進されたものと考えられる。一方溶体化材では粒界に沿った酸化皮膜形成が認められた。これは、溶体化材では転位密度が小さく、他の酸素拡散経路としての粒界における酸化顕在化したものと思われる。以上、き裂先端において、材料への冷間加工と荷重負荷の重畳が酸化を促進する効果を示すことを明らかにした。