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福井 勝則*; 羽柴 公博*; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 桑原 和道
JAEA-Research 2014-020, 50 Pages, 2014/11
JAEA-Research-2014-020.pdf:2.8MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分時においては、長期にわたる坑道の安定性の評価が要求される。このため、岩石や岩盤の時間依存性挙動を把握することは、坑道の長期安定性を評価する上で重要な課題である。そこで、岩石や岩盤の時間依存性挙動を、精密な試験や観察・計測から直接的に検討する手法(現象論的方法)で解明し、岩盤構造物の長期挙動予測評価手法を開発する研究を行ってきた。本報告書は、2013年度に実施した岩石や岩盤の時間依存性挙動に関する研究をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。第2章では、1997年度から16年間継続している田下凝灰岩のクリープ試験結果について報告した。第3章では、結晶質岩の時間依存性挙動把握のためのデータの整理と分析結果について報告し、このデータの利用方法の一つの例として、時間依存性を考慮した岩盤分類について考察した。第4章では原位置試験計画の策定のため、原位置岩盤の数値解析手法の向上に関する検討を行った。
三輪 幸夫; 塚田 隆; 實川 資朗
Proceedings of 12th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors (CD-ROM), p.311 - 318, 2005/00
熱鋭敏化又は照射した316LNステンレス鋼の応力腐食割れに影響する塑性変形挙動を調べた。熱鋭敏化は1033Kで100hとし、中性子照射は473kで1dpaまで行った。これらの試験片に対して、溶存酸素を含む573Kの高温水中にて低ひずみ速度試験を行い、粒界割れ破面率と塑性変形挙動の関係を比較した。真応力-真ひずみ関係でみると、照射材でのひずみ硬化率や照射誘起応力腐食割れ(IASCC)を生じる真応力などの塑性変形挙動は、熱鋭敏化材での塑性変形挙動と同じであった。さらに、粒界割れ破面率に及ぼす歪み速度の影響も同じであった。これらの結果から、1dpa程度まで照射した試験片では、IASCCの発生機構は、熱鋭敏化材の粒界型応力腐食割れ発生機構と同様であると考えられた。
井岡 郁夫; 二川 正敏; 涌井 隆*
Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 9 Pages, 1999/00
強力中性子源のターゲット材料として考えられている液体水銀用容器は、厳しい照射損傷を受ける。この環境を模擬するため、高崎研のトリプルイオンビーム装置を用いた。イオン照射による損傷領域は試料の表面近傍なので、ナノインデンテーション法と有限要素法を組合せた損傷領域の特性評価を試みた。イオン照射は、オーステナイトステンレス鋼に対して、200
Cでシングル(Ni)及びデュアル(Ni,He)で行った。ナノインデンテーション法では、負荷時及び除荷時のイオン照射面からの圧子の押込深さと荷重(L-D曲線)を連続的に測定した。有限要素法により得られるL-D曲線が実験結果と一致するように損傷領域の構成方程式を決定した。得られた構成方程式を用いて中性子照射材(200C、18dpa)の応力-伸び曲線を有限要素法で求め、実験結果と比較し、良好な一致を得た。
大久保 誠介*
PNC TJ1602 97-004, 141 Pages, 1997/03
本研究は1994年度にはじめられた、1994年度には、空圧式クリープ試験機の改良を行った。1994年度の終わりに、稲田花崗岩を購入し、P波速度やシュミットハンマー試験などを行った。1995年度には、空圧式クリープ試験機を使用して、湿潤状態の田下凝灰岩のクリープ試験を継続的に行った。また、完全応力-歪曲線を求めるために、サーボ試験機を用いて一軸圧縮試験と一軸引張試験を行った。さらに、サーボ試験機を用いて稲田花崗岩の短期クリープ試験を行った。1995年度中に開始する予定である稲田花崗岩を用いたクリープ試験に備えて、油圧式クリープ試験機の改造をおこなった。狙いは、耐久性と安定性の向上である。特に測定装置は、完全に取り替えて新しいものとした。1996年度は、クリープ試験、圧縮試験および引張試験を行った。第2章にてクリープ試験の結果を述べる。前年度より引き続いて行った田下凝灰岩のクリープ試験では、設定したクリープ応力が一軸圧縮強度の30%と小さいにも拘わらず、2年以上経過してもクリープ歪は増加し続けた。しかしながら試験期間の中途で歪アンプが壊れてしまったので試験を中止した。1995年度に購入した砂岩を用いて短期クリープ試験を実施した。使用したのはサーボ試験機である。また、1995年度に長期の試験に耐えるように改良した油圧クリープ試験機を用いて稲田花崗岩のクリープ試験を実施した。本年度は、サーボ試験機を使用して砂岩の一軸圧縮試験、一軸引張試験を行った。試験を実施した目的は、主として完全応力-歪曲線を得るためである。また、圧裂引張試験も比較のために行った。実験結果を第3章に示す。2つの様式の周圧維持装置を検討した。一つは油圧式でもう一つは空圧式である。油圧式は従来より良く使用されたきた様式であるが、今回は長期にわたって使用されることが予測されたため計測系統の安定性と耐久性には十分留意を払って改造した。この油圧式周圧維持装置を試用してみたところ、正確な周圧制御が可能で信頼性が高いことがわかった。一方の空圧式周圧維持装置は安価であり取り扱いも簡単であるが、正確さや信頼性はやや劣ることが判明した。第4章にて検討結果を述べる。
日本混相流学会*; 三流体詳細熱流動解析コード検討専門委員会*
PNC TJ9565 94-001, 530 Pages, 1994/03
本研究では、三流体モデルに基づく混相流の数値解析技術の高度化を目的として、(1)数値計算手法の改良、(2)質量輸送の構成方程式に関する調査検討、(3)抗力と剪断応力の構成方程式に関する検討、(4)水・蒸気系及び水・空気系実験データの構築と解析、(5)環状噴霧流の実験技術に関する調査、(6)基礎方程式に関する検討が3年間にわたって実施された。その結果、支配方程式の完全な多流体モデル化、三流体モデルの数値的安定性の解明、安定性に優れた解法の確立、適切性の判定、数学的に適切で物理的にも合理的な基礎方程式系の提示、液滴付着率、発生率に関する既存の構成方程式の定量的比較検討、界面せん断力、壁面摩擦、液膜厚さの理論的評価方法の提示がなされた。また、実験解析により、現状のFIDASのモデルにより、大気圧条件下の限界熱流束を精度良く予測できること、及び水・空気系環状噴霧流の液膜厚さ、液滴流量に関しても定性的に良好に予測できることが確認された。
日本混相流学会*; 三流体詳細熱流動解析コード検討専門委員会*
PNC TJ9565 93-001, 265 Pages, 1993/04
本研究では、三流体モデルに基づく混相流の数値解析技術の高度化を目的として、1)数値計算手法の改良、2)基礎方程式の妥当性の検討、3)構成方程式の調査・検討、4)構成方程式の理論モデルの開発、5)水・蒸気系及び水・空気系実験データの解析を実施した。その結果、支配方程式の完全な多流体モデル化、三流体モデルの数値的安定性の解明、安定性に優れた解法の確立、数学的に適切で物理的にも合理的な基礎方程式系の提示、液滴発生率に関する既存の構成方程式の定量的比較検討、界面せん断力の理論的評価方法の提示がなされた。また、実験解析により、現状のFIDASのモデルにより、大気圧条件下の限界熱流束を精度良く予測できること、及び水・空気系環状噴霧流の液膜厚さ、液滴流量に関しても定性的に良好に予測できることが確認された。
日本混相流学会*; 三流体詳細熱流動解析コード検討専門委員会*
PNC TJ9565 92-001, 173 Pages, 1992/05
本研究は、三流体モデルに基づく熱流動解析の高度化を目的としている。高度化の対象は、流れのモデル、構成方程式、数値計算手法の3項目である。各項目に対して、現状の調査検討が実施された。その結果、高度化の方策を提示することができた。また、今後の構成方程式の高度化に役立つ水・蒸気系及び水・空気系実験データベースが収集された。数値計算法に関しては、計算効率を向上させるための方法が提示された。この方法により、計算速度は約20倍に向上した。
秋本 肇; 阿部 豊; 大貫 晃; 村尾 良夫
JAERI-M 91-086, 470 Pages, 1991/05
二流体モデル構成方程式に対する評価改良を広範囲に効率よく行えるようにすることを目的に、二流体モデル構成方程式評価用ドライバーコードMINI-TRACを開発した。MINI-TRACコードは、(1)一次元二流体モデルによる基礎方程式を用いている。(2)必要なコアサイズは、640kB以下であり、パーソナルコンピューターでも利用できる。(3)TRAC-PF1/MOD1コード、TRAC-BF1コード及びRELAP5/MOD2コードから取り出した3種類の構成方程式パッケージを内蔵している。(4)構成方程式ルーチンはモジュール化されているので、変更も容易であり、ユーザーがチェックしたい相関式を簡便に組み込める等の特徴を有している。本報告書はMINI-TRACコードのマニュアルであり、MINI-TRACコードで用いている基礎方程式、数値解法、MINI-TRACコードに現在組み込まれている構成方程式パッケージ及び物性値ルーチンの内容、MINI-TRACコードの使用方法、入力データの指定方法、MINI-TRACコードのプログラム構造とプログラムでの主要変数名とその内容についてまとめたものである。
横井 信*; 門馬 義雄*; 近藤 達男; 小川 豊; 倉田 有司
JAERI-M 83-138, 121 Pages, 1983/09
ハステロイXRについて、800~1000Cで最長23,600hのクリープ試験を行ない、高温構造設計のデータとして評価した。(1)延べ試験時間は31万h以上に達し、これはハステロイX系合金に関する国内最長の試験である。(2)データの統計処理で、同時許容区間の下限値を算出する等の新しい手法を用いた。(3)クリープ構成方程式、等時応力-ひずみ曲線を求めた。(4)データの統計的解析結果をもとに、ASMEの設計コードで規定されている許容応力を算出した。(5)素材の製品形状(管、板、棒)については、管材のクリープ特性が劣り、これは析出炭化物の縞状分布に起因することを確認した。(6)環境(大気とヘリウム)、試験片寸法(平行部が
3と6)等の間に有意差は認められなかった。(7)中性子照射(8.7
10
n/cm、th、60C)により、900Cの破断寿命は非照射材の約20以下に低下した。
鈴木 一彦; 武藤 康
日本機械学会論文集,A, 49(439), p.293 - 303, 1983/00
文献データを基にしてハステロイXのクリープ構成方程式を作成した。また、作成したハステロイXのクリープ構成方程式に対して感度解析を実施した。その結果、以下のことが明らかになった。(I)クリープ構成方程式が異なることによるクリープ挙動の差異は小さくなく、設計上配慮を要する。(II)ASME Boiler and Pressure Vessel Code Case N-47の基準に従って累積クリープ損傷を求める際に、クリープひずみ曲線の平均値を記述するクリープ構成方程式による非弾性応力解析結果を用いる方法は、クリープひずみ曲線のばらつきに起因するクリープ損傷量のばらつきを考慮すると、安全側な評価を与える方法とは言えない。
