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論文

Effects of ballooning and rupture on the fracture resistance of Zircaloy-4 fuel cladding tube after LOCA-simulated experiments

湯村 尚典; 天谷 政樹

Annals of Nuclear Energy, 120, p.798 - 804, 2018/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

To investigate the relationship between the fracture resistance of a cladding tube and the amount of deformation of the cladding tube due to ballooning and rupture during a loss-of-coolant accident (LOCA), four-point-bending tests were performed using non-irradiated Zircaloy-4 cladding tubes which experienced a LOCA-simulated sequence (ballooning, rupture, high temperature oxidation and quench). According to the obtained results, it was found that the maximum bending stress of the cladding tube after the LOCA-simulated sequence, which was defined as the fracture resistance, correlated to the average thickness of prior-$$beta$$ layer in the cladding tube. Based on the average thickness of prior-$$beta$$ layer, the fracture resistance of the cladding tube with ballooning and rupture was expressed as functions of isothermal oxidation time and temperature and the maximum circumferential strain on the cladding tube.

論文

台形断面をもつ真直はりを利用する3Y-TZPの超塑性特性の評価

Wan, C.*; 小林 友和*; 本橋 嘉信*; 佐久間 隆昭*; 石原 正博; 柴田 大受

茨城大学工学部研究集報, 49, p.69 - 79, 2002/02

超塑性材料では、引張モードによる変形と圧縮モードによる変形で内部摩擦力の寄与の有無により変形特性が異なる。この引張と圧縮側の超塑性特性の違いを調べる方法として、台形状横断面を有する真直はりを用いる方法を提案した。本報告では、台形状横断面を有する真直はりの4点曲げ変形に対する解析的検討結果及び、台形状横断面を有する真直はりを用いた実測結果を述べる。解析では、台形断面を有する真直はりの上下面を換えて曲げ変形を与えた際の荷重比,たわみ速度あるいは一定のたわみ速度に到達する時間の比から、引張側と圧縮側の変形応力の違いが評価できることを示した。また、実験では、3Y-TZP材を用いた台形断面を有する真直はりの超塑性発現条件下での曲げ試験により、一定ひずみ速度下で圧縮の変形応力が引張の変形応力よりも大きいことを示した。

論文

Mechanical properties of oxidation-resistant Sic/C compositionally graded graphite materials

中野 純一; 藤井 貴美夫; 山田 禮司

Journal of the American Ceramic Society, 80(11), p.2897 - 2902, 1997/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:52.84(Materials Science, Ceramics)

CVD SiC被覆層、SiC/C傾斜層、及び黒鉛基材を有する開発SiC/C傾斜組成黒鉛材料の機械的性質を室温での曲げ、圧縮、及び硬さ試験により調べた。SiC/C傾斜層は作製することにより、曲げ及び圧縮強度に及ぼす影響は、小さいものであったけれども、その比表面積は、SiC/C傾斜層中のSi濃度の増加とともに増加した。CVD SiC被覆層を有する試料では、SiC/C傾斜層の有無と無関係に曲げ強度を黒鉛の約2倍の値に向上させた。良好な耐酸化特性を有する開発SiC/C傾斜組成黒鉛材料の機械的性質を表面状態、気孔率、及び硬さの項目で検討した。

論文

Recent R&D activities on plasma facing components at JAERI

佐藤 和義; 鈴木 哲; 荒木 政則; 中村 和幸; 渡邊 和弘; 横山 堅二; 大楽 正幸; 奥村 義和; 小原 祥裕; 秋場 真人

16th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering (SOFE '95), 1, p.220 - 223, 1995/00

原研におけるITERプラズマ対向機器の設計及び工学R&Dの現状について報告する。ITERにおいてプラズマ対向機器は、プラズマからの高熱流束及び粒子負荷に対し健全性を維持しなければならない。このため、原研では炭素繊維強化炭素複合材料を用いたダイバータ試験体を用いITER加熱条件を上回る25MW/m$$^{2}$$の定常熱負荷に耐えることを実証した。また、材料研究の一環としてディスラプション条件を模擬した熱衝撃試験を実施した結果、CVD-Wを使用することに明るい見通しを得た。さらにベリリウム/銅合金接合体に対する機械試験の結果についても併せて報告する。

論文

Ductile fracture behavior of circumferentially cracked type 304 stainless steel piping under bending load

柴田 勝之; 宮園 昭八郎; 金子 正*; 横山 憲夫*

Nucl.Eng.Des., 94, p.221 - 231, 1986/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.71

原研では、LBB思想の実証試験の一環として、周方向欠陥付配管の延性破壊試験を進めている。本論文では、この配管試験計画について述べるとともに、すでに試験を完了した6インチ口径SUS304鋼管の試験結果について論じている。SUS304鋼管の試験では、周方向に未貫通または貫通欠陥を付加した配管試験体を用いて高コンプライアンスまたは低コンプライアンス条件で曲げ試験を行い、配管の破壊挙動を調べた。得られた試験結果を用いて、J積分Tクライテリオンの適用性や実断面応力基準の適用性を検討した。さらに、LBB条件を考慮した許容欠陥評価法について検討した。

報告書

Bowing Test of HTGR Graphite Sleeve; Out of Pile Heat-up Experiment and Bending Test

衛藤 基邦; 藤崎 勝夫; 依田 真一; 奥 達雄

JAERI-M 84-130, 40 Pages, 1984/07

JAERI-M-84-130.pdf:1.27MB

高温ガス実験炉炉心部用黒鉛IG-11及びH451製スリーブの円周方向に温度差を与える装置を試作し、温度差とスリーブ湾曲量の関係を調べた。また、スリーブ試験体に拘束下で温度差を与え、発生応力あるいは曲げモーメントを測定した。実験データを、はりの曲りの弾性論によって解析した。スリーブ試験体の曲げ試験の結果、拘束下で発生する曲げモーメントは、しけんたい破断時のモーメントよりはるかに小さく、円周方向温度差200度の場合でも破断モーメントの1/3程度であることが明らかになった。

口頭

Four point bend test results of ballooned cladding tubes

湯村 尚典

no journal, , 

Fuel safety during long-term cooling following a LOCA sequence has been a key issue since the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. In order to investigate effects of ballooning and rupture on the fracture resistance of cladding tube, the relationship between the fracture resistance and the cladding deformation due to ballooning and rupture is investigated by performing four-point-bend test on non-irradiated Zircaloy-4 cladding tube specimen. As a result, the maximum bending moment at fracture decreased with increasing the maximum circumferential strain. However, the correlation between the maximum bending moment and the size of rupture opening was not clear. The oxidation and stress concentration in the region around rupture opening seemed to be more effective on the fracture position than those of the secondary hydriding within the examined conditions.

口頭

LOCA時の燃料被覆管の膨れ量と急冷後の曲げ強度との関係

湯村 尚典; 天谷 政樹

no journal, , 

LOCA時の温度履歴を模擬した条件下で膨れ破裂及び酸化させた未照射被覆管を用いて4点曲げ試験を実施した。その結果、膨れ量の増加に伴い曲げ強度が低下する傾向が見られた。これは被覆管の機械強度を左右するprior-$$beta$$相厚さが膨れ量の増加に伴い減少する影響と考えられる。また膨れ量約30%以下の領域では破裂開口部以外に荷重点もしくは支持点での破損も見られた。酸化後の被覆管の軸方向水素濃度分布を調べた結果、荷重点または支持点での二次水素化による影響と考えられるピークが観察されていることから、被覆管の曲げ強度は、膨れ量が小さくなるとprior-$$beta$$相の厚さに加え二次水素化による脆化の影響も受けるようになると考えられる。

口頭

Four point bend test results of ballooned cladding tubes

湯村 尚典

no journal, , 

膨れ破裂後、LOCA時の温度履歴を模擬した条件下で酸化させた未照射被覆管を用いて4点曲げ試験を実施した。その結果、膨れ量の増加もしくはECRの増加に伴い曲げ強度が減少することが分かった。膨れ部の金相観察を行った結果、膨れ量およびECRの増加と金属相内のprior-betaの肉厚減少に強い相関があり、過去のリング衝撃圧縮試験と同様にprior-betaの肉厚が曲げ強度に影響していることが分かった。本実験結果を基に膨れ量とECRからprior-betaの肉厚および曲げ強度の予測式を作成した。この予測式は実験結果および公開データを$$pm$$5N-m程度の精度で再現した。

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