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加藤 章一; 吉田 英一; 石上 勝夫*; 矢口 勝己*
JNC TN9400 2003-108, 92 Pages, 2004/02
JNC-TN9400-2003-108.pdf:36.44MB
高クロム鋼(12Cr系鋼)は、高温強度特性、熱膨張係数及び熱伝導率等に優れていることから、実用化戦略調査研究における実用化炉の構造材料として期待されている。本研究では、12Cr系鋼のHCM12A(2001年度材)の機械的強度特性に及ぼすナトリウム環境の影響を評価することを目的に、ナトリウム中でのクリープ試験、クリープ疲労試験及び浸漬試験を実施した。ナトリウム中試験には、オーステナイト系スデンレス鋼を構成材料とするナトリウム試験装置を使用した。ナトリウム浸漬条件は、温度55
C及び溶存酸素濃度2ppm以下である。HCM12A(2001年度材)のナトリウム中におけるクリープ強度及びナトリウム中クリープ疲労強度は、加速浸炭雰囲気を含め、同一条件下の大気中と比較して有意差は認められなかった。これは、両者とも材料内部のクリープ損傷が支配的となったためと考えられる。ナトリウム中におけるクリープ及びクリープ疲労寿命は、大気中データをベースにした評価法によって予測可能と考えられる。HCM12A(2001年度材)の腐食速度は、浸漬温度550Cで最大約0.4
m/yearであり、従来材のSUS304やMod.9Cr-1Mo鋼とほぼ同等であった。また、「高速原型炉高温構造設計方針」で規定されている腐食速度式により腐食量を保守的に評価できる見通しが得られた。
加藤 章一; 桜井 方*; 吉田 英一
JNC TN9400 2003-107, 127 Pages, 2004/02
JNC-TN9400-2003-107.pdf:29.28MB
酸化物分散強化型フェライト鋼(ODS鋼)は、高温強度特性及び耐照射スエリング特性の両者に優れていることから、実用化戦略調査研究における実用化炉の長寿命燃料被覆管材料として期待されている。本研究では、国産ODS鋼の機械的強度特性に及ぼすナトリウム環境の影響を確認することを目的に、最長1万時間のナトリウム浸漬後の引張試験及びナトリウム浸漬中の内圧クリープ試験を実施した。ナトリウム浸漬はオーステナイト系ステンレス鋼で構成されるナトリウムループを用いて実施した。ナトリウム条件は、温度650と700度C、流速1
10 sup-4 m/s未満、及びナトリウム中溶存酸素濃度2ppm以下である。また、高流速下でナトリウムを介したステンレス鋼からのニッケル溶出に伴うODS鋼表面へのニッケル拡散を模擬したニッケル拡散模擬材を用いて、引張試験とアルゴンガス中内圧クリープ試験を実施した。 本試験において得られた結果を要約すると、以下のとおりである。(1)極低流速のナトリウム条件下では、700度Cの高温域まで良好な耐ナトリウム環境性を示し、引張強度及び引張破断延性に及ぼすナトリウムの影響は無視できるものと考えられる。また、極低流速ナトリウム中の内圧クリープ強度及びクリープ破断延性はアルゴンガス中と同等であり、クリープ特性に対するナトリウム環境の影響は認められなかった。(2)ニッケル拡散模擬材の引張強度は、熱時効材と同等であり、ODS鋼表層部のニッケル拡散に起因する明瞭な強度低下は生じないことを確認した。また、クリープ強度に対するニッケル拡散の影響については、現在、調査試験を継続中である。(3)ニッケル濃度分布の分析結果から、ODS鋼のニッケル拡散係数を試算した。その700度C以下では一般的なフェライト鋼よりも大きな値を示すことが分かった。
加藤 猛彦*; 浅山 泰
JNC TN9400 2003-102, 145 Pages, 2004/01
JNC-TN9400-2003-102.pdf:3.74MB
クリープ疲労破損プログラム「REAL-P Ver.1.0」(以下REAL-Pと称する)は、材料強度評価を行うREAL-A及びREAL-Dを含むMSS-REALシステムのプログラムの一つで、現在開発を進めているシステム化規格の体系の中で確率論の導入が必要になったことにより開発されたプログラムである。本書は、REAL-Pの理論的な側面とプログラミング等の技術的仕様について解説したもので、特にモンテカルロ法をはじめ確率論的破壊力学(PFM)については本プログラムの根幹となすもので詳細に記述した。
高正 英樹*; 笠原 直人; 柄谷 和輝*
JNC TN9400 2003-096, 76 Pages, 2003/12
JNC-TN9400-2003-096.pdf:4.05MB
実用高速炉では、経済性の要求から冷却ループの大容量化とループ数削減を指向しており、熱交換器が大型化する方向である。また、冷却材に液体金属ナトリウムを使用することから信頼性の高い2重伝熱管の採用が計画されており、その結果、溶接の不要な直管型となることから、伝熱管本数が増大する傾向にある。以上から、蒸気発生器は大型の2重直管型となり、耐圧設計との兼ね合いから大型球形管板が必要になる。大型球形管板を実用化するには、複雑3次元形状に対する構造解析法の確立が必要となる。従来の管板解析法は、多孔部を等価中実板に置き換えて平均的な応力を求め、それに集中係数を乗じることで孔縁のピーク応力を求めるものであった。球形管板では、最大応力が生じる外縁の孔廻りの異方性が強いことから、応力集中係数による評価精度が低下する。このため、孔廻りの詳細形状を考慮した3次元解析が望まれる。3次元解析は、外縁の孔廻りに限定した部分孔開きモデルとしても大規模になるため、通常の直接法ソルバでは計算が難しくなる。このため、大規模解析で計算効率の高くなる反復ソルバを開発し、FINASへ実装した。実用化戦略調査研究で検討されている直管型球形管板を対象として、部分孔開きモデルを作成したところ100万自由度を越す大きさとなった。反復ソルバを組み込んだFINASとPCを用いて手動トリップを想定した20ステップの熱過渡弾性応力解析を行ったところ、72時間で解析が終了した。以上から球形管板に対する3次元構造解析法の適用性が確認できた。
吉田 英一; 平川 康; 黒子 耕一*; 吉田 英一
JNC TN9400 2003-049, 119 Pages, 2003/06
JNC-TN9400-2003-049.pdf:6.54MB
実用化戦略調査研究の一環として、二次系簡素化蒸気発生器(SG)概念検討に関連して、中間熱媒体として鉛ビスマス共晶合金(PbBi合金)を使用する案が検討されている。本研究では、PbBi合金がナトリウム(Na)系内へ漏えいした際に生じるPbBi合金とNaとの反応状況やその反応生成物の基礎特性について実験的に把握した。