報告書番号

EX21007

タイトル（和文）

監視試験における上部棚吸収エネルギーに基づくスクリーニングをミニチュアC(T)試験片を用いて実施する手法の提案

タイトル（英文）

Proposal of An Alternative Procedure using Miniature C(T) Specimen for USE-Based Screening in Surveillance Program

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
40年を超えて原子炉運転期間を延長する場合は追加の監視試験要求を満たす必要があるが、そのために必要な監視試験片に余裕がないとの懸念がある。より少ない監視試験片数で監視試験要求を満たすための方策の一つとして、1本の試験済み監視試験片から新たに最大8個製作できる板厚4 mmのミニチュアC(T)試験片（以下、Mini-C(T)試験片）の適用が期待されている。これまでに、Mini-C(T)試験片を用いて延性脆性遷移温度域での破壊靭性を評価する方法が規格化され、実機適用に向けて検討が進められている。一方で、上部棚温度域での破壊靭性評価については、通常3本程度の監視試験片を用いたシャルピー衝撃試験から得られる上部棚吸収エネルギー（USE）が68 Jを上回ることを確認するスクリーニングを実施し、それを満たさない場合には詳細評価が求められる。Mini-C(T)試験片を用いて破壊靭性試験を行うことで得られる亀裂進展抵抗曲線（J-R曲線）からUSEを推定することが出来れば、試験済み監視試験片を有効利用してスクリーニングを代替出来る可能性がある。既報[1]でJ-R曲線に基づいてUSEを推定する式を提案したが、材料ごとに予め標準的な大きさのC(T)試験片を用いて破壊靭性試験を行って式中の係数を決定しておく必要があり、監視試験への適用性が高いとは言い難かった。
目　　的
Mini-C(T)試験片を用いて得られるJ-R曲線に基づいてUSEを推定でき、材料の違いを考慮する必要が無い評価式を提案する。
主な成果
1. J-R曲線に基づいたUSE推定式の考案
照射材・非照射材を含む国産母材210データおよび溶接金属110データを対象としてUSEとJ-R曲線の相関関係について解析を行い、母材および溶接金属のそれぞれについてJ-R曲線からUSEを95%の信頼度で保守的に推定する式を考案した（表1）。評価対象の材料のJ-R曲線に基づき考案式から推定されたUSE値が68 Jを上回っていれば、USEの実力値がスクリーニング基準を上回っていると高い信頼度で判断できる。
2.推定式の検証
非照射圧力容器鋼母材4種に対して、Mini-C(T)試験片および0.5インチ厚さC(T)試験片（0.5T-C(T)試験片）、1インチ厚さC(T)試験片（1T-C(T)試験片）を用いて破壊靭性試験を実施した。試験から得られたJ-R曲線に基づき考案式を用いてUSEを推定した結果、全てのUSE推定値はUSE実測値を下回った（図1）。このことから、USE推定値で保守的にスクリーニングを実施できることを検証した。

概要 （英文）

To extend the reactor operation period beyond 40 years, additional surveillance test requirements must be satisfied by using a limited amount of surveillance specimens. One of the solutions to satisfy the surveillance test requirements with less specimen consumption is the use of a miniature C(T) (Mini-C(T)) specimen with a thickness of 4 mm. 8 of Mini-C(T) specimen can be prepared from one broken Charpy specimen. Upper shelf fracture toughness evaluation in the surveillance program instructed by JEAC4206-2016 requires the screening to verify that the upper shelf energy USE exceeds 68 J by performing Charpy impact tests normally consuming three Charpy specimens. If USE does not exceed 68 J, the detailed evaluation based on J-R curve is required. If USE can be estimated from the J-R curve obtained by performing a fracture toughness test on Mini-C(T) specimen, the USE-based screening may be alternatively examined with the consumption of only a half of broken Charpy specimen. The purpose of this study was to develop an equation to estimate the USE from the J-R curve. 210 data of Japanese base metals and 110 data of weld metals, including both irradiated and unirradiated materials, were analyzed. The two equations to conservatively estimate USE from a J-R curve for base metals and weld metals were proposed respectively. If the USE value estimated from the proposed equation is higher than 68 J, the actual USE value of the material exceeds 68 J with 95% confidence. For the verification of the proposed equations, the USE values were estimated from the J-R curves obtained for the four unirradiated PRV steel base materials. As a result, all the estimated USE values were lower than the actual USE values. Therefore, it has been demonstrated that the USE-based screening may be conservatively conducted by the proposed equations.

報告者

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