報告書番号

O20002

タイトル（和文）

原子力発電所の配管系の地震フラジリティ評価における損傷モードと評価方法の影響

タイトル（英文）

Effect of Failure Modes and Evaluation Methods on Fragility Results in Seismic Fragility Evaluation of Piping Systems in Nuclear Power Plants

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
地震PRAにおける配管系の地震フラジリティ評価では、多くの場合、損傷モードにギロチン破断を想定し、評価方法にはSeparation of Variable Method（以下、「SOV法」と呼ぶ）が用いられている。しかし、配管系の振動試験において、損傷モードはエルボ配管に生じる疲労であることが確認されている。また日本原子力学会標準ではSOV法以外にも「現実的耐力と現実的応答による方法」（以下、「詳細法」と呼ぶ）などの評価方法が規定されているが、評価方法がフラジリティ評価結果におよぼす影響は明らかではない。

目　　的
エルボ配管にギロチン破断が生じるか検証するとともに、損傷モードや評価方法が配管系の地震フラジリティ評価結果におよぼす影響を明らかにする。

主な成果
1. エルボ配管におけるギロチン破断の可能性検証
内圧10 MPaを付与した炭素鋼STPT410製のエルボ配管試験体2体に対して、2倍勾配法から求めた塑性崩壊時の変位を超える閉方向変位（-900 mm）および開方向変位（209 mm）を与えたが、エルボ配管にギロチン破断は生じなかった。また、浸透探傷試験により、エルボ配管の内外面に表面亀裂が生じていないことも確認した。更なる変位を与えた場合、ギロチン破断の可能性は否定できないが、地震時の荷重は交番載荷であり、単調に一方向に変位が増加することは生じにくい。したがって、地震発生時には、フラジリティ評価で想定されているようなギロチン破断の発生可能性は低く、交番載荷による疲労が支配的な損傷モードだと考えられる。
2. 損傷モードおよび評価法が地震フラジリティにおよぼす影響評価
既往の配管系振動試験を対象として、損傷モードにギロチン破断を想定した場合と、疲労を想定した場合の地震フラジリティ評価を実施した。ギロチン破断については、詳細法とSOV法の2通りの方法で評価した。試験では同じランダム波加速度を14回配管系に与えた際に疲労による貫通亀裂が生じている。損傷モードに疲労を想定することで、ギロチン破断を想定した場合に比べ、加速度中央値が増加した。また、損傷モードにギロチン破断を想定した場合の詳細法とSOV法の結果を比較すると、詳細法を用いることで加速度中央値が増加した。

今後の展開
損傷指標の設定や非線形応答の考慮の方法の更なる精緻化を進めるとともに、より実機に近い条件における、疲労を想定したフラジリティ評価を行う。

概要 （英文）

In most cases, the failure mode of piping for seismic fragility assessment is assumed as guillotine break. But some reports indicate that the failure mode of piping system is fatigue. The failure point was the elbow subjected to in-plane bending. In this study, whether the guillotine break is caused at elbow subjected to in-plane bending was investigated by static displacement tests. Two elbow pipe specimens made from STPT410 were used in the tests. Open displacement and close displacement were applied to the specimens respectively. But guillotine break assumed as failure mode in seismic fragility assessment was not observed. In order to verify the effect of the failure modes on seismic fragility assessment, the fragilities were assessed for the two cases in which the failure mode was assumed as guillotine break or fatigue. The shaking table tests for carbon steel piping system conducted by National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience in Japan were used as assessment objective. In the test, random wave acceleration with a maximum acceleration of 1.88 G was applied to piping system 14 times. Then the fatigue crack was occurred at elbow. The fragility results in which fatigue was assumed as failure mode were improved compared to the results in which guillotine break was assumed as failure mode. In the case of guillotine break, Detail Method and Separation of Variable Method were used as fragility method. Detail method can take into account non-linear response. The fragility results evaluated by Detail method were improved compared to the results evaluated by Separation of Variable Method.

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