報告書番号

Q05002

タイトル（和文）

軽水炉配管材の破壊靭性異方性の評価と維持規格の合理化に対する提言

タイトル（英文）

Study on Anisotropy of Fracture Toughness for Light Water Reactor Piping Materials and Recommendation for Rationalized Fitness-For-Service Rule

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

軽水炉配管の欠陥評価を行うにあたり，破壊発生の有無に対する判断指標として破壊靭性が必要とされる．破壊靭性は対象材料の破壊試験により直接得るのが普通であるが，実機構造機器の評価に際しては，靭性の異方性をいかに考慮すべきか，また採取可能な試験片が寸法要求を満足できない場合にどう対応するかが問題となる．本研究では，代表的な軽水炉配管材三種を対象としたサブサイズ，フルサイズシャルピー衝撃試験，およびC(T)試験を実施し，破壊靭性には若干の異方性があるものの，その影響は当初懸念されたほど大きくはないことを確かめた．また，破壊靭性の異方性と金属組織との関連について検討した．さらに，異方性を考慮した破壊靭性の予測方法について検討し，破壊靭性の指標としてき裂進展量1 mmに対応するJ積分が有力であること，その値はシャルピー試験より得られる上部棚吸収エネルギから保守的に換算できることを示した．

概要 （英文）

In the regime of the flaw evaluation for Light Water Reactor piping, fracture toughness is the essential index to judge whether fracture occurs under a given condition. Fracture toughness is inherent property in specific materials, therefore, it can be obtained through fracture tests. When we consider the evaluation for actual components, two problems to be resolved arise; one is the probable anisotropy of fracture toughness, and the other is the requirement of specimen size to assure the validity of fracture toughness. Both understanding of the anisotropy of fracture toughness and rational evaluation procedure of fracture toughness based on conventional Charpy test results afford the key to determine fracture toughness for the flaw evaluation. In this study, the existence of the anisotropy of fracture toughness was experimentally examined for typical Light Water Reactor piping materials. The main results are as follows: - The existence of the anisotropy of fracture toughness was experimentally ascertained from sub-size Charpy impact tests, full-size Charpy impact tests, and C(T) tests. However, the degree of anisotropy was not significant than it was concerned. - Crystal orientation was isotropic in all of the materials, which does not affect the anisotropy of fracture toughness. Meanwhile, so-called ferrite band structure in carbon steel piping materials might have some effect on the anisotropic fracture toughness. - J-integral value corresponding to the crack extension of 1 mm is effective index of fracture toughness, and it can be converted from the upper shelf energy obtained from conventional Charpy tests.

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