JPH0634786A - 軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置 - Google Patents
軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置Info
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- JPH0634786A JPH0634786A JP4188363A JP18836392A JPH0634786A JP H0634786 A JPH0634786 A JP H0634786A JP 4188363 A JP4188363 A JP 4188363A JP 18836392 A JP18836392 A JP 18836392A JP H0634786 A JPH0634786 A JP H0634786A
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】軽水型原子炉内構造物ように、腐食環境にある
構造物の応力腐食割れによる材料の余寿命を、亀裂進展
速度式を用いて、精度の良く推定する方法を提供するこ
とができる。 【構成】原子炉内の構造物の余寿命を推定したい部分に
ついて、その部分の炉水中の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過
酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）をモニター
あるいは推定し、それらの値を用いて、余寿命を推定し
たい部分に存在すると想定した亀裂について、応力腐食
による亀裂の進展速度を求め、その亀裂の進展速度か
ら、亀裂が予め定めた限界値に達するまでの時間を計算
して、これを余寿命とする。
構造物の応力腐食割れによる材料の余寿命を、亀裂進展
速度式を用いて、精度の良く推定する方法を提供するこ
とができる。 【構成】原子炉内の構造物の余寿命を推定したい部分に
ついて、その部分の炉水中の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過
酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）をモニター
あるいは推定し、それらの値を用いて、余寿命を推定し
たい部分に存在すると想定した亀裂について、応力腐食
による亀裂の進展速度を求め、その亀裂の進展速度か
ら、亀裂が予め定めた限界値に達するまでの時間を計算
して、これを余寿命とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水型原子炉を構成す
る材料のように、腐食環境に接する材料の余寿命推定方
法に係り、特に、環境助長割れによる損傷防止や余寿命
延長に用いるのに適した余寿命推定方法に関する。
る材料のように、腐食環境に接する材料の余寿命推定方
法に係り、特に、環境助長割れによる損傷防止や余寿命
延長に用いるのに適した余寿命推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉内で用いられる機器及び構造物の
損傷は、人身にかかわる重大な事故を招く可能性のある
ことから、損傷を防止する技術に関して多くの検討がな
されている。さらに現在、原子炉内の構造物の有効利用
を図るため、その寿命をできるだけ延長させようとする
方向にあり、原子炉内の構造物を損傷させることなくな
るべく長く稼動する技術が強く望まれている。
損傷は、人身にかかわる重大な事故を招く可能性のある
ことから、損傷を防止する技術に関して多くの検討がな
されている。さらに現在、原子炉内の構造物の有効利用
を図るため、その寿命をできるだけ延長させようとする
方向にあり、原子炉内の構造物を損傷させることなくな
るべく長く稼動する技術が強く望まれている。
【０００３】特に、原子炉内等の腐食環境に接する構造
物においては、環境によって低い応力で亀裂が発生し、
進展する応力腐食割れ（以下、ＳＣＣと称す。）が問題
となる。このＳＣＣは、外見上ほとんど変化がなく、徐
々に進行するために検知するのが困難である。また、原
子炉の定期的な点検の際に、ＳＣＣの恐れのある個所を
一つ一つ調べていたのでは長時間を要するため、非能率
的である。このため、原子炉内の構造物の余寿命を精度
良く推定する手法が望まれている。
物においては、環境によって低い応力で亀裂が発生し、
進展する応力腐食割れ（以下、ＳＣＣと称す。）が問題
となる。このＳＣＣは、外見上ほとんど変化がなく、徐
々に進行するために検知するのが困難である。また、原
子炉の定期的な点検の際に、ＳＣＣの恐れのある個所を
一つ一つ調べていたのでは長時間を要するため、非能率
的である。このため、原子炉内の構造物の余寿命を精度
良く推定する手法が望まれている。
【０００４】ＳＣＣは、材料、環境及び応力の３つの要
因がからんだ現象である。このうち、原子炉内の構造物
に多く用いられるステンレス鋼のＳＣＣの場合、上述の
３つの要因のうちの材料因子については粒界でのＣｒ欠
乏によるいわゆる鋭敏化によることがわかっている。ま
た、力学因子のうち亀裂進展に関しては応力拡大係数に
より整理されることがわかっている。これらに対し環境
因子は複雑で、どのようなパラメータを用いて良いのか
現在も検討がなされている。従って、実機の環境に直
接、亀裂の進展を測定するセンサーを入れたり、水質を
モニターしながら余寿命を推定することが試みられてい
る。
因がからんだ現象である。このうち、原子炉内の構造物
に多く用いられるステンレス鋼のＳＣＣの場合、上述の
３つの要因のうちの材料因子については粒界でのＣｒ欠
乏によるいわゆる鋭敏化によることがわかっている。ま
た、力学因子のうち亀裂進展に関しては応力拡大係数に
より整理されることがわかっている。これらに対し環境
因子は複雑で、どのようなパラメータを用いて良いのか
現在も検討がなされている。従って、実機の環境に直
接、亀裂の進展を測定するセンサーを入れたり、水質を
モニターしながら余寿命を推定することが試みられてい
る。
【０００５】従来の軽水炉については、炉内に亀裂進展
のセンサー、腐食電位センサーおよび導電率センサーを
挿入することにより、主にオーステナイトステンレス鋼
構造物のＳＣＣ亀裂進展速度を推定し、その亀裂が、限
界亀裂に達する時間を求めて対象となる構造物の余寿命
を推定しようとする試みがなされている。この試みは、
例えば、F.P.Ford et al, Paper presented to Forth I
nternational Symposium on Environ-mental Degradati
on of Materials in Nuclear Power Systems-WaterReac
tors, August 6-10, 1989, Jeykll Island, Gorgiaに記
載されている。
のセンサー、腐食電位センサーおよび導電率センサーを
挿入することにより、主にオーステナイトステンレス鋼
構造物のＳＣＣ亀裂進展速度を推定し、その亀裂が、限
界亀裂に達する時間を求めて対象となる構造物の余寿命
を推定しようとする試みがなされている。この試みは、
例えば、F.P.Ford et al, Paper presented to Forth I
nternational Symposium on Environ-mental Degradati
on of Materials in Nuclear Power Systems-WaterReac
tors, August 6-10, 1989, Jeykll Island, Gorgiaに記
載されている。
【０００６】このFordとAndresenによる文献において、
鋭敏化されたステンレス鋼の亀裂進展速度Ｖｔ（ｍｍ／
ｓｅｃ）は、半経験的に数１で与えられる。
鋭敏化されたステンレス鋼の亀裂進展速度Ｖｔ（ｍｍ／
ｓｅｃ）は、半経験的に数１で与えられる。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここに、ε'ctは亀裂先端のひずみ速度を
表し、ステンレス鋼に一定荷重が加わっている場合にお
いては亀裂長さａび応力σより決まる応力拡大係数Ｋ
（Ｋ＝Ｆσ√ａ、Ｆ：予め与えられる形状係数）の函数
として数２で与えられる。
表し、ステンレス鋼に一定荷重が加わっている場合にお
いては亀裂長さａび応力σより決まる応力拡大係数Ｋ
（Ｋ＝Ｆσ√ａ、Ｆ：予め与えられる形状係数）の函数
として数２で与えられる。
【０００９】
【数２】
【００１０】また、数１および数２において、ｎは、数
３で表されるように、亀裂の先端部を模擬した環境で
の、亀裂の進展により生じる金属新生面の溶解電流密度
ｉの時間ｔの変化の勾配で実験的にもとめることがで
き、材料の鋭敏化度及び環境によって決まる定数であ
る。
３で表されるように、亀裂の先端部を模擬した環境で
の、亀裂の進展により生じる金属新生面の溶解電流密度
ｉの時間ｔの変化の勾配で実験的にもとめることがで
き、材料の鋭敏化度及び環境によって決まる定数であ
る。
【００１１】
【数３】
【００１２】ここに、ｉ0は基準時間ｔ0での溶解電流密
度である。
度である。
【００１３】数３において、ｎの環境因子としてFordと
Andresenは、腐食電位及び導電率を用いている。しか
し、腐食電位には、センサーの安定性やその構造の違い
などによる測定のバラツキが生じるため、実構造物の余
寿命を精度良く推定するのは困難である。また、腐食電
位により亀裂進展速度が支配されていることの根拠も立
証されているわけではない。
Andresenは、腐食電位及び導電率を用いている。しか
し、腐食電位には、センサーの安定性やその構造の違い
などによる測定のバラツキが生じるため、実構造物の余
寿命を精度良く推定するのは困難である。また、腐食電
位により亀裂進展速度が支配されていることの根拠も立
証されているわけではない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように腐食電位
に基づく軽水炉環境における現状の応力腐食割れ（ＳＣ
Ｃ）の余寿命推定技術では、腐食電位を精度良く測定す
ることが困難であるために、構造物のＳＣＣ余寿命を精
度良く推定することがむづかしかった。
に基づく軽水炉環境における現状の応力腐食割れ（ＳＣ
Ｃ）の余寿命推定技術では、腐食電位を精度良く測定す
ることが困難であるために、構造物のＳＣＣ余寿命を精
度良く推定することがむづかしかった。
【００１５】本発明は、亀裂進展速度式を用いて、応力
腐食割れによる材料の余寿命を精度の良く推定する方法
を提供することを目的とする。
腐食割れによる材料の余寿命を精度の良く推定する方法
を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】我々は、原子炉内の炉水
を種々に模擬した環境下における亀裂進展の試験を行っ
た結果、炉水の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度
（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、亀裂進展速度
をより精度よく推定する方法を見出した。
を種々に模擬した環境下における亀裂進展の試験を行っ
た結果、炉水の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度
（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、亀裂進展速度
をより精度よく推定する方法を見出した。
【００１７】従って、上記目的は、原子炉内の構造物の
余寿命を推定したい部分について、その部分の炉水中の
溶存酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）およ
び導電率（μ）をモニターあるいは推定し、それらの値
を用いて、余寿命を推定したい部分に存在すると想定し
た亀裂について、応力腐食による亀裂の進展速度を求
め、その亀裂の進展速度から、亀裂が予め定めた限界値
に達するまでの時間を計算して、これを余寿命とするこ
とで達成できる。
余寿命を推定したい部分について、その部分の炉水中の
溶存酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）およ
び導電率（μ）をモニターあるいは推定し、それらの値
を用いて、余寿命を推定したい部分に存在すると想定し
た亀裂について、応力腐食による亀裂の進展速度を求
め、その亀裂の進展速度から、亀裂が予め定めた限界値
に達するまでの時間を計算して、これを余寿命とするこ
とで達成できる。
【００１８】応力腐食による亀裂の進展速度は、亀裂進
展を記述する上述の数１中のパラメータと、酸素，過酸
化水素および導電率との関係をベースに、数１によりあ
らかじめ求めておいた関係とを用いて求める。特に、酸
素と過酸化水素については、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化
水素濃度（Ｈ2Ｏ2）の半分を加えた実効溶存酸素濃度
（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2／２）を求め、これを用い
て亀裂進展速度を整理することができる。
展を記述する上述の数１中のパラメータと、酸素，過酸
化水素および導電率との関係をベースに、数１によりあ
らかじめ求めておいた関係とを用いて求める。特に、酸
素と過酸化水素については、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化
水素濃度（Ｈ2Ｏ2）の半分を加えた実効溶存酸素濃度
（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2／２）を求め、これを用い
て亀裂進展速度を整理することができる。
【００１９】また、原子炉内の構造物の余寿命を推定し
たい部分について、その部分付近の炉水中の〔Ｏ2〕eff
を求めるには、余寿命評価したい構造物の存在する位置
あるいはそことの実効酸素濃度の対応関係があらかじめ
わかっているか、あるいは、推定可能な炉内位置に、セ
ンサを接続した試験片を入れる。そして、その試験片の
亀裂進展速度をセンサにより求めて、試験片を入れた部
分の実効溶存酸素濃度を推定する。その、試験片を入れ
た部分の実効溶存酸素濃度に基づき、予めわかっている
対応関係または推定により、当該構造物の存在する位置
における実効溶存酸素濃度を求める。試験片には、あら
かじめ亀裂を入れ、さらに負荷をかけて、炉内に入れ
る。
たい部分について、その部分付近の炉水中の〔Ｏ2〕eff
を求めるには、余寿命評価したい構造物の存在する位置
あるいはそことの実効酸素濃度の対応関係があらかじめ
わかっているか、あるいは、推定可能な炉内位置に、セ
ンサを接続した試験片を入れる。そして、その試験片の
亀裂進展速度をセンサにより求めて、試験片を入れた部
分の実効溶存酸素濃度を推定する。その、試験片を入れ
た部分の実効溶存酸素濃度に基づき、予めわかっている
対応関係または推定により、当該構造物の存在する位置
における実効溶存酸素濃度を求める。試験片には、あら
かじめ亀裂を入れ、さらに負荷をかけて、炉内に入れ
る。
【００２０】また、さらに求めた余寿命を基に、当該構
造物が所定の余寿命以上になるように当該構造物の存在
する位置における等価溶存酸素濃度を炉水中に水素を注
入し制御することにより、軽水炉構造材の損傷を防止す
る軽水炉プラントの水質管理を行なうことも可能であ
る。
造物が所定の余寿命以上になるように当該構造物の存在
する位置における等価溶存酸素濃度を炉水中に水素を注
入し制御することにより、軽水炉構造材の損傷を防止す
る軽水炉プラントの水質管理を行なうことも可能であ
る。
【００２１】
【作用】本発明は、炉水の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過酸
化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、亀
裂進展速度を推定し、この亀裂進展速度から、亀裂が予
め定めた限界値に達するまでの時間を計算して、これを
余寿命とするものである。
化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、亀
裂進展速度を推定し、この亀裂進展速度から、亀裂が予
め定めた限界値に達するまでの時間を計算して、これを
余寿命とするものである。
【００２２】本発明の炉水の溶存酸素濃度（Ｏ2）、過
酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、
亀裂進展速度を推定する方法が、従来の腐食電位を用い
て亀裂進展速度を推定する方法より、精度が良いことを
確かめるために、以下のような実験を行なった。
酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導電率（μ）を用いて、
亀裂進展速度を推定する方法が、従来の腐食電位を用い
て亀裂進展速度を推定する方法より、精度が良いことを
確かめるために、以下のような実験を行なった。
【００２３】温度２８８℃、導電率０．０７μＳ／ｃｍ
で、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）とを
変化させた高温水中に、試験片を配置して、試験片の亀
裂の進展速度を測定した。試験片の形状は、図２に示す
コンパクトテンション（ＣＴ）試験片で、試験片の材料
は、１０５０℃で溶体化した後６２１℃／２４ｈの鋭敏
化処理を行ったオーステナイトステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４鋼）である。このコンパクトテンション（ＣＴ）試
験片に、一定荷重を負荷し、水中の溶存酸素及び過酸化
水素濃度を変えて、腐食電位をモニターしながら亀裂進
展速度を測定した。この測定結果を、亀裂進展速度を縦
軸に、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）の
半分を加えた実効溶存酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2
Ｏ2／２）を横軸にとったグラフ上にプロットしたもの
が図１（ａ）である。また、この測定結果を、亀裂進展
速度を縦軸に、腐食電位を横軸にとったグラフ上に表し
たものが図１（ｂ）である。図１（ｂ）中には、Fordと
Andresenによる腐食電位を用いた亀裂進展速度の推定線
を示した。
で、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）とを
変化させた高温水中に、試験片を配置して、試験片の亀
裂の進展速度を測定した。試験片の形状は、図２に示す
コンパクトテンション（ＣＴ）試験片で、試験片の材料
は、１０５０℃で溶体化した後６２１℃／２４ｈの鋭敏
化処理を行ったオーステナイトステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４鋼）である。このコンパクトテンション（ＣＴ）試
験片に、一定荷重を負荷し、水中の溶存酸素及び過酸化
水素濃度を変えて、腐食電位をモニターしながら亀裂進
展速度を測定した。この測定結果を、亀裂進展速度を縦
軸に、酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）の
半分を加えた実効溶存酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2
Ｏ2／２）を横軸にとったグラフ上にプロットしたもの
が図１（ａ）である。また、この測定結果を、亀裂進展
速度を縦軸に、腐食電位を横軸にとったグラフ上に表し
たものが図１（ｂ）である。図１（ｂ）中には、Fordと
Andresenによる腐食電位を用いた亀裂進展速度の推定線
を示した。
【００２４】図１（ｂ）のように、亀裂進展速度は、腐
食電位で整理した場合、バラツキが大きいことがわか
る。また、FordとAndresenの推定線は、亀裂進展速度と
腐食電位との関係の傾向をおよそ代表しているが、腐食
電位で整理した亀裂進展速度のデータそのもののバラツ
キが大きいため、精度はあまり期待できないことがわか
る。
食電位で整理した場合、バラツキが大きいことがわか
る。また、FordとAndresenの推定線は、亀裂進展速度と
腐食電位との関係の傾向をおよそ代表しているが、腐食
電位で整理した亀裂進展速度のデータそのもののバラツ
キが大きいため、精度はあまり期待できないことがわか
る。
【００２５】また、亀裂進展速度と、酸素濃度（Ｏ2）
および過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）との関係は、実効溶存
酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝（Ｏ2）＋（Ｈ2Ｏ2）／２）を
用いて整理した場合に、図１（ｂ）のように、バラツキ
が少なく、精度良く整理できる。
および過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）との関係は、実効溶存
酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝（Ｏ2）＋（Ｈ2Ｏ2）／２）を
用いて整理した場合に、図１（ｂ）のように、バラツキ
が少なく、精度良く整理できる。
【００２６】以上のことから、本発明では、炉水の溶存
酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導
電率（μ）を用いることにより、亀裂進展速度を、従来
より精度よく推定することができるので、この亀裂進展
速度から、亀裂が予め定めた限界値に達するまでの時間
を計算することにより、余寿命を精度良く推定すること
が可能である。
酸素濃度（Ｏ2）、過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）および導
電率（μ）を用いることにより、亀裂進展速度を、従来
より精度よく推定することができるので、この亀裂進展
速度から、亀裂が予め定めた限界値に達するまでの時間
を計算することにより、余寿命を精度良く推定すること
が可能である。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００２８】〔実施例１〕本発明の第１の実施例の沸騰
水型軽水炉プラントの余寿命推定システムを説明する。
水型軽水炉プラントの余寿命推定システムを説明する。
【００２９】本実施例の沸騰水型軽水炉プラントの余寿
命推定システムは、沸騰水型軽水炉圧力容器１１内の実
効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを測定するための亀裂進展セ
ンサ１２と、亀裂進展センサ１２の亀裂の進展をモニタ
するための亀裂進展モニタ１３とを有している。また、
本余寿命推定システムは、炉外で炉水の溶存酸素濃度
（Ｏ2）を測定するための溶存酸素計１８と、溶存過酸
化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）を測定するための溶存過酸化水素
計１９と、炉水の導電率を測定するための導電率計２０
とを有している。これらは、図１３のように、軽水炉プ
ラントの炉水再循環系配管１６より分岐する炉水浄化系
配管１７に設けた炉水バイパスに配置されている。
命推定システムは、沸騰水型軽水炉圧力容器１１内の実
効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを測定するための亀裂進展セ
ンサ１２と、亀裂進展センサ１２の亀裂の進展をモニタ
するための亀裂進展モニタ１３とを有している。また、
本余寿命推定システムは、炉外で炉水の溶存酸素濃度
（Ｏ2）を測定するための溶存酸素計１８と、溶存過酸
化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）を測定するための溶存過酸化水素
計１９と、炉水の導電率を測定するための導電率計２０
とを有している。これらは、図１３のように、軽水炉プ
ラントの炉水再循環系配管１６より分岐する炉水浄化系
配管１７に設けた炉水バイパスに配置されている。
【００３０】また、本実施例の余寿命推定システムは、
亀裂進展センサ１２の亀裂進展速度と、溶存酸素計１８
と溶存過酸化水素計１９と導電率計２０とがモニタした
炉外の炉水の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）と導電率とを基に、
軽水炉プラント内の各部位の〔Ｏ2〕effに換算する計算
を行なうためのコンピュータ２１とを備えている。コン
ピュータ２１は、亀裂進展モニタ１３と溶存酸素計１８
と溶存過酸化水素計１９と導電率計２０とにオンライン
で接続されている。コンピュータ２１は、計算した軽水
炉プラント内の各部位の〔Ｏ2〕effをもとに、各部位の
余寿命を計算し、コンピュータに接続された表示装置２
１ａに表示する。また、コンピュータ２１は、タービン
２２を通った復水系を利用して、注入原子炉給水系２４
より軽水炉プラント内に水素を注入するための水素注入
装置２３に接続されていている。コンピュータ２１は、
計算した〔Ｏ2〕effを小さくするための水素量を計算し
て水素注入装置２３に対して指示する。
亀裂進展センサ１２の亀裂進展速度と、溶存酸素計１８
と溶存過酸化水素計１９と導電率計２０とがモニタした
炉外の炉水の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）と導電率とを基に、
軽水炉プラント内の各部位の〔Ｏ2〕effに換算する計算
を行なうためのコンピュータ２１とを備えている。コン
ピュータ２１は、亀裂進展モニタ１３と溶存酸素計１８
と溶存過酸化水素計１９と導電率計２０とにオンライン
で接続されている。コンピュータ２１は、計算した軽水
炉プラント内の各部位の〔Ｏ2〕effをもとに、各部位の
余寿命を計算し、コンピュータに接続された表示装置２
１ａに表示する。また、コンピュータ２１は、タービン
２２を通った復水系を利用して、注入原子炉給水系２４
より軽水炉プラント内に水素を注入するための水素注入
装置２３に接続されていている。コンピュータ２１は、
計算した〔Ｏ2〕effを小さくするための水素量を計算し
て水素注入装置２３に対して指示する。
【００３１】つぎに本実施例の余寿命推定システムの余
寿命推定方法について、図５に示したフローチャートを
用いて説明する。コンピュータ２１は、内蔵するプログ
ラムに従って、表示装置２１ａの画面上に、軽水炉プラ
ントの余寿命推定の対象となる部位を図１１のように表
示する。本実施例では、オーステナイトステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４鋼）からなる構造物の余寿命推定の対象
としている。ユーザは、表示装置２１ａに表示された軽
水炉プラントの余寿命推定の対象となる部位から、余寿
命を推定したい部位を入力装置２１ｂより入力する（ス
テップ１００）。つぎに、その部位での初期亀裂長さを
想定して、入力装置２１ｂより入力する（ステップ１０
１）。初期亀裂長さは、その部位の定期点検時に、非破
壊検査により検出された亀裂長さか、あるいは、非破壊
検査で亀裂の見つからないような場合は非破壊検査の検
出限界程度の亀裂が存在するとして、検出限界程度の亀
裂長さを想定して入力する。
寿命推定方法について、図５に示したフローチャートを
用いて説明する。コンピュータ２１は、内蔵するプログ
ラムに従って、表示装置２１ａの画面上に、軽水炉プラ
ントの余寿命推定の対象となる部位を図１１のように表
示する。本実施例では、オーステナイトステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４鋼）からなる構造物の余寿命推定の対象
としている。ユーザは、表示装置２１ａに表示された軽
水炉プラントの余寿命推定の対象となる部位から、余寿
命を推定したい部位を入力装置２１ｂより入力する（ス
テップ１００）。つぎに、その部位での初期亀裂長さを
想定して、入力装置２１ｂより入力する（ステップ１０
１）。初期亀裂長さは、その部位の定期点検時に、非破
壊検査により検出された亀裂長さか、あるいは、非破壊
検査で亀裂の見つからないような場合は非破壊検査の検
出限界程度の亀裂が存在するとして、検出限界程度の亀
裂長さを想定して入力する。
【００３２】コンピュータ２１は、亀裂進展モニタ１３
より、亀裂進展センサ１２の亀裂進展速度を取り込む
（ステップ１０２）。さらに、コンピュータ２１は、導
電率計２０より炉外の炉水の導電率を取り込む（ステッ
プ１０３）。導電率は、炉水の位置による差が、あまり
ないと考えられるので、導電率計２０の測定した導電率
を、亀裂進展センサ１２の近辺の導電率と考えることが
できる。コンピュータ２１は、コンピュータ２１内のメ
モリに、図４に示した導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの
関係を表す数式と、従来技術の項で示した数１と、数２
とを格納している。コンピュータ２１は、ステップ１０
２で取り込んだ亀裂の進展速度を、数１および数２に代
入して対応する定数ｎを求める。求めた定数ｎとステッ
プ１０３で取り込んだ導電率とを、メモリに格納されて
いる導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表す数式に
代入して、亀裂進展センサ１２の付近の〔Ｏ2〕effを求
める（ステップ１０４）。
より、亀裂進展センサ１２の亀裂進展速度を取り込む
（ステップ１０２）。さらに、コンピュータ２１は、導
電率計２０より炉外の炉水の導電率を取り込む（ステッ
プ１０３）。導電率は、炉水の位置による差が、あまり
ないと考えられるので、導電率計２０の測定した導電率
を、亀裂進展センサ１２の近辺の導電率と考えることが
できる。コンピュータ２１は、コンピュータ２１内のメ
モリに、図４に示した導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの
関係を表す数式と、従来技術の項で示した数１と、数２
とを格納している。コンピュータ２１は、ステップ１０
２で取り込んだ亀裂の進展速度を、数１および数２に代
入して対応する定数ｎを求める。求めた定数ｎとステッ
プ１０３で取り込んだ導電率とを、メモリに格納されて
いる導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表す数式に
代入して、亀裂進展センサ１２の付近の〔Ｏ2〕effを求
める（ステップ１０４）。
【００３３】つぎに、コンピュータ２１は、溶存酸素計
１８と溶存過酸化水素計１９から、炉外の浄水系配管１
７の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）を取り込む（ステップ１０
５）。ステップ１０４で求めた亀裂進展センサ１２の付
近の〔Ｏ2〕effと、ステップ１０５で求めた炉外の（Ｏ
2）と（Ｈ2Ｏ2）とを用いて、放射線による水の分解を
考慮した反応スキームに基づく計算機シミュレーション
により、ステップ１００で入力された炉内の余寿命推定
部位の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）とを推定する。その結果を
〔Ｏ2〕eff＝（Ｏ2）＋１／２（Ｈ2Ｏ2）に代入して余
寿命推定部の〔Ｏ2〕effを計算する（ステップ１０
６）。この計算機シミュレーションは、以下の論文等に
記載されている手法である。この手法は、高温水中の
（Ｏ2）や（Ｈ2Ｏ2）等の濃度を、放射線分解による生
成速度および化学反応による消滅速度などを考慮した絶
対反応速度論を用いて構築した連立微分方程式を解くこ
とにより求める手法である。この手法は、既にコード化
されて広く用いられているものであるので、ここでは詳
細な説明を省略する。
１８と溶存過酸化水素計１９から、炉外の浄水系配管１
７の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）を取り込む（ステップ１０
５）。ステップ１０４で求めた亀裂進展センサ１２の付
近の〔Ｏ2〕effと、ステップ１０５で求めた炉外の（Ｏ
2）と（Ｈ2Ｏ2）とを用いて、放射線による水の分解を
考慮した反応スキームに基づく計算機シミュレーション
により、ステップ１００で入力された炉内の余寿命推定
部位の（Ｏ2）と（Ｈ2Ｏ2）とを推定する。その結果を
〔Ｏ2〕eff＝（Ｏ2）＋１／２（Ｈ2Ｏ2）に代入して余
寿命推定部の〔Ｏ2〕effを計算する（ステップ１０
６）。この計算機シミュレーションは、以下の論文等に
記載されている手法である。この手法は、高温水中の
（Ｏ2）や（Ｈ2Ｏ2）等の濃度を、放射線分解による生
成速度および化学反応による消滅速度などを考慮した絶
対反応速度論を用いて構築した連立微分方程式を解くこ
とにより求める手法である。この手法は、既にコード化
されて広く用いられているものであるので、ここでは詳
細な説明を省略する。
【００３４】計算機シミュレーションが記載されている
論文：E.Ibe, A.Watanabe, M.Endo,M.Takahashi and H.
Karasawa,"Proc. 1991 JAIF Inter. Conf. on Water Ch
emistry on Nuclear Power Plants,(Fukui City,Japan,
1991)" p,269.ユーザは入力装置２１ｂより、余寿命推
定部に加わっている応力と鋭敏過度を入力する（ステッ
プ１０７）。コンピュータ２１は、コンピュータ２１内
のメモリに格納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎ
との関係を表す数式から、ステップ１０６で計算した余
寿命推定部の〔Ｏ2〕effに対応する定数ｎを求める。ま
た、コンピュータ２１は、ステップ１０７で入力された
応力を用いて、余寿命推定部の応力拡大係数Ｋを求め
る。求めた定数ｎと応力拡大係数Ｋと、メモリに格納さ
れている数１及び数２を用いて亀裂進展速度Ｖtを求め
る（ステップ１０８）。ステップ１０８において、メモ
リに格納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関
係を得るために測定した際の材料の鋭敏過度と、ステッ
プ１０７で入力された余寿命推定部の鋭敏過度とが異な
る場合には、鋭敏過度による亀裂の進展速度の差を補正
する。
論文：E.Ibe, A.Watanabe, M.Endo,M.Takahashi and H.
Karasawa,"Proc. 1991 JAIF Inter. Conf. on Water Ch
emistry on Nuclear Power Plants,(Fukui City,Japan,
1991)" p,269.ユーザは入力装置２１ｂより、余寿命推
定部に加わっている応力と鋭敏過度を入力する（ステッ
プ１０７）。コンピュータ２１は、コンピュータ２１内
のメモリに格納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎ
との関係を表す数式から、ステップ１０６で計算した余
寿命推定部の〔Ｏ2〕effに対応する定数ｎを求める。ま
た、コンピュータ２１は、ステップ１０７で入力された
応力を用いて、余寿命推定部の応力拡大係数Ｋを求め
る。求めた定数ｎと応力拡大係数Ｋと、メモリに格納さ
れている数１及び数２を用いて亀裂進展速度Ｖtを求め
る（ステップ１０８）。ステップ１０８において、メモ
リに格納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関
係を得るために測定した際の材料の鋭敏過度と、ステッ
プ１０７で入力された余寿命推定部の鋭敏過度とが異な
る場合には、鋭敏過度による亀裂の進展速度の差を補正
する。
【００３５】求めた亀裂進展速度Ｖtを時間で積分して
亀裂長さを求め、亀裂長さが予め定めた限界の亀裂長さ
に達していない場合にはステップ１０８に戻る。そし
て、限界亀裂長さに達した場合には、この時間を余寿命
とする（ステップ１０９）。限界亀裂長さは軽水炉の設
計の思想によって任意に設定すべきものである。求めた
余寿命推定部の余寿命を表示装置２１ａに表示する（ス
テップ１１０）。ステップ１１０で表示装置２１ａに表
示される表示画面を図１２に示す。画面上には評価対象
部位についての余寿命推定結果が示される（図１１）。
表示画面上には、評価対象の模式図が示され余寿命を推
定した部位が、ステップ１００で希望した部位と同じ部
位であることを確認することができる。また、画面上に
はステップ１０７で入力した鋭敏化度、亀裂深さ並びに
応力を表示する欄があり、そこにデータを表示する。さ
らに画面上には、溶存酸素計１８と溶存過酸化水素計１
９と導電率計２０にってモニターされた溶存酸素, 過酸
化水素濃度並びに導電率も表示される。得られた余寿命
は、各期間ごとに色分けされて評価部位の模式図上に表
示される。これらの表示データに基づく推定ＳＣＣ余寿
命が表示される。
亀裂長さを求め、亀裂長さが予め定めた限界の亀裂長さ
に達していない場合にはステップ１０８に戻る。そし
て、限界亀裂長さに達した場合には、この時間を余寿命
とする（ステップ１０９）。限界亀裂長さは軽水炉の設
計の思想によって任意に設定すべきものである。求めた
余寿命推定部の余寿命を表示装置２１ａに表示する（ス
テップ１１０）。ステップ１１０で表示装置２１ａに表
示される表示画面を図１２に示す。画面上には評価対象
部位についての余寿命推定結果が示される（図１１）。
表示画面上には、評価対象の模式図が示され余寿命を推
定した部位が、ステップ１００で希望した部位と同じ部
位であることを確認することができる。また、画面上に
はステップ１０７で入力した鋭敏化度、亀裂深さ並びに
応力を表示する欄があり、そこにデータを表示する。さ
らに画面上には、溶存酸素計１８と溶存過酸化水素計１
９と導電率計２０にってモニターされた溶存酸素, 過酸
化水素濃度並びに導電率も表示される。得られた余寿命
は、各期間ごとに色分けされて評価部位の模式図上に表
示される。これらの表示データに基づく推定ＳＣＣ余寿
命が表示される。
【００３６】つぎに、コンピュータ２１内のメモリに格
納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表
す数式を求める手順について説明する。
納されている導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表
す数式を求める手順について説明する。
【００３７】まず、温度２８８℃、導電率０．０７μＳ
／ｃｍで、質量濃度について酸素濃度（Ｏ2）と過酸化
水素濃度（Ｈ2Ｏ2）とを変化させた模擬的な炉水中に、
試験片を配置して、試験片の亀裂の進展速度を測定し
た。試験片の形状は、図２に示すコンパクトテンション
（ＣＴ）試験片で、試験片の材料は、１０５０℃で溶体
化した後６２１℃／２４ｈの鋭敏化処理を行ったオース
テナイトステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）である。鋭敏
化度は、図１６に示すように、熱処理温度と熱処理時間
とによって決まるので、軽水炉の余寿命を推定したい部
位の鋭敏化度と等しい鋭敏化度となる熱処理温度と熱処
理時間とを選択する。
／ｃｍで、質量濃度について酸素濃度（Ｏ2）と過酸化
水素濃度（Ｈ2Ｏ2）とを変化させた模擬的な炉水中に、
試験片を配置して、試験片の亀裂の進展速度を測定し
た。試験片の形状は、図２に示すコンパクトテンション
（ＣＴ）試験片で、試験片の材料は、１０５０℃で溶体
化した後６２１℃／２４ｈの鋭敏化処理を行ったオース
テナイトステンレス鋼（ＳＵＳ３０４鋼）である。鋭敏
化度は、図１６に示すように、熱処理温度と熱処理時間
とによって決まるので、軽水炉の余寿命を推定したい部
位の鋭敏化度と等しい鋭敏化度となる熱処理温度と熱処
理時間とを選択する。
【００３８】つぎに、このコンパクトテンション（Ｃ
Ｔ）試験片に、一定荷重を負荷し、水中の溶存酸素及び
過酸化水素濃度を変えて、腐食電位をモニターしながら
亀裂進展速度Ｖtを測定した。亀裂進展速度Ｖtは、ＤＣ
ポテンシャル法で測定した。また、試験片に負荷した荷
重と、亀裂の長さと、試験片の形状から応力拡大係数Ｋ
を計算した。測定した亀裂進展速度Ｖtと、応力拡大係
数Ｋを、上述の数１及び数２に代入して、各〔Ｏ2〕eff
での定数ｎを求めた。これを図４に示すように、縦軸に
ｎ、横軸に〔Ｏ2〕effをとったグラフに、各導電率ごと
にプロットした。
Ｔ）試験片に、一定荷重を負荷し、水中の溶存酸素及び
過酸化水素濃度を変えて、腐食電位をモニターしながら
亀裂進展速度Ｖtを測定した。亀裂進展速度Ｖtは、ＤＣ
ポテンシャル法で測定した。また、試験片に負荷した荷
重と、亀裂の長さと、試験片の形状から応力拡大係数Ｋ
を計算した。測定した亀裂進展速度Ｖtと、応力拡大係
数Ｋを、上述の数１及び数２に代入して、各〔Ｏ2〕eff
での定数ｎを求めた。これを図４に示すように、縦軸に
ｎ、横軸に〔Ｏ2〕effをとったグラフに、各導電率ごと
にプロットした。
【００３９】この横軸の〔Ｏ2〕effは、試験片近辺の模
擬的な炉水の酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ
2）とから求めたものであるので、亀裂の先端部の金属
新生面における〔Ｏ2〕effと、若干異なる。そこで、以
下の様にして、試験片近辺の〔Ｏ2〕effを亀裂の先端部
の〔Ｏ2〕effに等しくするための補正を施した。
擬的な炉水の酸素濃度（Ｏ2）と過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ
2）とから求めたものであるので、亀裂の先端部の金属
新生面における〔Ｏ2〕effと、若干異なる。そこで、以
下の様にして、試験片近辺の〔Ｏ2〕effを亀裂の先端部
の〔Ｏ2〕effに等しくするための補正を施した。
【００４０】まず、〔Ｏ2〕effを８ｐｐｍ，μをＣｒＯ
4~にて１００μＳ／ｃｍに調整した２８８℃高温水中
に、図９に示すような、平滑な形状の引っ張り試験片を
配置する。そして、試験片にパルス的に急速に応力を加
えることにより、表面酸化膜を破壊して新生面を露出
し、腐食電流の時間変化を計測する歪電極法により、金
属新生面溶解挙動を求める。金属新生面溶解挙動の時間
に対する勾配よりｎ’値を求める。ここで、高温水中に
１００μＳ／ｃｍのＣｒＯ4~を入れるのは、〔Ｏ2〕eff
が８ｐｐｍの場合の亀裂の隙間内の分析を行なった結
果、亀裂の隙間内の水中のイオンにＣｒが多かったこと
と、亀裂の隙間内の水中のμが約１００μＳ／ｃｍであ
ったことによる。このｎ’の値と、亀裂進展速度データ
からもとめたｎ値とを比較し同じ値となる〔Ｏ2〕effを
求める。求めた〔Ｏ2〕effを新生面溶解挙動を求めた
〔Ｏ2〕effである８ｐｐｍで割ったものをバルクと亀裂
先端部との補正係数値とする。次に先に新生面溶解挙動
を求めたのと同じ条件で〔Ｏ2〕effだけを変化させた環
境で新生面の溶解挙動を求め、その〔Ｏ2〕effに先にも
とめた補正係数をかけたものを新たに〔Ｏ2〕effとし、
各試験で求められたｎ値をプロットする。導電率を変え
た場合のこのような関係を求めるには、〔Ｏ2〕effが８
ｐｐｍの条件で導電率を変えて亀裂進展速度を求め、各
導電率におけるｎ値を計算する。次に８ｐｐｍに先にも
とめた補正係数をかけた〔Ｏ2〕eff条件において導電率
を変えながら試験を行い各亀裂進展し件と同じｎとなる
導電率の条件を見出す。以下の手順は先に述べたものと
同様である。このようにして求めた各μにおける補正後
の〔Ｏ2〕effとｎの関係を図４に示す。図４の各曲線を
表す数式を読み取って、コンピュータ２１内のメモリに
格納する。
4~にて１００μＳ／ｃｍに調整した２８８℃高温水中
に、図９に示すような、平滑な形状の引っ張り試験片を
配置する。そして、試験片にパルス的に急速に応力を加
えることにより、表面酸化膜を破壊して新生面を露出
し、腐食電流の時間変化を計測する歪電極法により、金
属新生面溶解挙動を求める。金属新生面溶解挙動の時間
に対する勾配よりｎ’値を求める。ここで、高温水中に
１００μＳ／ｃｍのＣｒＯ4~を入れるのは、〔Ｏ2〕eff
が８ｐｐｍの場合の亀裂の隙間内の分析を行なった結
果、亀裂の隙間内の水中のイオンにＣｒが多かったこと
と、亀裂の隙間内の水中のμが約１００μＳ／ｃｍであ
ったことによる。このｎ’の値と、亀裂進展速度データ
からもとめたｎ値とを比較し同じ値となる〔Ｏ2〕effを
求める。求めた〔Ｏ2〕effを新生面溶解挙動を求めた
〔Ｏ2〕effである８ｐｐｍで割ったものをバルクと亀裂
先端部との補正係数値とする。次に先に新生面溶解挙動
を求めたのと同じ条件で〔Ｏ2〕effだけを変化させた環
境で新生面の溶解挙動を求め、その〔Ｏ2〕effに先にも
とめた補正係数をかけたものを新たに〔Ｏ2〕effとし、
各試験で求められたｎ値をプロットする。導電率を変え
た場合のこのような関係を求めるには、〔Ｏ2〕effが８
ｐｐｍの条件で導電率を変えて亀裂進展速度を求め、各
導電率におけるｎ値を計算する。次に８ｐｐｍに先にも
とめた補正係数をかけた〔Ｏ2〕eff条件において導電率
を変えながら試験を行い各亀裂進展し件と同じｎとなる
導電率の条件を見出す。以下の手順は先に述べたものと
同様である。このようにして求めた各μにおける補正後
の〔Ｏ2〕effとｎの関係を図４に示す。図４の各曲線を
表す数式を読み取って、コンピュータ２１内のメモリに
格納する。
【００４１】つぎに、上述の亀裂進展センサ１２と亀裂
進展センサ１２の亀裂の進展をモニタする亀裂進展モニ
タ１３について、さらに詳細に説明する。
進展センサ１２の亀裂の進展をモニタする亀裂進展モニ
タ１３について、さらに詳細に説明する。
【００４２】亀裂進展センサ１２は、予め鋭敏化して、
さらに予め亀裂を設けた図２に示した形状の試験片１１
１と、試験片１１１に連結されて試験片１１１に引っ張
り方向の負荷を加える引っ張り治具１１８と、引っ張り
治具１１８を拘束治具１１５に固定する固定治具１１６
とを備えている。これらの構成を図１４に示す。また、
引っ張り治具１１８には、図１４のように、試験片１１
１に加わっている引っ張り方向の負荷荷重を測定して、
電気信号に変換するためのロードセル１１３が連結され
ている。ロードセル１１３は、放射線照射を受ける高温
高圧水中で使用可能なものである。試験片１１１は、亀
裂の開口部に一定の変位を加えられた状態で拘束治具１
５により固定されている。
さらに予め亀裂を設けた図２に示した形状の試験片１１
１と、試験片１１１に連結されて試験片１１１に引っ張
り方向の負荷を加える引っ張り治具１１８と、引っ張り
治具１１８を拘束治具１１５に固定する固定治具１１６
とを備えている。これらの構成を図１４に示す。また、
引っ張り治具１１８には、図１４のように、試験片１１
１に加わっている引っ張り方向の負荷荷重を測定して、
電気信号に変換するためのロードセル１１３が連結され
ている。ロードセル１１３は、放射線照射を受ける高温
高圧水中で使用可能なものである。試験片１１１は、亀
裂の開口部に一定の変位を加えられた状態で拘束治具１
５により固定されている。
【００４３】亀裂進展センサ１２の試験片１１１に予め
設けられた亀裂は、規格（ＡＳＴＭＥ−３９９）に基づ
いて、試験片１１１を引っ張り試験機に連結し、室温大
気中において、試験片１１１の構成材料の破壊靭性値の
６０％以下の応力拡大係数値で設けたものである。
設けられた亀裂は、規格（ＡＳＴＭＥ−３９９）に基づ
いて、試験片１１１を引っ張り試験機に連結し、室温大
気中において、試験片１１１の構成材料の破壊靭性値の
６０％以下の応力拡大係数値で設けたものである。
【００４４】亀裂進展センサ１２は、炉心に近いところ
に入れると、中性子照射により材料特性が変化するの
で、本実施例では炉心下部プレナム位置１４に配置し
た。この位置に入れるには中性子計装管１５を通して入
れるのが最も簡単であるので、中性子計装管１５中に配
置した。中性子計装管１５の肉厚は約１．５ｍｍであ
り、中性子照射の金属内透過能力である１０数ｃｍに比
べ、十分小さいので、炉心下部プレナム位置１４の中性
子計装管１５内に配置しても、直接炉心下部プレナム位
置１４に配置した場合とほぼ同環境である。ロードセル
１１３の信号線は、中性子計装管１５内部を引き回し、
軽水炉１１の外部に引き出して亀裂進展モニタ１３に接
続する。
に入れると、中性子照射により材料特性が変化するの
で、本実施例では炉心下部プレナム位置１４に配置し
た。この位置に入れるには中性子計装管１５を通して入
れるのが最も簡単であるので、中性子計装管１５中に配
置した。中性子計装管１５の肉厚は約１．５ｍｍであ
り、中性子照射の金属内透過能力である１０数ｃｍに比
べ、十分小さいので、炉心下部プレナム位置１４の中性
子計装管１５内に配置しても、直接炉心下部プレナム位
置１４に配置した場合とほぼ同環境である。ロードセル
１１３の信号線は、中性子計装管１５内部を引き回し、
軽水炉１１の外部に引き出して亀裂進展モニタ１３に接
続する。
【００４５】亀裂進展モニタ１３には、予め実験とし
て、亀裂長さの異なる複数の試験片をを用いて実験によ
り求めた、試験片１１の荷重Ｐと、試験片の亀裂長さａ
との関係を表すグラフが記憶されている。このグラフを
図１５に示す。亀裂進展モニタ１３は、亀裂進展センサ
１２のロードセル１１１３より受信した荷重Ｐに対応す
る亀裂長さａを求める。亀裂進展モニタ１３は、この亀
裂長さａの時間変化から亀裂長さａの進展速度Ｖt＝ｄ
ａ／ｄｔを求め、これをコンピュータ２１に出力する。
コンピュータ２１は、上述のステップ１０２で、この亀
裂進展速度Ｖtを受信する。
て、亀裂長さの異なる複数の試験片をを用いて実験によ
り求めた、試験片１１の荷重Ｐと、試験片の亀裂長さａ
との関係を表すグラフが記憶されている。このグラフを
図１５に示す。亀裂進展モニタ１３は、亀裂進展センサ
１２のロードセル１１１３より受信した荷重Ｐに対応す
る亀裂長さａを求める。亀裂進展モニタ１３は、この亀
裂長さａの時間変化から亀裂長さａの進展速度Ｖt＝ｄ
ａ／ｄｔを求め、これをコンピュータ２１に出力する。
コンピュータ２１は、上述のステップ１０２で、この亀
裂進展速度Ｖtを受信する。
【００４６】このように、本実施例の余寿命推定方法
は、安全側評価のため、亀裂が発生してから限界の亀裂
長さに達するまでの時間をもって余寿命とするものであ
る。亀裂の進展速度を求める式は、前述の数１を用いる
が、従来とは異なり、数１においてｎは、炉水の溶存酸
素，過酸化水素，導電率および材料の鋭敏化度の函数で
ある。したがって、従来の腐食電位の代りに、実機炉水
のＯ2,Ｈ2Ｏ2を推定し、推定されたＯ2，Ｈ2Ｏ2より実
効溶存酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2／２）を計
算する。この〔Ｏ2〕eff、導電率及び材料の鋭敏化度よ
りｎを決定する。
は、安全側評価のため、亀裂が発生してから限界の亀裂
長さに達するまでの時間をもって余寿命とするものであ
る。亀裂の進展速度を求める式は、前述の数１を用いる
が、従来とは異なり、数１においてｎは、炉水の溶存酸
素，過酸化水素，導電率および材料の鋭敏化度の函数で
ある。したがって、従来の腐食電位の代りに、実機炉水
のＯ2,Ｈ2Ｏ2を推定し、推定されたＯ2，Ｈ2Ｏ2より実
効溶存酸素濃度（〔Ｏ2〕eff＝Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2／２）を計
算する。この〔Ｏ2〕eff、導電率及び材料の鋭敏化度よ
りｎを決定する。
【００４７】本実施例の余寿命推定方法は、炉水の溶存
酸素と過酸化水素との和の函数として数１のｎを定義し
ている。この方法は、図１のように、従来の腐食電位の
関数として数１のｎを定義した場合より、亀裂進展速度
を精度良く推定することができる。また、炉水の溶存酸
素，過酸化水素は、炉内の炉水のモニタおよび炉外の炉
水のモニタを用いてシミュレーションすることで、腐食
電位より高精度に推定することができるので、より精度
良く亀裂進展速度を求めることが可能である。これによ
り、本実施例の余寿命推定方法は、軽水炉の構成部材に
ついて、亀裂の進展を精度良く推定することが可能であ
る。図６に、導電率を変えて行った亀裂進展試験と本実
施例の手法による亀裂進展の推定結果との比較を示す。
導電率は水中にＮａ2ＳＯ4を添加することにより変化さ
せた。図６より、本実施例による亀裂進展の推定は、実
験結果と良く一致することがわかる。
酸素と過酸化水素との和の函数として数１のｎを定義し
ている。この方法は、図１のように、従来の腐食電位の
関数として数１のｎを定義した場合より、亀裂進展速度
を精度良く推定することができる。また、炉水の溶存酸
素，過酸化水素は、炉内の炉水のモニタおよび炉外の炉
水のモニタを用いてシミュレーションすることで、腐食
電位より高精度に推定することができるので、より精度
良く亀裂進展速度を求めることが可能である。これによ
り、本実施例の余寿命推定方法は、軽水炉の構成部材に
ついて、亀裂の進展を精度良く推定することが可能であ
る。図６に、導電率を変えて行った亀裂進展試験と本実
施例の手法による亀裂進展の推定結果との比較を示す。
導電率は水中にＮａ2ＳＯ4を添加することにより変化さ
せた。図６より、本実施例による亀裂進展の推定は、実
験結果と良く一致することがわかる。
【００４８】このように、本実施例の余寿命推定方法
は、精度良く亀裂進展速度を求めることが可能であるの
で、これを用いて、亀裂進展による軽水炉の余寿命を精
度良く推定することができる。
は、精度良く亀裂進展速度を求めることが可能であるの
で、これを用いて、亀裂進展による軽水炉の余寿命を精
度良く推定することができる。
【００４９】また、本実施例の余寿命推定方法は、必要
な余寿命を逆算することで、余寿命を延長させるために
必要な炉水の溶存酸素と過酸化水素濃度が得られる。現
状の炉水の溶存酸素と過酸化水素濃度を、炉水への水素
を注入により、この余寿命延長のために必要な炉水の溶
存酸素と過酸化水素濃度に一致させることが可能であ
る、これにより、軽水炉を構成する部材の余寿命を延長
させることができる。
な余寿命を逆算することで、余寿命を延長させるために
必要な炉水の溶存酸素と過酸化水素濃度が得られる。現
状の炉水の溶存酸素と過酸化水素濃度を、炉水への水素
を注入により、この余寿命延長のために必要な炉水の溶
存酸素と過酸化水素濃度に一致させることが可能であ
る、これにより、軽水炉を構成する部材の余寿命を延長
させることができる。
【００５０】また、本実施例では、コンピュータ２１が
オンラインで、亀裂進展モニタ１３、溶存酸素計１８、
溶存過酸化水素計１９および導電率計２１からデータを
取り込む構成としたが、これに限定されるのものではな
く、入力装置２１ｂから、ユーザが、別途炉水をサンプ
リングして測定したこれらのデータを入力する構造とす
ることもできる。
オンラインで、亀裂進展モニタ１３、溶存酸素計１８、
溶存過酸化水素計１９および導電率計２１からデータを
取り込む構成としたが、これに限定されるのものではな
く、入力装置２１ｂから、ユーザが、別途炉水をサンプ
リングして測定したこれらのデータを入力する構造とす
ることもできる。
【００５１】また、本実施例において、余寿命を推定し
たい構造物の材質と、試験片の材質とを同種類のオース
テナイトステンレス鋼としたが、試験片の材質は、余寿
命を推定する構造物の材質と亀裂の進展の相関関係が明
らかな材料であれば異なる種類の材料を用いることもで
きる。この場合、試験片でえられたデータを、構造物の
材質に合わせたデータに補正して用いる。
たい構造物の材質と、試験片の材質とを同種類のオース
テナイトステンレス鋼としたが、試験片の材質は、余寿
命を推定する構造物の材質と亀裂の進展の相関関係が明
らかな材料であれば異なる種類の材料を用いることもで
きる。この場合、試験片でえられたデータを、構造物の
材質に合わせたデータに補正して用いる。
【００５２】また、本実施例において、ステップ１０７
でユーザが余寿命を推定したい構造物の鋭敏化度並びに
応力を入力したが、コンピュータ２１にこれら各構造物
に対する鋭敏化度並びに応力についてのデータベースを
備えておき、そこからデータを入力することが可能であ
る。余寿命は測定や応力、鋭敏化度及び水質などの誤差
や不確定要因を考慮し、不確定性の大小により異なる係
数を導入してある範囲として求めることが望ましい。各
入力パラメータにおける値の分布に関する統計的データ
が得られれば、更に推定余寿命とその確率も表示可能で
ある。
でユーザが余寿命を推定したい構造物の鋭敏化度並びに
応力を入力したが、コンピュータ２１にこれら各構造物
に対する鋭敏化度並びに応力についてのデータベースを
備えておき、そこからデータを入力することが可能であ
る。余寿命は測定や応力、鋭敏化度及び水質などの誤差
や不確定要因を考慮し、不確定性の大小により異なる係
数を導入してある範囲として求めることが望ましい。各
入力パラメータにおける値の分布に関する統計的データ
が得られれば、更に推定余寿命とその確率も表示可能で
ある。
【００５３】さらに、本実施例では、亀裂進展センサ１
２として図１４に示すようなコンパクトテンション試験
片を用いたが、図１７に示すように、平滑な試験片２１
０に負荷をかけ、試験片２１０の伸びを差動変位計２１
６により出力するものや、図１８に示すように、負荷を
かけてＵ字型に曲げた試験片２３０の歪の変化を歪ゲー
ジ２２２により出力するものなどを用いることももちろ
ん可能である。この場合、亀裂進展モニタ１３には、亀
裂進展センサ１２の種類に合わせて、亀裂進展センサ１
２の出力する信号を亀裂の長さに変換するグラフを入力
しておく。
２として図１４に示すようなコンパクトテンション試験
片を用いたが、図１７に示すように、平滑な試験片２１
０に負荷をかけ、試験片２１０の伸びを差動変位計２１
６により出力するものや、図１８に示すように、負荷を
かけてＵ字型に曲げた試験片２３０の歪の変化を歪ゲー
ジ２２２により出力するものなどを用いることももちろ
ん可能である。この場合、亀裂進展モニタ１３には、亀
裂進展センサ１２の種類に合わせて、亀裂進展センサ１
２の出力する信号を亀裂の長さに変換するグラフを入力
しておく。
【００５４】上述の実施例では、コンピュータ２１内の
メモリに、導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表す
数式を格納したが、これらの関係を表すデータをテーブ
ルの形にして格納することもできる。
メモリに、導電率と〔Ｏ2〕effと定数ｎとの関係を表す
数式を格納したが、これらの関係を表すデータをテーブ
ルの形にして格納することもできる。
【００５５】つぎに、炉内では放射線による水分解で生
成する酸素、過酸化水素のほかに放射線そのものによる
影響も考えられる。そこで直接放射線を当てた環境にお
いても本実施例の手法が妥当か否かを確認した。図６は
γ線照射下で亀裂進展試験の可能な装置の概略図を示
す。熱源スタンド１に固定されたＣｏ−６０γ線源２は
オートクレーブ３を両側よりはさみこむ構造になってお
り試験片４に炉心の条件に近い１０7Ｒ／ｈの高い線量
率のγ線を照射することができる。オートクレーブ３は
オートクレーブ支持台５により固定され、３つの試験片
が同時に試験できる構造になっている。試験片４はステ
ップモーター６により荷重が負荷され、荷重は内部ロー
ドセル７により高精度に計測されている。また、試験片
の変位は差動変位計８によりモニターされている。更
に、腐食電位は外部照合電極９により計測することがで
きる。これらの装置はγ線による劣化を防ぐため、鉛ブ
ロック１０によりγ線を遮断している。
成する酸素、過酸化水素のほかに放射線そのものによる
影響も考えられる。そこで直接放射線を当てた環境にお
いても本実施例の手法が妥当か否かを確認した。図６は
γ線照射下で亀裂進展試験の可能な装置の概略図を示
す。熱源スタンド１に固定されたＣｏ−６０γ線源２は
オートクレーブ３を両側よりはさみこむ構造になってお
り試験片４に炉心の条件に近い１０7Ｒ／ｈの高い線量
率のγ線を照射することができる。オートクレーブ３は
オートクレーブ支持台５により固定され、３つの試験片
が同時に試験できる構造になっている。試験片４はステ
ップモーター６により荷重が負荷され、荷重は内部ロー
ドセル７により高精度に計測されている。また、試験片
の変位は差動変位計８によりモニターされている。更
に、腐食電位は外部照合電極９により計測することがで
きる。これらの装置はγ線による劣化を防ぐため、鉛ブ
ロック１０によりγ線を遮断している。
【００５６】亀裂の進展は変位を一定として亀裂の進展
による荷重の低下をモニターすることにより推定してい
る。用いた試験片および評価方法は実施例１で示したも
のと同様である。図７に得られた結果を示す。横軸はγ
線による水の放射線分解を計算機コードにより解析して
得られた試験部での酸素、過酸化水素濃度で整理して、
実施例１で示したＯ2，Ｈ2Ｏ2混合環境下での結果と比
較して示す。図より両者は〔Ｏ2〕effによりうまく整理
できることがわかる。すなわち本実施例の手法は、γ線
の影響を受ける部位においても適用できることがわかっ
た。
による荷重の低下をモニターすることにより推定してい
る。用いた試験片および評価方法は実施例１で示したも
のと同様である。図７に得られた結果を示す。横軸はγ
線による水の放射線分解を計算機コードにより解析して
得られた試験部での酸素、過酸化水素濃度で整理して、
実施例１で示したＯ2，Ｈ2Ｏ2混合環境下での結果と比
較して示す。図より両者は〔Ｏ2〕effによりうまく整理
できることがわかる。すなわち本実施例の手法は、γ線
の影響を受ける部位においても適用できることがわかっ
た。
【００５７】本実施例の手法が、溶接による熱鋭敏化の
ほか、中性子を照射されることによりステンレス鋼がＳ
ＣＣ感受性を示すようになるいわゆるＩＡＳＣＣにも適
用可能か否かを検討した。ここでは、中性子照射材を扱
うのは困難であるので、小型試験片を用いてイオン照射
した材料について試験を行っている。照射したイオンに
はＨｅを使い２８８℃で０．４ｄｐａ照射した。図９に
用いた試験片の形状を示す。試験は高温水中で低歪速度
で引っ張るいわゆるＳＳＲＴ試験法を用いた。そして、
試験片の荷重−変位曲線が、最大荷重に達したときに亀
裂が発生するとして試験後の亀裂長さを最大荷重にたっ
してから破断するまでの時間で割ることによりもとめた
平均亀裂進展速度を用いて評価した。試験はＯ2，Ｈ2Ｏ
2混合条件および入口酸素濃度を変えたγ線照射下にお
いて行った。図１０は得られた結果を示す。鋭敏化熱処
理材と同様に照射材においても亀裂進展速度は〔Ｏ2〕
effによって整理でき、本実施例の手法が照射材におい
ても有効であることが示された。
ほか、中性子を照射されることによりステンレス鋼がＳ
ＣＣ感受性を示すようになるいわゆるＩＡＳＣＣにも適
用可能か否かを検討した。ここでは、中性子照射材を扱
うのは困難であるので、小型試験片を用いてイオン照射
した材料について試験を行っている。照射したイオンに
はＨｅを使い２８８℃で０．４ｄｐａ照射した。図９に
用いた試験片の形状を示す。試験は高温水中で低歪速度
で引っ張るいわゆるＳＳＲＴ試験法を用いた。そして、
試験片の荷重−変位曲線が、最大荷重に達したときに亀
裂が発生するとして試験後の亀裂長さを最大荷重にたっ
してから破断するまでの時間で割ることによりもとめた
平均亀裂進展速度を用いて評価した。試験はＯ2，Ｈ2Ｏ
2混合条件および入口酸素濃度を変えたγ線照射下にお
いて行った。図１０は得られた結果を示す。鋭敏化熱処
理材と同様に照射材においても亀裂進展速度は〔Ｏ2〕
effによって整理でき、本実施例の手法が照射材におい
ても有効であることが示された。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、軽水型原子炉内構造物
のように、腐食環境にある構造物の応力腐食割れによる
材料の余寿命を、亀裂進展速度式を用いて、精度の良く
推定する方法を提供することができる。
のように、腐食環境にある構造物の応力腐食割れによる
材料の余寿命を、亀裂進展速度式を用いて、精度の良く
推定する方法を提供することができる。
【図１】本発明の余寿命推定方法の実効溶存酸素濃度と
亀裂進展速度の関係を表すグラフ（ａ）および従来の腐
食電位と亀裂進展速度の関係を表すグラフ（ｂ）。
亀裂進展速度の関係を表すグラフ（ａ）および従来の腐
食電位と亀裂進展速度の関係を表すグラフ（ｂ）。
【図２】図４のグラフを求める実験および亀裂進展セン
サ１２に用いたコンパクトテンション試験片の形状と寸
法を示す斜視図。
サ１２に用いたコンパクトテンション試験片の形状と寸
法を示す斜視図。
【図３】本発明の実機余寿命の考え方を示す説明図。
【図４】本実施例に用いた〔Ｏ2〕effとｎとの関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図５】本実施例の実機余寿命推定手法のフローチャー
ト。
ト。
【図６】本発明の余寿命推定方法の精度を確認するため
に導電率を変えて測定した亀裂進展試験データと、本発
明の推定方法による推定線をしめすグラフ。
に導電率を変えて測定した亀裂進展試験データと、本発
明の推定方法による推定線をしめすグラフ。
【図７】本発明の余寿命推定方法の精度を確認するため
にγ線照射下での亀裂進展を測定するための試験装置の
説明図。
にγ線照射下での亀裂進展を測定するための試験装置の
説明図。
【図８】本発明の余寿命推定方法の精度を確認するため
にγ線照射下で導電率を変えて測定した亀裂進展試験デ
ータと、本発明の推定方法による推定線をしめすグラ
フ。
にγ線照射下で導電率を変えて測定した亀裂進展試験デ
ータと、本発明の推定方法による推定線をしめすグラ
フ。
【図９】本実施例で新生面溶解挙動を求めるため、およ
び、中性子照射下での亀裂進展を測定するために用いた
平滑な形状の試験片形状および寸法をしめす説明図。
び、中性子照射下での亀裂進展を測定するために用いた
平滑な形状の試験片形状および寸法をしめす説明図。
【図１０】本発明の余寿命推定方法の精度を確認するた
めに中性子照射下で測定した亀裂進展試験データと、本
発明の推定方法による推定線を示すグラフ。
めに中性子照射下で測定した亀裂進展試験データと、本
発明の推定方法による推定線を示すグラフ。
【図１１】本実施例における余寿命推定装置が、余寿命
を推定したい部位をユーザに入力してもらうために、ユ
ーザに対して表示する推定可能部位を示す表示画面を表
す説明図。
を推定したい部位をユーザに入力してもらうために、ユ
ーザに対して表示する推定可能部位を示す表示画面を表
す説明図。
【図１２】本実施例における余寿命推定装置が、余寿命
の推定結果および推定条件をユーザに対して表示する表
示画面を示す説明図。
の推定結果および推定条件をユーザに対して表示する表
示画面を示す説明図。
【図１３】本実施例による沸騰水型軽水炉プラントの余
寿命推定システムの構成を表すブロック図。
寿命推定システムの構成を表すブロック図。
【図１４】本実施例の亀裂進展センサ１２の一実施例を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図１５】図１４の亀裂進展センサ１２を用いた場合
に、亀裂進展センサ１３が記憶する荷重と亀裂長さの関
係を表すグラフ。
に、亀裂進展センサ１３が記憶する荷重と亀裂長さの関
係を表すグラフ。
【図１６】試験片の鋭敏化度と試験片の熱処理条件の関
係を表すグラフ。
係を表すグラフ。
【図１７】本実施例において、亀裂進展センサ１２とし
て用いることのできる別の実施例を示す正面図。
て用いることのできる別の実施例を示す正面図。
【図１８】本実施例において、亀裂進展センサ１２とし
て用いることのできるさらに別の実施例を示す斜視図。
て用いることのできるさらに別の実施例を示す斜視図。
１…熱源スタンド、２…Ｃｏ−６０線源、３…オートク
レーブ、４…試験片、５…オートクレーブ支持台、６…
負荷モーター、７…内部ロードセル、８…変位計、９…
外部照合電極、１０…γ線遮断ブロック、１１…原子炉
圧力容器、１２…亀裂進展センサ、１３…亀裂進展モニ
タ、１４…下部プレナム、１５…炉内中性子計装管、１
６…原子炉炉水再循環系配管、１７…原子炉炉水浄化系
配管、１８…溶存酸素計、１９…過酸化水素計、２０…
導電率計、２１…コンピュータ、２２…タービン、２３
…水素注入系、２４…原子炉給水配管、１１１…試験
片、１１３…ロードセル、１１５…拘束治具、１１６…
固定ねじ、１１８…引っ張り治具、２１０、２３０…試
験片、２１１…試験片固定治具、２１２…バネ、２１３
…負荷シリンダ、２１４…負荷ねじ、２１５…負荷支持
金具、２１６…差動変位計、２１７…リード線、２１８
負荷支持シリンダ、２１９…試験片固定台、２２０…固
定棒、２２２…歪ゲージ、２３１…負荷治具。
レーブ、４…試験片、５…オートクレーブ支持台、６…
負荷モーター、７…内部ロードセル、８…変位計、９…
外部照合電極、１０…γ線遮断ブロック、１１…原子炉
圧力容器、１２…亀裂進展センサ、１３…亀裂進展モニ
タ、１４…下部プレナム、１５…炉内中性子計装管、１
６…原子炉炉水再循環系配管、１７…原子炉炉水浄化系
配管、１８…溶存酸素計、１９…過酸化水素計、２０…
導電率計、２１…コンピュータ、２２…タービン、２３
…水素注入系、２４…原子炉給水配管、１１１…試験
片、１１３…ロードセル、１１５…拘束治具、１１６…
固定ねじ、１１８…引っ張り治具、２１０、２３０…試
験片、２１１…試験片固定治具、２１２…バネ、２１３
…負荷シリンダ、２１４…負荷ねじ、２１５…負荷支持
金具、２１６…差動変位計、２１７…リード線、２１８
負荷支持シリンダ、２１９…試験片固定台、２２０…固
定棒、２２２…歪ゲージ、２３１…負荷治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木田 利孝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 布施 元正 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 茂中 ▲尚▼登 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 国谷 治郎 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 泉谷 雅清 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 服部 成雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 斉藤 隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (16)
- 【請求項１】軽水型原子炉内の構造物の亀裂の進展を推
定する方法であって、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成され、
予め亀裂を設けた模擬試料を、模擬的な炉水中に配置
し、前記亀裂の進展速度と、前記炉水の溶存酸素濃度と
溶存過酸化水素濃度との和で定義される実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effと、前記炉水中の不純物イオン濃度との関
係を求める第１のステップと、 前記構造物の亀裂の進展を推定したい部位が接する炉水
について、炉水中の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと不純
物イオン濃度とを、シミュレーションによって推定する
第２のステップと、 前記第１のステップで求めた関係に、第２のステップで
求めた結果をあてはめて、前記構造物の前記部位に存在
する亀裂の進展速度を求める第３のステップとを有する
ことを特徴とする亀裂進展の推定方法。 - 【請求項２】軽水型原子炉内の構造物の余寿命を推定す
る方法であって、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成され、
予め亀裂を設けた模擬試料を、模擬的な炉水中に配置し
て、前記亀裂の進展速度と、前記炉水の溶存酸素濃度と
溶存過酸化水素濃度との和で定義される実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effと、前記炉水中の不純物イオン濃度との関
係を求める第１のステップと、 前記構造物の余寿命を推定したい部位が接する炉水中の
実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと不純物イオン濃度とを、
シミュレーションによって推定する第２のステップと、 前記第１のステップで求めた関係に、第２のステップで
求めた結果をあてはめて、前記構造物の余寿命を推定し
たい部位に存在する亀裂の進展速度を求める第３のステ
ップと、 前記第３のステップで求めた亀裂の進展速度から、前記
亀裂の長さが、予め定めた限界の亀裂長さに達するまで
の時間を計算し、その時間を余寿命とする第４のステッ
プとを有することを特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項３】請求項２において、前記構造物を構成する
材料は、ステンレスであることを特徴とする余寿命推定
方法。 - 【請求項４】請求項２において、前記実効溶存酸素濃度
〔Ｏ2〕effは、質量濃度により表される溶存酸素濃度
（Ｏ2）と溶存過酸化水素濃度（Ｈ2Ｏ2）とについて、 〔Ｏ2〕eff＝（Ｏ2）＋１／２（Ｈ2Ｏ2） で定義されることを特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項５】請求項２において、前記炉水中の不純物イ
オンの濃度は、炉水の導電率で表されることを特徴とす
る余寿命推定方法。 - 【請求項６】請求項２の第２のステップにおいて、前記
余寿命を推定したい部位の接する実効溶存酸素濃度〔Ｏ
2〕effを、原子炉内の任意の位置で測定した実効溶存酸
素濃度〔Ｏ2〕effと、原子炉外に炉水を導いて測定した
実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effとを用いて、推定すること
を特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項７】請求項２の第２のステップにおいて、原子
炉外に炉水を導いて測定した不純物イオン濃度を、前記
余寿命を推定したい部位の不純物イオン濃度と推定する
ことを特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項８】請求項６記載の前記原子炉内の任意の位置
の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを求める方法として、 原子炉内の任意の位置に、前記構造物を構成する材料と
等しい材料から構成され、予め亀裂を設けられて負荷を
かけられた実試料を配置して、亀裂の進展速度を測定
し、 原子炉外で測定した炉水の不純物イオン濃度と、前記実
試料の亀裂の進展速度とを、第１のステップで求めた関
係にあてはめて、対応する実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕eff
を求める方法を用いることを特徴とする余寿命推定方
法。 - 【請求項９】請求項６において、前記原子炉内の任意の
位置は、前記原子炉の炉心下部プレナム位置の中性子計
装管内であることを特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項１０】請求項２の第１のステップにおいて、前
記模擬試料としてバルク形状の試料を用いて、前記関係
を求めた場合、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成される
他の試料を用いて、その試料の表面酸化膜を破壊して新
生面を露出させ、その新生面をある値の実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effを有する水中に浸して、新生面の溶解挙動
を求め、 前記バルク形状の試料により求めた関係における実効溶
存酸素濃度〔Ｏ2〕effの値を、前記新生面溶解挙動とそ
れを求めた時の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effの値とによ
って、新生面の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effの値に補正
することを特徴とする余寿命推定方法。 - 【請求項１１】軽水型原子炉を運転する方法であって、 請求項２記載の余寿命推定方法で求めた、前記構造物の
余寿命と、その構造物が接する炉水中の実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effとに基づいて、前記構造物の余寿命を一定
値以上に延長させるための実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕eff
を計算し、 前記原子炉の炉水中に水素を注入することにより、前記
構造物が接する炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを、
前記余寿命を延長するための実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕
effに一致させ、これにより前記構造物の余寿命を延長
させることを特徴とする原子炉の運転方法。 - 【請求項１２】軽水型原子炉内の構造物の余寿命を推定
する装置であって、 原子炉内の任意の位置に配置されて、炉水中の溶存酸素
濃度と溶存過酸化水素濃度との和で定義される実効溶存
酸素濃度〔Ｏ2〕effを検出する炉内検出手段と、前記原
子炉外に導かれた炉水中の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕eff
を検出する炉外検出手段と、前記原子炉外に導かれた炉
水中の不純物イオン濃度を検出する不純物イオン濃度検
出手段と、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成され、
予め亀裂を設けた模擬試料を、予め、模擬的な炉水中に
配置することにより求めた、前記亀裂の進展速度と、前
記炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記炉水中の
不純物イオン濃度との関係を記憶する記憶手段と、 前記炉内検出手段の検出結果と前記炉外検出手段の検出
結果とに基づいて、シミュレーションをおこなって、前
記構造物の寿命を推定したい部位の接している炉水の実
効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを求め、 求めた実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記不純物イオ
ン濃度検出手段の検出結果とを、前記記憶手段に記憶さ
れている関係にあてはめて、前記構造物の余寿命を推定
したい部位に存在する亀裂の進展速度を求め、 その亀裂の進展速度から前記寿命を推定したい部位の亀
裂の長さが、予め定めた限界の亀裂長さに達するまでの
時間を求める演算手段とを有することを特徴とする余寿
命推定装置。 - 【請求項１３】請求項１２において、前記炉内検出手段
は、前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成さ
れ、予め亀裂を設けられて負荷をかけられ、前記炉内の
任意の位置に配置された実試料と、前記実試料の亀裂の
進展速度を検出する手段と、 前記実試料の亀裂の進展速度と前記不純物イオン濃度検
出手段の検出結果とを、前記記憶手段に記憶されている
関係にあてはめて、対応する実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕
effを求める手段とを有することを特徴とする余寿命推
定装置。 - 【請求項１４】軽水型原子炉内の構造物の余寿命を推定
する装置であって、 原子炉内の任意の位置における炉水中の溶存酸素濃度と
溶存過酸化水素濃度との和で定義される実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effと、前記原子炉外に導かれた炉水中の実効
溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記原子炉外に導かれた炉
水中の不純物イオン濃度とを入力するために入力手段
と、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成され、
予め亀裂を設けた模擬試料を、模擬的な炉水中に配置す
ることにより予め求めた、前記亀裂の進展速度と、前記
炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記炉水中の不
純物イオン濃度との関係を記憶する記憶手段と、 前記入力手段に入力された原子炉内の実効溶存酸素濃度
〔Ｏ2〕effと原子炉外の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと
に基づいて、シミュレーションを行なうことにより、前
記構造物の寿命を推定したい部位の接している炉水の実
効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを求め、 求めた実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記入力手段に
入力された不純物イオン濃度とを、前記記憶手段に記憶
されている関係にあてはめることにより、前記構造物の
余寿命を推定したい部位に存在する亀裂の進展速度を求
め、 その亀裂の進展速度から前記寿命を推定したい部位の亀
裂の長さが、予め定めた限界の亀裂長さに達するまでの
時間を求める演算手段と、 前記入力手段に入力されたデータと、前記演算手段の演
算結果を記憶する手段とを有することを特徴とする余寿
命推定装置。 - 【請求項１５】原子炉の炉水の水質を管理する装置であ
って、 請求項１２記載の余寿命推定装置から、余寿命と前記構
造物の寿命を推定したい部位の接している炉水の実効溶
存酸素濃度〔Ｏ2〕effとを受け取る受信手段と、受信し
た余寿命と実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effとに基づいて、
前記構造物の余寿命を一定値以上に延長するための実効
溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを計算する計算手段と、 原子炉の炉水に水素を注入する注入装置と、 前記受信手段の受信した実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕
effを、前記計算手段の計算した実効溶存酸素濃度
〔Ｏ2〕effに一致させるために必要な水素量を計算し
て、前記注入装置に指示する制御手段とを有することを
特徴とする原子炉の水質管理装置。 - 【請求項１６】軽水型原子炉と、 前記原子炉内の任意の位置の炉水中の、溶存酸素濃度と
溶存過酸化水素濃度との和で定義される実効溶存酸素濃
度〔Ｏ2〕effを検出する炉内検出手段と、前記原子炉外
に導かれた炉水中の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを検出
する炉外検出手段と、前記原子炉外に導かれた炉水中の
不純物イオン濃度を検出する不純物イオン濃度検出手段
と、 前記構造物を構成する材料と等しい材料から構成され、
予め亀裂を設けた模擬試料を、模擬的な炉水中に配置す
ることにより予め求めた、前記亀裂の進展速度と、前記
炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記炉水中の不
純物イオン濃度との関係を記憶する記憶手段と、 前記炉内検出手段の検出結果と前記炉外検出手段の検出
結果とに基づいて、シミュレーションをおこなうことに
より、前記構造物の寿命を推定したい部位の接している
炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを求め、 求めた実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effと、前記不純物イオ
ン濃度検出手段の検出結果とを、前記記憶手段に記憶さ
れている関係にあてはめて、前記構造物の余寿命を推定
したい部位に存在する亀裂の進展速度を求め、 その亀裂の進展速度から前記寿命を推定したい部位の亀
裂の長さが、予め定めた限界の亀裂長さに達するまでの
時間を求める演算手段と、 前記演算手段の求めた余寿命と、余寿命を推定した部位
の接している炉水の実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effとに基
づいて、前記構造物の余寿命を一定値以上に延長するた
めの実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕effを計算する計算手段
と、 原子炉の炉水に水素を注入する注入装置と、 前記受信手段の受信した実効溶存酸素濃度〔Ｏ2〕
effを、前記計算手段の計算した実効溶存酸素濃度
〔Ｏ2〕effに一致させるために、必要な水素量を計算し
て、前記注入装置に指示する制御手段とを有することを
特徴とする軽水型原子炉プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188363A JP2934100B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188363A JP2934100B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634786A true JPH0634786A (ja) | 1994-02-10 |
| JP2934100B2 JP2934100B2 (ja) | 1999-08-16 |
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ID=16222317
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4188363A Expired - Lifetime JP2934100B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934100B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990000928A1 (de) * | 1988-07-21 | 1990-02-08 | Wiedner Guenter | Salzwasserdestillationsvorrichtung |
| JPH0727892A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-31 | Toshiba Corp | 原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置 |
| JP2002296268A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水質評価方法および水質管理システム |
| JP2003028786A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 管内面の応力腐食割れ形成方法及び装置 |
| JP2007218826A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 応力腐食割れ評価方法および応力腐食割れ評価システム |
| JP2008051513A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Toshiba Corp | 応力腐食割れ亀裂進展速度の評価方法 |
| KR101708793B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2017-02-22 | 한국수력원자력 주식회사 | 원자력발전소의 가동전·중검사 모니터링을 위한 프로그램 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53120584A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Toshiba Corp | Remaining life measuring method of metal materials |
| JPS53120585A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Toshiba Corp | Remaining life measuring method of metal materials |
| JPH03146900A (ja) * | 1989-11-01 | 1991-06-21 | Hitachi Ltd | センサー、原子炉、原子炉の制御方法、及びセンサーの製造方法 |
| JPH03289532A (ja) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 構造物の疲労寿命評価方法 |
| JPH04104092A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-06 | Toshiba Corp | 炉水の水質制御方法 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP4188363A patent/JP2934100B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53120584A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Toshiba Corp | Remaining life measuring method of metal materials |
| JPS53120585A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Toshiba Corp | Remaining life measuring method of metal materials |
| JPH03146900A (ja) * | 1989-11-01 | 1991-06-21 | Hitachi Ltd | センサー、原子炉、原子炉の制御方法、及びセンサーの製造方法 |
| JPH03289532A (ja) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 構造物の疲労寿命評価方法 |
| JPH04104092A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-06 | Toshiba Corp | 炉水の水質制御方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990000928A1 (de) * | 1988-07-21 | 1990-02-08 | Wiedner Guenter | Salzwasserdestillationsvorrichtung |
| JPH0727892A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-31 | Toshiba Corp | 原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置 |
| JP2002296268A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水質評価方法および水質管理システム |
| JP2003028786A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 管内面の応力腐食割れ形成方法及び装置 |
| JP4706814B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2011-06-22 | 株式会社Ｉｈｉ | 管内面の応力腐食割れ形成方法及び装置 |
| JP2007218826A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 応力腐食割れ評価方法および応力腐食割れ評価システム |
| JP2008051513A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Toshiba Corp | 応力腐食割れ亀裂進展速度の評価方法 |
| JP4672616B2 (ja) * | 2006-08-22 | 2011-04-20 | 株式会社東芝 | 応力腐食割れ亀裂進展速度の評価方法 |
| KR101708793B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2017-02-22 | 한국수력원자력 주식회사 | 원자력발전소의 가동전·중검사 모니터링을 위한 프로그램 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2934100B2 (ja) | 1999-08-16 |
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