JPWO2011078333A1 - 原子力発電プラントの健全性評価システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、応力腐食割れの進展度合いは、使用される環境(温度、圧力等)によって変化するが、上述した構造材の硬度からき裂を判定する従来の技術では、使用される環境等を考慮した評価を行うことが難しいといった問題があった。
しかしながら、近年、プラントの運転効率等を考慮して、き裂が確認された場合であっても、プラントの健全性が確保できる期間であれば、き裂をそのままにした状態で継続運転を行わせるといった新たな規格が構築されている。このような規格を適用する場合には、き裂の進展予測を可能な限り高い精度で行い、このき裂進展予測結果に応じて適切な時期に、適切な保全対策を実施することが必要となる。
本発明は、原子力発電プラントにおける健全性評価システムであって、健全性の評価構造体の残留応力の応力分布を算出し、該応力分布に基づいてき裂が発生すると判断した場合に、算出した応力分布および特定したき裂発生箇所を出力する応力分布算出部と、応力分布算出部から出力された応力分布および特定したき裂発生箇所の情報に基づいて、該き裂発生箇所からのき裂進展予測を行い、予測結果を出力するき裂進展予測部と、き裂進展予測結果と保全対策とが対応付けられたデータベースを有し、前記き裂進展予測部からのき裂進展予測結果に対応する保全対策を前記データベースから読み出し、読み出した保全情報をユーザに提示する健全性保全部とを備える原子力発電プラントの健全性評価システムを提供する。
以下に、本発明の第1実施形態に係る原子力発電プラントの健全性評価システム(以下、単に「健全性評価システム」という。)について、図面を参照して説明する。本実施形態では、図1に示すような、原子力発電プラント1における原子炉容器2の1次冷却材管3の健全性について評価する場合を例示して説明する。より具体的には、図2に示すように、1次冷却材管3における突合せ溶接部4の健全性を評価する場合を例示して説明する。なお、図1において、原子炉容器2から送出された高温高圧水5は、この1次冷却材管3を通って蒸気発生器6に流入するようになっている。
なお、上記残留応力の算出に必要となる情報(例えば、評価構造物のサイズ、材料(物性値含む)、溶接条件、設置環境等)については、応力分布の算出処理に先駆けて、予め作業員によって入力され、登録されているものとする。
また、予測後のき裂前縁の手前(内側)の節点、即ち、予測前のき裂前縁上の節点や予測前のき裂前縁と予測後のき裂前縁の間の節点は、後で解放してき裂を進展させることができるように設定する。なお、図9に示す例では、予測前のき裂前縁13Aと予測後のき裂前縁13Bとの間のメッシュ分割数が等しくなるようにメッシュを再作成しているが、必ずしもその必要はなく、任意のメッシュ形状で分割でき、分割数を等しくする必要はない。
保全パターンB:ただちに以下の(α)か(β)の保全対策を実施する。
(α)補修
残留応力が高く、き裂が発生、進展する可能性がある箇所を機械加工等にて削除し、耐食性を有する溶接材料等で盛りなおす。この方法は、トラブル対応時及び補修の必要性が高く、補修施工条件が比較的容易な場合に採用される場合が多い。
残留応力が高く、き裂が発生、進展する可能性がある箇所を含む構造物を、残留応力が低減された代替構造物にそのまま取り替える。この方法は、上記(α)の補修施工が構造的に難しい、または、対象機器の寿命評価を行った結果、構造物を取り替える方が望ましいと判断した場合に実施される。
残留応力が高く、き裂が発生、進展する可能性がある箇所に対して、応力を低減させる。
次に、本発明の第2実施形態に係る原子力発電プラントの健全性評価システムについて、図面を参照して説明する。
例えば、上述した第1実施形態において例示した突合せ溶接部4であれば、形状もそれほど複雑ではないために、残留応力分布の算出処理はそれほど煩雑ではないが、原子力発電プラントでは、複雑な形状の部位も多く、それらの部位において毎回残留応力分布を求めることは大変な労力と時間がかかる。例えば、炉内計装筒がその例である。図11は炉内計装筒が下部鏡に支持されている状態を炉内容器下側から見たときの模式図、図12は炉内計装筒が炉底に溶接されている状態を示した概略断面図である。
以下、本実施形態に係る原子力発電プラントの健全性評価システムについて、上述した第1実施形態に係る健全性評価システムと共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
まず、図11及び図12に示した各炉内計装筒54について接合部に熱(所定の歪み)を仮想的に与え、そのときの感度解析(弾性解析)を行い、熱が与えられたときに発生する応力を評価する。この弾性解析は、塑性変形を考慮しないため、簡便にかつ短時間で行える。
そして、各グループIからVについて代表の炉内計装筒を一つ定め、その炉内計装筒において弾塑性解析を実施し、応力分布を算出し、この応力分布のデータを各グループと対応付けてデータベースに格納しておく。
そして、実際の残留応力の算出時においては、データベースから評価対象である炉内計装筒が属するグループの応力分布を取得し、この応力分布を用いて健全性評価を行う。
11 応力分布算出部
12 き裂進展予測部
13 健全性保全部
14 応力分布データベース
15 保全データベース
Claims (3)
- 健全性の評価構造体の残留応力の応力分布を算出し、該応力分布に基づいてき裂が発生すると判断した場合に、算出した応力分布および特定したき裂発生箇所を出力する応力分布算出部と、
応力分布算出部から出力された応力分布および特定したき裂発生箇所の情報に基づいて、該き裂発生箇所からのき裂進展予測を行い、予測結果を出力するき裂進展予測部と、
き裂進展予測結果と保全対策とが対応付けられたデータベースを有し、前記き裂進展予測部からのき裂進展予測結果に対応する保全対策を前記データベースから読み出し、読み出した保全情報をユーザに提示する健全性保全部と
を備える原子力発電プラントの健全性評価システム。 - 前記応力分布算出部は、同じ構造体が複数存在する場合において、各構造体に対して予め弾性解析を行い、弾性解析の結果が近似するものをグループ化して複数のグループを作成し、各前記グループにおいて前記構造体の弾塑性解析を行うことにより応力分布を得て、該グループと応力分布とを対応付けて格納したデータベースを有しており、
前記データベースから健全性の評価構造体の残留応力の応力分布を取得する請求項1に記載の原子力発電プラントの健全性評価システム。 - 前記応力分布算出部は、健全性の評価構造体の残留応力を降伏応力とみなして前記残留応力の応力分布を得る請求項1に記載の原子力発電プラントの健全性評価システム。
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