高温高圧水中における界面酸化物の反応動力学と応力腐食割れ

高温高压水中界面氧化物的反应动力学及应力腐蚀开裂

基本信息

批准号：
01F00508
负责人：
庄子哲雄
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本期間は、軽水炉(LWR)環境下の構造材料における応力腐食割れ(SCC)挙動のモデル化とき裂進展速度の定量化を研究の目標とした。加圧水型軽水炉(PWR)における圧力容器蓋用管台(VHP)の寿命評価には、Ni基合金のき裂進展挙動をよく理解することが重要である。HAZ(熱影響部)部近傍等、特にPWRプラントのVHPにおけるSCCとしてよく知られている残留応力が存在する領域のき裂進展速度の予測には、き裂進展速度に対するKの時間変化dK/dtを入念に調べる必要がある。FRIの一般化したき裂進展予測モデルの式を提案し、実験および実機から得たPWRにおける一次側SCC(PWSCC)き裂進展速度を予測した。このモデルは、様々な材料と環境の組合せでもき裂進展速度を予測でき、且つき裂先端部の酸化とき裂先端部の力学的な影響、およびき裂進展に伴うそれらの相乗効果もまた定量化できる。き裂進展における応力拡大係数K、降伏応力、およびdK/dtのもつ意味を数値解析により実証し、他のき裂進展速度モデルによる計算結果と比較した。実験および実プラントから得たき裂進展速度と、本モデルによる数値解析結果はよく一致した。本モデルから見かけの酸化活性化エネルギーを定量化した結果、影響因子の相互作用と思われる一種の加速現象が予期された。従って、その活性化エネルギーを、き裂進展を支配する判断基準として用いる際には注意を要すると指摘した。実プラント等で経験される材料損傷形態を考慮して、本モデルの式に基づくSCC加速試験方法を詳細に検討した。実際の損傷のK依存性を把握することは重要であり、本研究に基づけば、BWRの炉心シュラウド、再循環ポンプの配管およびPWRのVHPにおいて最近観測されたき裂発生が示唆される。上述の成果を含め、今までに得られた結果を国際会議にて発表している。

在此期间，研究目标是对应力腐蚀破裂（SCC）行为进行建模，并量化轻水反应堆（LWR）环境下结构材料的开裂速率。重要的是要彻底了解在加压水型轻水反应堆（PWRS）中压力容器盖管架（VHP）的寿命中基于Ni的合金的裂纹生长行为。为了预测HAZ（受热影响部分）区域附近的区域的裂纹增长速率，特别是在存在残留应力的PWR植物的VHP中，这是众所周知的SCC，有必要仔细检查K相对于裂纹生长速率的K时间变化DK/DT。我们提出了一个FRI的广义裂纹增长预测模型的方程，并预测了从实验和真实机器获得的PWR中的主要SCC（PWSCC）裂纹增长率。该模型可以通过各种材料和环境组合来预测裂纹的生长速率，还可以量化裂纹尖端氧化和裂纹尖端动态的机械效应，以及它们与裂纹生长相关的协同作用。通过数值分析证明了应力强度因子K，屈服应力和DK/DT在裂纹生长中的含义，并与使用其他裂纹生长速率模型的计算结果进行了比较。从实验和实际植物中获得的裂纹生长速率与使用该模型的数值分析结果很好地匹配。从该模型量化明显的氧化活化能，预测了一种加速现象，似乎是影响因子之间的一种相互作用。因此，有人指出，当使用激活能作为控制裂纹生长的标准时，需要谨慎。考虑到实际植物等经历的物质损害形态，基于该模型方程的SCC加速测试方法进行了详细研究。了解实际损害的K依赖性很重要，并且基于这项研究，建议最近观察到BWRS，再循环泵管和PWR VHP的核心裹尸布中的裂纹启动。到目前为止获得的结果，包括上述结果，已在国际会议上提出。