報告書番号

EX24006

タイトル（和文）

配管用の確率論的破壊力学解析コードPEDESTRIANの整備 ―破壊評価法の拡充―

タイトル（英文）

Implementation of Probabilistic Fracture Mechanics Evaluation Code PEDESTRIAN for Piping - Enhancement of evaluation methods for crack rupture -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
確率論的破壊力学（PFM）は，破壊の駆動力ならびに破壊抵抗が統計的なばらつきや不確実さを有していると考え，これらを確率変数として扱うことで破壊確率を定量的に評価する工学的手法である．米国では原子炉圧力容器に対してPFM結果に基づく健全性評価が行われており，また配管を対象とする評価コードxLPR注 ）の開発がNRC注 ）主導で進められている．しかしながら，我が国のプラント健全性評価には，米国コードはそのまま適用できず，国内規格に応じた独自コードの開発が必要である．このため当所では配管PFM解析コードPEDESTRIAN[1]を開発してきたが，表面亀裂付き配管に対する破壊評価法の整備は不十分であった．また，xLPRは加圧水型軽水炉の一次冷却水中応力腐食割れによる貫通亀裂のLBB注 ）評価のために開発されたが，最近，我が国においても応力腐食割れのLBB評価が必要とされている注 ）．しかしながら，国内LBB規格は疲労亀裂を対象としており，xLPRに採用されている応力腐食割れに対するLBB評価法を反映する必要がある．そのためにPEDESTRIANの機能増強を図ってきたが，貫通亀裂付き配管に対する破壊評価法の整備は不十分であった．

目　　的
PEDESTRIANにおける表面亀裂付き配管に対する破壊評価法，及び貫通亀裂付き配管に対する破壊評価法を拡充する．さらに，試計算を通じて実装した評価法を含む評価モジュールの動作確認を行う．

主な成果
1. 表面亀裂付き配管に対する破壊評価法の拡充と評価モジュールの動作確認
維持規格に従う表面亀裂付き配管に対する弾塑性破壊力学評価法及び2パラメータ評価法をPEDESTRIANに実装し（図1），鋳造ステンレス鋼配管に曲げを負荷したときの破壊荷重を決定論的に求めた．その結果は文献値注 ）と一致していた（表1）．さらに，確率論的解析により得られた破壊確率を文献値と比較したところよく一致しており（表2），実装した評価法を含む評価モジュールが正しく動作していることが確認できた．
2. 貫通亀裂付き配管に対する破壊評価法の拡充と評価モジュールの動作確認
xLPRに採用されている貫通亀裂付き配管に対する弾塑性破壊力学評価法をPEDESTRIANに実装し，沸騰水型軽水炉（BWR）配管を対象とした確率論的解析を実施した．得られた破壊確率の推移をxLPRと同等の結果が得られ，且つBWRの解析も可能なPROLOCAの結果と比較したところ，両コードでよく一致した（図2）．この結果より，実装した評価法を含む評価モジュールが正しく動作していることが確認できた．

概要 （英文）

Probabilistic fracture mechanism (PFM) is recently featured as a promising methodology for quantitative and reasonable structural integrity evaluation method for nuclear components. The United States of America is leading the scene from code development to its implementation into regulatory requirement. U. S. Nuclear Regulatory Commission and EPRI are developing a PFM code named "xLPR" for evaluation of leak-before-break of primary water stress corrosion cracking. The xLPR has recently been released for institutions outside the US, but this code was developed in accordance with U. S. regulatory requirements. CRIEPI has developed the PEDESTRIAN code for structural integrity assessment of piping in Japanese plants. In order to apply PFM to structural integrity assessment, an analysis code is necessary to establish Japanese evaluation system with reference to leading U. S. perception. In this study, we enhanced the fracture evaluation methods for surface cracked piping in accordance with JSME fitness-for-service code on the PEDESTRIAN. Furthermore, the fracture evaluation method for through-wall cracked piping was enhanced as well. The probabilistic analysis was conducted by using the updated PEDESTRIAN, and then that result was compared with that obtained by PROLOCA which could obtain the similar results to xLPR. Consequently, the probabilistic results were in good agreement with each other.

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