(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料劣化評価の対象となる複数の原子力プラント構造物を表示する対象機器画面、複数の材料劣化事象を表示する材料劣化事象画面、及び複数の評価対象材質を表示する評価対象材質画面からなる第１の画面と、複数の材料特性診断項目を表示する材料特性診断項目画面からなる第２の画面と、を有する原子力プラント構造物の材料劣化評価システムであって、前記対象機器画面で前記原子力プラント構造物の一つが選択されると、当該構造物の内容が一覧表示され、次に前記一覧表示された内容の一つが選択されると従来の損傷事例およびプラント材質データから当該内容に対応する材料劣化事象及び評価対象材質が前記材料劣化事象画面及び評価対象材質画面にそれぞれ表示され、次に前記材料劣化事象画面及び評価対象材質画面からそれぞれ一つの材料劣化事象及び評価対象材質が選択されると、データベースに基づいて材料劣化評価に必要な材料特性診断項目を前記第２の画面の材料特性診断項目画面に選択可能に表示することを特徴とする原子力プラント構造物の材料劣化評価システム。
【請求項２】
材料劣化評価の対象となる原子力プラント構造物の微小サンプルの外形寸法、材質、製造履歴、運転履歴、使用環境を入力可能に表示する微小サンプル画面からなる第１の画面と、複数の材料特性診断項目を表示する材料特性診断項目画面と複数の材料劣化事象を表示する材料劣化事象画面とからなる第２の画面と、を有する原子力プラント構造物の材料劣化評価システムであって、前記微小サンプル画面に入力されたデータに対応する材料特性診断項目をデータベースを参照して前記材料特性診断項目画面に選択可能に表示し、次に、前記材料特性診断項目画面から一つの材料特性診断項目が選択されると、評価可能な材料劣化事象を前記材料劣化事象画面に表示することを特徴とする原子力プラント構造物の材料劣化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントにおいて製造時または供用中の材料劣化が問題となる原子力プラント構造物の材料劣化評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造材料の経年劣化あるいは製造過程における鋭敏化などの材料劣化事象は、構造物の健全性を長期間保証する際の課題である。特に、原子力発電プラントにおいて懸念される材料劣化事象として、応力腐食割れ（SCC）、照射誘起応力腐食割れ（IASCC）、照射脆化、疲労、熱時効（脆化）などが挙げられている。
【０００３】
これらの材料劣化事象の個々について、その劣化状態を定量的に評価する技術が既に開発されている。例えば、応力腐食割れ（SCC）については、特開平１−173970号公報に記載されているように、原子炉炉内構造物から採取した微小な試験片を用いて、加速条件下において応力腐食割れ感受性を評価する技術がある。
【０００４】
鋭敏化（照射鋭敏化／IASCC）については、特開平４−290959号公報、特開平６−34624号公報に記載されているように、エッチング処理後、金属組織、結晶粒界の幅、面積を顕微鏡で観察し、その画像を処理して材料特性値を抽出し、局所的な鋭敏化度を測定する方法がある。
【０００５】
特開平６−242076号公報に記載されているように、疲労等に起因する欠陥を、電磁コイル等によって検出し劣化度を評価する方法がある。特開昭62−245960号公報に記載されているように、余寿命評価の対象部位を研摩等により前処理し、その部分について硬さ測定やクリープキャビティの観察をすることによって余寿命を評価する。
【０００６】
また、実機原子炉内にあらかじめ装荷した評価用サンプルあるいは構造材料から採取した評価用微小サンプルを用いて材料劣化を評価する方法としては、特開平11−287888号公報などがある。
【０００７】
また、上記の原子炉圧力容器の経年劣化評価に関する要素技術開発状況については、庄子哲雄編「火力・原子力および化学プラント機器・構造部材の経年劣化と寿命予測」にまとめて示されている。
【０００８】
ただし、上述の劣化評価技術は、いずれも個々の材料劣化事象の評価を目的として開発された要素技術であり、例えばある劣化事象の進行状態を複数の材料特性診断によって総合的に評価しようとする際に、最適な材料特性診断項目やその手順、測定回数および条件が自動的に提示され、的確な劣化診断を実施可能とするようなシステムについて検討した例は見られていない。
【０００９】
また、あらかじめ測定データのばらつきを把握して、所定の信頼性が得られるように最低限必要な測定回数について検討した例についても見られていない。さらに、評価対象である材料劣化事象に応じて内部位置測定、微小サンプル採取および評価サンプルの設置箇所について自動的に画面表示する診断方法について検討した例は見られていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、原子力発電プラント等で発生が懸念されるSCC、IASCC、鋭敏化（含む照射誘起）、疲労および脆化など各々の材料劣化事象について、劣化度を評価できる材料特性およびその測定手法などが検討されている。
【００１１】
ただし、評価対象とする劣化事象に対し、複数の材料特性診断を適用して総合的に劣化状態を判断する際に、最適な材料特性診断項目やその手順、測定回数および条件について自動的に画面表示するシステムはなく、迅速かつ合理的に材料劣化診断を進める上で課題となっている。
【００１２】
また、測定結果として劣化度の比較・参照材料データベースそれぞれの材料データのばらつきを考慮し、所定の信頼性が得られるように測定回数を自動的に画面表示する診断方法についても未検討であり、診断結果の信頼性を保証する上で課題となっている。
【００１３】
さらに、評価対象である材料劣化事象に応じて、内部位置測定、微小サンプル採取および評価サンプルの設置箇所について自動的に画面表示される診断方法について検討した例はなく、採取した微小サンプルがプラント全体の材料劣化状態を代表可能であるか否かが不明であり、課題となっている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、材料劣化評価の対象となる複数の原子力プラント構造物を表示する対象機器画面、複数の材料劣化事象を表示する材料劣化事象画面、及び複数の評価対象材質を表示する評価対象材質画面からなる第１の画面と、複数の材料特性診断項目を表示する材料特性診断項目画面からなる第２の画面と、を有する原子力プラント構造物の材料劣化評価システムであって、前記対象機器画面で前記原子力プラント構造物の一つが選択されると、当該構造物の内容が一覧表示され、次に前記一覧表示された内容の一つが選択されると従来の損傷事例およびプラント材質データから当該内容に対応する材料劣化事象及び評価対象材質が前記材料劣化事象画面及び評価対象材質画面にそれぞれ表示され、次に前記材料劣化事象画面及び評価対象材質画面からそれぞれ一つの材料劣化事象及び評価対象材質が選択されると、データベースに基づいて材料劣化評価に必要な材料特性診断項目を前記第２の画面の材料特性診断項目画面に選択可能に表示すること特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る発明は、材料劣化評価の対象となる原子力プラント構造物の微小サンプルの外形寸法、材質、製造履歴、運転履歴、使用環境を入力可能に表示する微小サンプル画面からなる第１の画面と、複数の材料特性診断項目を表示する材料特性診断項目画面と複数の材料劣化事象を表示する材料劣化事象画面とからなる第２の画面と、を有する原子力プラント構造物の材料劣化評価システムであって、前記微小サンプル画面に入力されたデータに対応する材料特性診断項目をデータベースを参照して前記材料特性診断項目画面に選択可能に表示し、次に、前記材料特性診断項目画面から一つの材料特性診断項目が選択されると、評価可能な材料劣化事象を前記材料劣化事象画面に表示することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１および図２により原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態における画面構成例を示す画面表示図で、図２は図１における項目抽出手順を示すフロー図である。
【００２５】
本実施の形態は、図１に示すように、対象機器３、材料劣化事象４および評価対象材質５を選択する第１の画面１と、これらの選択結果から抽出された材料特性診断項目６を表示する第２の画面２とから構成されている。これらの表示画面は、モニタに表示する他、プリンタなどから出力する表示に変えてもよい。
【００２６】
対象機器３の表示例としては、原子炉圧力容器、原子炉炉内構造物（炉心シュラウド、上部格子板、炉心支持板、制御棒ハウジング、炉内計装管ハウジング、ジェットポンプ）、１次系配管、再循環系配管などが挙げられる。図１では例えば原子炉内構造物を選択項目としている。
【００２７】
また、材料劣化事象４の表示例としては、SCC、IASCC、鋭敏化、照射誘起鋭敏化、熱時効脆化、照射脆化、疲労などが挙げられる。また評価対象材質５の表示例としては、炭素鋼、ステンレス鋼（304(L)、316(L)、Ni基合金（Alloy600、182、82、X-750）などが挙げられる。図１では材料劣化事象４として例えばSCC（鋭敏化）を選択項目としている。また、評価対象材質５として例えばステンレス鋼-304(L)を選択項目としている。
【００２８】
また、第２の画面２における材料特性診断項目６の表示例としては、組織観察、硬さ測定、再活性化率測定、超音波探傷、渦電流探傷、ミニ引張試験、ミニシャルピー試験、ミニSSRT試験（低ひずみ速度引張試験）などが挙げられる。
【００２９】
そして、図２に示したように、Ａ第１の画面１の対象機器３において原子炉内構造物を図１で斜線のように選択すると、原子炉内構造物の内容が−で示されるように一覧で表示される。ここでこの一覧から炉心シュラウドを選択すると、従来の損傷事例およびプラント材質データに基いて、該当するＢに示す材料劣化事象４およびＣに示す評価対象材質５が選択できるように表示される。このＡ，Ｂ，Ｃの中から劣化事象および評価対象材質を図中斜線で示すように各々選択すると、データベースを参照して、第２の画面２に必要となるまたは診断可能となる材料特性診断項目６が出力される。
【００３０】
本実施の形態によれば、上記図２に示すＡ，Ｂ，Ｃに共通の項目を材料特性診断項目６として出力する操作によって、材料劣化の評価者は、表示された材料特性診断項目６から適切な項目を選択することができる。
【００３１】
次に図３により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、あらかじめ実構造物から評価対象の微小サンプル７が採取された場合に適用され、微小サンプル７について、外形寸法、材質、製造履歴、運転履歴、使用環境を入力する第１の画面１ａと、これらの入力結果から材料特性診断項目およびその診断項目から評価が可能である材料劣化事象を画面表示する第２の画面２ａから構成される。
【００３２】
本実施の形態は、第１の実施の形態と同様にこれらの出力画面は、モニタに表示する他、プリンタなどから出力する表示に変えてもよい。また、材料特性診断項目６の表示例としては、組織観察、硬さ測定、再活性化率測定、超音波探傷、渦電流探傷、ミニ引張試験、ミニシャルピー試験、ミニSSRT試験などが挙げられ、これらから評価が可能である材料劣化事象４の表示例としては、SCC、IASCC、鋭敏化、照射鋭敏化、熱時効脆化、照射脆化、疲労などが挙げられる。
【００３３】
本実施の形態では、例えば図１に示した第１の画面１の対象機器３において、微小サンプル７に関する図中斜線部のデータを入力すると、データベースを参照して該当する材料特性診断項目６が表示される。この材料特性診断項目６から例えば図中斜線で表示された項目を選択すると、評価可能である材料劣化事象４が表示される。
本実施の形態によれば、上記操作によって、材料劣化の評価者は、微小サンプルの状態に合わせた適切な材料特性診断項目を選択することができる。
【００３４】
次に図４により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図４に示すように材料劣化事象４の項目を選択する第１の画面１ｂと、この項目選択結果と従来の損傷事例データベースとの参照結果から、プラント中から劣化事象を代表する部位を抽出し、適切な診断対象部位として画面表示する第２の画面２ｂと、微小サンプル採取方法10を実施する場合にその採取方法10を選択する第３の画面９とから構成される。
【００３５】
第２の画面２ｂにおいてはBWR型原子炉の模式図が表示されており、図中符号11は原子炉圧力容器、12は炉心シュラウド、13は上部格子板、14は炉心支持板、15はシュラウドサポート、16は制御棒ハウジング、17は炉内計装管ハウジング、18はジェットポンプ、19は主蒸気管と給水管からなる１次系配管、20は原子炉再循環系(PLR)配管、Fuelは炉心を示している。
【００３６】
なお、材料劣化事象４は第１の実施の形態と同様の事象が挙げられる。また、診断対象部位８の表示は、本実施の形態の第２の画面２ｂに示すように概要図として表示する他に、例えば「シュラウド周溶接線」のように部位の名称として表示してもよい。微小サンプル採取方法10としては、放電加工、グラインダ加工、その他（etc）がある。
【００３７】
本実施の形態によれば、劣化事象の項目を選択すると最適な評価部位およびサンプリング方法が提示されることから、評価部位が少ない場合にも劣化状態の評価を効率よく実施することができる。
【００３８】
次に図５により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図５に示すように、対象機器３、評価対象材質５および材料特性診断項目６を選択する第１の画面１ｃと、これらの斜線部を選択すると材料特性診断の手順６ａを例えば手順６ａにおいて項目の右側に(1)〜(4)で表示する第２の画面２ｃとから構成されている。これらの表示画面は、モニタに表示する他、プリンタなどから出力する表示に変えてもよい。
【００３９】
対象機器３の例および評価対象材質５および材料特性診断項目６は、第１の実施の形態において示したものと同様のものが挙げられる。
本実施の形態によれば、第１の画面１ｃにおいて対象機器３、評価対象材質５を選択すると、該当する材料特性診断項目６が表示され、この中から実施予定の診断項目を斜線で示すように選択すると、第２の画面２ｃに最適な診断手順６ａを表示する。このような操作によって、材料劣化の評価者は、適切な診断手順により効率的に材料劣化評価を実施することができる。
【００４０】
次に図６により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第５の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図６に示すように、対象機器３、評価対象材質５および材料特性診断項目６を選択する第１の画面１ｄと、これらを選択すると材料特性診断の最適回数21を表示する第２の画面２ｄとから構成されている。これらの表示画面は、モニタに表示する他、プリンタなどから出力する表示に変えてもよい。対象機器の例および評価対象材質および材料特性診断項目は、第１の実施の形態において示したものと同様のものが挙げられる。
【００４１】
本実施の形態によれば、第１の画面１ｄにおいて対象機器３、評価対象材質５を斜線で示すように選択すると、該当する材料特性診断項目６が表示され、この中から実施予定の診断項目を図中斜線で示すように原子炉内構造物、ステンレス鋼-304(L)および再活性化率測定を選択すると、第２の画面２ｄにおいて最適な診断回数を表示する。このような操作によって材料劣化の評価者は、所定の信頼性を保持したまま効率的に材料劣化評価を実施することができる。
【００４２】
次に図７により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第６の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図７に示すように、対象機器３、評価対象材質５および材料特性診断項目６を選択する第１の画面１ｅと、第１の画面１ｅの表示内容を選択すると材料特性測定条件の出力画面22を表示する第２の画面２ｅとから構成されている。これらの出力画面は、モニタに表示する他、プリンタなどから出力する表示に変えてもよい。
【００４３】
対象機器の例および評価対象材質および材料特性診断項目は、第１の実施の形態において示したものと同様のものが挙げられる。
本実施の形態によれば、第１の画面１ｅにおいて対象機器３、評価対象材質５を図中斜線で示すように選択すると、該当する材料特性診断項目６が表示され、この中から実施予定の診断項目を斜線で示すように選択すると、第２の画面２ｅに最適な材料特性測定条件の出力画面22を表示する。このような操作によって、材料劣化の評価者は、最適な測定条件により信頼性の高い材料劣化評価を実施することができる。
【００４４】
次に図８により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第７の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図８に示すように、原子力プラント構造物の材料劣化評価を実施する際の評価対象部位８について第１の画面１ｆに表示したものである。第７の実施の形態では、BWR型原子炉の実機構造物に対して直接測定23する位置の材料特性診断を実施する。
【００４５】
また、機器製造時にあらかじめサンプル用として溶接を余盛りして製作しておいた微小サンプル採取用余盛位置24から微小サンプルを採取し、材料特性診断を実施する。さらに、機器製造時または定期検査期間中に着脱可能な治具によって評価対象部に固定しておいた評価用サンプルから採取された設置微小サンプル採取位置25の材料特性診断を実施する。いずれの例においても、原子力発電プラントの構造材料について直接材料特性評価を実施することにより、実構造物の劣化状態を正確に把握することができる。
【００４６】
次に図９により本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第８の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図９に示すように、材料劣化事象４の項目を選択する第１の画面１ｇと、この選択結果と従来の損傷事例データベースとの参照結果から、プラント中から劣化事象を代表する部位を抽出し、機器製造時または定期検査期間中にサンプル用に新たに設置する余盛設置部位26または評価用サンプル設置部位27の最適位置を実機プラント中から抽出し第２の画面２ｇに画面表示する。
【００４７】
本実施の形態によれば、劣化事象を選択すると最適な評価部位が表示され、余盛あるいは評価用サンプルの設置位置が限られている場合であっても、劣化状態の評価を効率よく実施することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、原子力発電プラント構造物の製造過程または供用期間中における材料劣化が問題となる構造物について、当該部から採取した評価用材料について、合理的かつ迅速に材料の健全性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第１の実施の形態を示す画面表示図。
【図２】  図１における項目抽出手順を説明するためのフロー図。
【図３】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第２の実施の形態を示す画面表示図。
【図４】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第３の実施の形態を示す画面表示図。
【図５】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第４の実施の形態を示す画面表示図。
【図６】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第５の実施の形態を示す画面表示図。
【図７】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第６の実施の形態を示す画面表示図。
【図８】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第７の実施の形態を示す画面表示図。
【図９】  本発明に係る原子力プラント構造物の材料劣化評価システムの第８の実施の形態を示す画面表示図。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｇ…第１の画面、２，２ａ〜２ｇ…第２の画面、３…対象機器の選択画面、４…材料劣化事象の選択画面、５…評価対象材質の選択画面、６…材料特性診断項目の提示画面、６ａ…材料特性診断手順の提示画面、７…微小サンプル性状入力画面、８…診断対象部位の表示画面、９…第３の画面、10…微小サンプル採取方法の表示画面、11…原子炉圧力容器、12…炉心シュラウド、13…上部格子板、14…炉心支持板、15…シュラウドサポート、16…制御棒ハウジング、17…炉内計装管ハウジング、18…ジェットポンプ、19…１次系配管、20…原子炉再循環系配管、21…材料特性診断回数の提示画面、22…材料特性測定条件の提示画面、23…直接測定、24…微小サンプル採取（余盛）位置、25…設置微小サンプル採取位置、26…余盛設置部位、27…評価サンプル設置部位。
【図１】
0004011393.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004011393.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004011393.tif 000007
【図７】
0004011393.tif 000008
【図８】
0004011393.tif 000009
【図９】
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