(57)【要約】【課題】プラント構造物の腐食電位を高精度に測定して、当該プラント構造物の亀裂進展寿命を精度良く予測できること。【解決手段】腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム３０において、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定手段と、この測定された腐食電位、及び寿命を評価すべき部位を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測演算装置３４とを有し、前記腐食電位測定手段は、寿命を評価すべき部位と同一材料から構成された試料電極３１と、照合のための照合電極３２とが、寿命を評価すべき部位の近傍に配置され、これらの電極間の電位差から腐食電位を測定するものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおいて、
前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定手段と、
この測定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測演算手段とを有し、
前記腐食電位測定手段は、前記寿命を評価すべき部位と同一材料から構成された試料電極と、照合のための照合電極とが、前記寿命を評価すべき部位の近傍に配置され、これらの電極間の電位差から腐食電位を測定するよう構成されたことを特徴とするプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項２】
前記試料電極の材質は、寿命を評価すべき部位と同一材料であるステンレス鋼またはニッケル基合金のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項３】
前記照合電極は、白金電極、金属／難溶性塩電極、または金属／金属酸化物電極のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項４】
腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおいて、
前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定する水質推定手段と、
この水質推定結果に基づいて、前記寿命を評価すべき部位近傍の腐食電位を推定する腐食電位推定手段と、
この推定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測演算手段と、を有して構成されたことを特徴とするプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項５】
前記寿命予測演算手段は、亀裂進展特性データを格納した亀裂進展特性データベースを具備し、寿命を評価すべき部位の構成材料、応力拡大係数、前記寿命を評価すべき部位近傍の腐食電位及び環境条件を基に、前記亀裂進展特性データから亀裂進展速度を算出し、任意の評価期間における亀裂進展量を予測するよう構成されたことを特徴とする請求項１または４に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項６】
前記亀裂進展特性データは、応力腐食割れによる亀裂進展速度と、腐食疲労による亀裂進展速度と、応力腐食割れ及び腐食疲労による亀裂進展速度のそれぞれと、腐食電位、応力拡大係数及び環境条件との関係を示したものであることを特徴とする請求項１または４に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項７】
前記プラント構造物は、原子力プラントの原子炉一次系を構成する上部格子板、炉心シュラウド、炉心支持板、シュラウドサポート、炉底部貫通孔形成部、再循環系配管、冷却材浄化系配管、ボトムドレンライン配管の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または４に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム。
【請求項８】
腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法において、
前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定ステップと、
この測定した腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料の亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップとを有し、
前記腐食電位測定ステップでは、前記寿命を評価すべき部位の近傍に配置されると共に、当該寿命を評価すべき部位と同一材料から構成された試料電極と、この試料電極に接近して配置された照合のための照合電極との電位差から腐食電位を測定することを特徴とするプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法。
【請求項９】
腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法において、
前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定する水質推定ステップと、
この水質推定結果に基づいて、前記寿命を評価すべき部位近傍の腐食電位を推定する腐食電位推定ステップと、
この推定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料の亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップと、を有することを特徴とするプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法。
【請求項１０】
前記プラント構造物は、原子力プラントの原子炉一次系を構成する上部格子板、炉心シュラウド、炉心支持板、シュラウドサポート、炉底部貫通孔形成部、再循環系配管、冷却材浄化系配管、ボトムドレン配管の少なくとも一つであることを特徴とする請求項８または９に記載のプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食環境にあるプラント構造物の健全性を評価するために、特に応力腐食割れ、腐食疲労などの環境助長割れによる亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（以後ＢＷＲと称す）は、一般に以下のような構成となっている。即ち、原子炉建屋内に原子炉格納容器が設置され、この原子炉格納容器内で原子炉圧力容器がペデスタル上に設置されている。原子炉圧力容器内には炉心および冷却水が収容されており、この冷却水は炉心の下方から上方に流通する際、炉心の核反応熱を奪い昇温する。昇温した冷却水は蒸気と水との二相流状態になり、炉心の上方に設けられた気水分離器内に流入する。気水分離器で水と蒸気に分離され、分離された蒸気は、気水分離器の上方に設けられた蒸気乾燥器で乾燥されて乾燥蒸気となる。この乾燥蒸気は、上記原子炉圧力容器に接続された主蒸気配管を経てタービン系に供給され、タービン系で仕事に供される。一方、気水分離器で分離された水は炉心の下方に流下して、再度炉心の下方から上方に向かって流通する。以下、同様のサイクルを繰り返す。
【０００３】
上記原子炉圧力容器は、容器本体と、この容器本体の上部開口を閉塞する蓋体とを有して構成され、この原子炉圧力容器に、冷却水を取水し放水する一次系配管が備えられる。一次系配管は、再循環系配管、冷却材浄化系配管、ボトムドレンライン配管等である。上記容器本体は円筒状の胴体と、この胴体下端に接続された下鏡とから構成される。原子炉圧力容器の内部には、上部格子板、炉心シュラウド、炉心支持板、シュラウドサポート，炉心スプレー系配管等の内部構造物が収納され、下鏡には、制御棒駆動機構や炉内計装管を通過させる貫通孔が設けられる。これらの原子炉圧力容器、内部構造物及び一次系配管が、ＢＷＲを備えた原子力プラントのプラント構造物を構成する。
【０００４】
このようなＢＷＲにあっては、プラントの健全性をより強固なものとし、またプラントの長寿命化を図る観点から、原子力プラントの一次系水に晒されたプラント構造物の腐食環境を外部から監視し、プラントの健全性評価、予防診断に役立てる技術の開発が進められている。
【０００５】
この場合、腐食環境評価の指標に腐食電位が用いられる。この腐食電位は、プラント構造物近傍の一次系水の溶存ガス濃度、流動条件、温度等によって決まる値である。この腐食電位は、プラント構造物と、このプラント構造物が晒された水質環境において基準となる照合電極との間の電位差から求められる値であり、プラント構造物の構成材料についての亀裂進展特性と強い相関を示す。一般に、腐食電位が低下するに従い、応力腐食割れによる進展速度は低下する傾向を示す。また、この亀裂進展速度と腐食電位との関係には力学因子が影響を及ぼすことが判明しており、その指標として応力拡大係数が用いられる。
【０００６】
従って、実際には、評価対象とするプラント構造物近傍と同様な環境条件等を再現して腐食電位を実測し、万一、欠陥が発生した場合でも、この腐食電位と亀裂進展特性データと応力評価データとを組み合わせて亀裂進展解析を実施することにより、亀裂進展寿命を予測することが可能となる。
【０００７】
プラント構造物の健全性モニタリングや寿命評価に関する方法や装置に関しては、公知例がある。例えば、プラント構造物それ自体を測定対象として腐食電位を実測することにより、割れの発生や亀裂の進展挙動を監視する方法（特許文献１）、腐食電流密度から水質及び亀裂進展速度を評価する方法（特許文献２）、或は、溶存酸素濃度と溶存過酸化水素濃度の和で定義される実効溶存酸素濃度と不純物イオン濃度との関係から亀裂進展速度を求めて、余寿命を評価する方法及び装置（特許文献３）などが知られている。
【０００８】
また、評価対象とするプラント構造物の近傍から原子力プラントの一次系水を抽出（サンプリング）して測定容器内に導き、この測定容器内で腐食電位を測定し、この腐食電位に基づき亀裂進展寿命を予測するものが知られている（特許文献４）。
【０００９】
更に、原子力プラントの配管から分岐された配管試験セクション内で、流体の流動条件等を実配管の形態に模擬させ、この配管試験セクション内に設置された配管試験体について腐食電位等を測定し、実プラント構造物の寿命を予測する装置及び方法が提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００１−１７４３９７号公報
【特許文献２】特開平１０−１１１２８６号公報
【特許文献３】特開平６−３４７８６号公報
【特許文献４】特開２００６−１０４２８号公報
【特許文献５】特開２００７−５１９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の各公知例によっても、腐食電位を高精度に測定して、腐食環境を正確に把握するためには、改善の余地があった。更に、腐食電位が実際に測定できない場合において、腐食電位を簡便且つ高精度に推定することに関しても、改善の余地があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、プラント構造物の腐食電位を高精度に測定して、当該プラント構造物の亀裂進展寿命を精度良く予測できるプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム及び方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、プラント構造物の腐食電位を簡便且つ高精度に推定して、当該プラント構造物の亀裂進展寿命を精度良く予測できるプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムは、腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおいて、前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定手段と、この測定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測演算手段とを有し、前記腐食電位測定手段は、前記寿命を評価すべき部位と同一材料から構成された試料電極と、照合のための照合電極とが、前記寿命を評価すべき部位の近傍に配置され、これらの電極間の電位差から腐食電位を測定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムは、腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおいて、前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定する水質推定手段と、この水質推定結果に基づいて、前記寿命を評価すべき部位近傍の腐食電位を推定する腐食電位推定手段と、この推定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測演算手段と、を有して構成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法は、腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法において、前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定ステップと、この測定した腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料の亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップとを有し、前記腐食電位測定ステップでは、前記寿命を評価すべき部位の近傍に配置されると共に、当該寿命を評価すべき部位と同一材料から構成された試料電極と、この試料電極に接近して配置された照合のための照合電極との電位差から腐食電位を測定することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法は、腐食環境にあるプラント構造物の亀裂進展寿命を予測するプラント構造物の亀裂進展寿命予測方法において、前記プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定する水質推定ステップと、この水質推定結果に基づいて、前記寿命を評価すべき部位近傍の腐食電位を推定する腐食電位推定ステップと、この推定された腐食電位、及び前記寿命を評価すべき部位を形成する構成材料の亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム及び方法によれば、試料電極と照合電極とが、プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍に配置されて、この近傍の腐食電位を測定するので、腐食電位を高精度に測定でき、この結果、プラント構造物の亀裂進展寿命を精度良く予測することができる。
【００１８】
また、本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システム及び方法によれば、プラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定し、この水質推定結果から腐食電位を推定するので、この腐食電位を簡便且つ高精度に求めることができ、この結果、プラント構造物の亀裂進展寿命を精度良く予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る亀裂進展寿命予測システムの第１の実施の形態を示す系統構成図である。図２は、図１における寿命を評価すべき部位の周囲の状況を示す側面図である。
【００２１】
ＢＷＲの原子炉圧力容器１１を備える原子力プラントの原子炉一次系１０は、前記原子炉圧力容器１１と、この原子炉圧力容器１１内に設置された炉心１２、炉心シュラウド１３、ジェットポンプ１４などの炉内構造物と、原子炉圧力容器１１に接続された再循環系１５、冷却材浄化系１６及びボトムドレンライン１７等の一次系配管とを有してなる。
【００２２】
これらの原子炉一次系１０を構成する原子炉圧力容器１１、炉内構造物及び一次系配管などのプラント構造物は、腐食環境である一次系水に晒されるため、応力腐食割れ（ＳＣＣ）、腐食疲労などの環境助長割れによる亀裂進展が起こりやすい。そこで、本実施の形態の亀裂進展寿命予測システム３０は、プラント構造物のうち、特に上部格子板１８、炉心シュラウド１３、炉心支持板１９、シュラウドサポート２０、原子炉圧力容器１１における炉底部貫通孔形成部、再循環系１５配管、冷却材浄化系１６配管、ボトムドレンライン１７配管などについて、亀裂進展寿命を予測し評価する。
【００２３】
上記炉底部貫通孔形成部は、原子炉圧力容器１１の炉底部(下鏡)において制御棒駆動機構２１や炉内計装管(不図示)などが貫通するための貫通孔が形成された部分である。また、図１には、プラント構造物における、亀裂進展寿命を予測し評価すべき部位（以下、寿命を評価すべき部位と称する）の代表例が信号Ａ、Ｂ、Ｃを用いて示されている。Ａは、再循環系１５の一次系配管における寿命を評価すべき部位の一例であり、Ｂは、炉心シュラウド１３における寿命を評価すべき部位の一例であり、Ｃは、炉底部貫通孔形成部における寿命を評価すべき部位の一例である。
【００２４】
さて、亀裂進展寿命予測システム３０は、腐食電位測定手段としての試料電極３１（図２）、照合電極３２及び電位差計３３と、寿命予測演算手段としての寿命予測演算装置３４とを有して構成される。試料電極３１、照合電極３２及び電位差計３３は、上述のプラント構造物における寿命を評価すべき部位の近傍の腐食電位を測定する腐食電位測定ステップを実行する。また、寿命予測演算装置３４は、試料電極３１、照合電極３２及び電位差計３３にて測定された腐食電位、及び後述の亀裂進展特性データを用いて、寿命を評価すべき部位３５の亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップを実行する。
【００２５】
つまり、試料電極３１は、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５と同一の材料にて構成される。具体的には、試料電極３１はステンレス鋼またはニッケル基合金のいずれかにて構成される。上記寿命を評価すべき部位３５は、プラント構造物において、例えば溶接箇所３６の付近の部分である。試料電極３１は、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５の近傍の一次系水３７中に設置される。
【００２６】
照合のための照合電極３２は、試料電極３１と同様に、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５の近傍の一次系水３７中に設置される。更に、この照合電極３２は、試料電極３１に対して電気的に絶縁された状態で、この試料電極３１に接近して配置される。
【００２７】
照合電極３２は、白金電極、銀／塩化銀電極などの金属／難溶性塩電極（金属の周囲に難溶性塩が設けられた構造の電極）、または鉄／鉄酸化物電極などの金属／金属酸化物電極（金属の周囲に金属酸化物が設けられた構造の電極）のいずれかから構成される。
【００２８】
試料電極３１からの信号線３８と、照合電極３２からの信号線３９とは、ＭＩケーブルなどの無機物絶縁ケーブルを用いて、フランジや貫通孔を形成する圧力バウンダリ部４０を介して系統外部へ取り出され、更に原子炉格納容器４１を介して外部に取り出される。ここで、ＭＩケーブル（Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｃａｂｌｅ）は、金属シースと内部の芯線とが、これらの間に介在された無機物によって電気的に絶縁された状態のケーブルである。
【００２９】
原子炉格納容器４１の外部に取り出された試料電極３１の信号線３８と照合電極３２の信号線３９とは、電位差計３３に接続され、この電位差計３３により信号線３８と信号線３９との間の電位差が計測される。これらの電位差値は電子化されて、腐食電位値として寿命予測演算装置３４に格納される。つまり、試料電極３１及び照合電極３２によって、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５近傍における一次系水３７の腐食電位が、実際に直接測定される。尚、この腐食電位値は、一般に、標準水素電極基準（ＳＨＥ）に換算される。
【００３０】
寿命予測演算装置３４は、コンピューターシステムにて構成され、亀裂進展特性データを格納した亀裂進展特性データベースなどの各種データベースを具備すると共に解析プログラムを有し、格納またはオンライン取得した腐食電位などの採取データを用いて、解析及び演算を実行する。つまり、寿命予測演算装置３４は、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５の構成材料及び応力拡大係数（後述）、並びに寿命を評価すべき部位３５近傍の腐食電位及び環境条件（温度や導電率など）を基に、亀裂進展特性データから亀裂進展速度を算出し、この亀裂進展速度から任意の評価期間における亀裂進展量（最終亀裂長さ）を予測して、亀裂進展寿命を予測する。
【００３１】
前記亀裂進展特性データは、寿命を評価すべき部位３５の構成材料毎に、亀裂進展速度と応力拡大係数と腐食電位と環境条件との相関関係が、既存のデータを基にして導かれたグラフまたは予測モデル式などとして示されたものである。このうちの亀裂進展速度は、寿命を評価すべき部位３５に作用する力学因子に依存して、応力腐食割れ（ＳＣＣ）による亀裂進展速度、腐食疲労による亀裂進展速度、これらの両者による亀裂進展速度の各場合を考慮する必要がある。そこで、亀裂進展特性データベースにおいても、応力腐食割れによる亀裂進展速度と、腐食疲労による亀裂進展速度と、応力腐食割れ及び腐食疲労による亀裂進展速度のそれぞれと、応力拡大係数、腐食電位及び環境条件との相関関係が示されている。
【００３２】
次に、寿命予測演算装置３４が実行する亀裂進展寿命の予測手順を、図３を用いて説明する。
【００３３】
寿命予測演算装置３４は、まず、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５に形成された初期亀裂長さを取り込み（Ｓ１）、次に、寿命を評価すべき部位３５において、原子力プラントの運転中に発生する応力と残留応力とから応力分布を求める（Ｓ２）。この応力分布については、予め算出されたものを寿命予測演算装置３４が取り込んでもよい。そして、寿命予測演算装置３４は、これらの初期亀裂長さと応力分布とから、寿命を評価すべき部位３５についての応力拡大係数を算出する（Ｓ３）。
【００３４】
次に、寿命予測演算装置３４は、寿命を評価すべき部位３５の近傍の腐食電位を電位差計３３からオンラインで、または自己のデータベースから取り込み（Ｓ４）、また、寿命を評価すべき部位３５近傍の温度、導電率などの環境条件を取り込む（Ｓ５）。寿命予測演算装置３４は、これらの腐食電位及び環境条件と、ステップＳ３にて算出した応力拡大係数とを用い、亀裂進展特性データベースに格納された亀裂進展特性データを参照して、対応する亀裂進展速度を求める（Ｓ６）。この亀裂進展速度は、応力腐食割れによるもの、腐食疲労によるもの、応力腐食割れ及び腐食疲労によるものの少なくとも一つが求められる。
【００３５】
次に、寿命予測演算装置３４は、算定期間を任意に設定して（Ｓ７）亀裂進展解析を実行し、この算定期間における亀裂進展量を算出する（Ｓ８）。寿命予測演算装置３４は、この亀裂進展量をステップＳ１の初期亀裂長さとして上述のステップＳ１〜Ｓ８を繰り返すことで、亀裂進展量を増加させて算出する（Ｓ９）。そして、寿命予測演算装置３４は、評価時間を設定して（Ｓ１０）、この評価期間に対応する最終亀裂長さを算出する（Ｓ１１）。寿命予測演算装置３４は、この最終亀裂長さが許容できる最長の亀裂長さとなったときの評価時間から、亀裂進展寿命を予測する。
【００３６】
従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。
【００３７】
試料電極３１と照合電極３２とがプラント構造物における寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７中に接近して設置され、これにより、この寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の腐食電位が直接測定されることから、この腐食電位を高精度に測定できる。この結果、この腐食電位を用いて、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５における亀裂進展寿命を精度良く予測することができる。
【００３８】
［Ｂ］第２の実施の形態（図４、図５）
図４は、本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおける第２の実施の形態を示すブロック図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００３９】
本実施の形態の亀裂進展寿命予測システム５０が前記第１の実施の形態の亀裂進展寿命予測システム３０と異なる点は、試料電極３１、照合電極３２及び電位差計３３に代えて、水質推定手段としての水質推定装置５１と、腐食電位推定手段としての腐食電位推定装置５２を有した点である。寿命予測演算装置３４は、この腐食電位推定装置５２にて推定された腐食電位、及び寿命を評価すべき部位３５を形成する構成材料についての亀裂進展特性データを用いて、亀裂進展寿命を予測する寿命予測ステップを実行する。
【００４０】
水質推定装置５１は、放射線分解モデルなどの解析によって、プラント構造物における寿命を評価すべき部位３５の近傍の一次系水３７における溶存酸素（Ｏ２）濃度、溶存水素（Ｈ２）濃度、溶存過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）濃度、ラジカル（Ｈ、ＯＨ）濃度を含む水質を推定する水質推定ステップを実行する。上記放射線分解モデルは、水の放射線分解、二相流における気液移行などを考慮して、原子炉一次系１０の系統内各部の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度、ラジカル濃度などの溶存ガス濃度を求めるものである。
【００４１】
腐食電位推定装置５２は、水質推定結果と、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７における流動条件等を用いて、寿命を評価すべき部位３５近傍の腐食電位を推定する腐食電位推定ステップを実行する。
【００４２】
腐食電位は、寿命を評価すべき部位３５の構成材料の表面におけるアノード反応とカソード反応の電流値の絶対値が同一となる混成電位で与えられる。つまり、アノード反応としては寿命を評価すべき部位３５の構成材料（下記式中の金属Ｍ）の溶解反応、水環境側の水素の酸化反応が対応し、カソード反応としては、酸素と過酸化水素の還元反応が対応する。解析で用いる電気化学反応の例を以下に示す。これらのアノード反応及びカソード反応における電流値の絶対値が同一となる混成電位が腐食電位となる。  
［化１］
アノード反応
Ｍ  →  Ｍｎ＋  ＋  ｎｅ−
Ｈ２  →２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−
カソード反応
Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２０
Ｈ２Ｏ２  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  ２Ｈ２０
【００４３】
更に、腐食電位は、一次系水３７の流動条件に依存する。このため、腐食電位推定装置５２は、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の流動条件を流動解析を行って求める。そして、腐食電位推定装置５２は、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７における溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度、ラジカル濃度、温度及び流動条件を入力条件として電位解析を実行し、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７における腐食電位を決定する。
【００４４】
次に、本実施の形態の亀裂進展寿命予測システム５０が実行する、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５における亀裂進展寿命の予測手順を、図５を用いて説明する。
【００４５】
亀裂進展寿命予測システム５０の寿命予測演算装置３４は、前記実施の形態のステップＳ１〜Ｓ３と同様にして、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５について、初期亀裂長さと応力分布とから応力拡大係数を算出する（Ｓ２１〜Ｓ２３）。
【００４６】
次に、亀裂進展寿命予測システム５０の水質推定装置５１は、放射線分解モデルなどの解析によって（Ｓ２４）、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７について、水質（溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度、ラジカル濃度など）を推定する（Ｓ２５）。
【００４７】
次に、亀裂進展寿命予測システム５０の腐食電位推定装置５２は、まず、流動解析を行って、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の流動条件を求める（Ｓ２６）。その後、腐食電位推定装置５２は、この流動条件と、水質推定装置５１にて推定された寿命を評価する部位３５近傍の一次系水３７の水質と、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の温度とを入力条件として電位解析を実行し（Ｓ２７）、腐食電位を決定する（Ｓ２８）。
【００４８】
次に、亀裂進展寿命予測システム５０の寿命予測演算装置３４は、前記実施の形態のステップＳ５〜Ｓ８と同様にして、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の環境条件を求め（Ｓ２９）、寿命を評価すべき部位３５の亀裂進展速度を算出し（Ｓ３０）、算出時間を設定して（Ｓ３１）、寿命を評価すべき部位３５の亀裂進展量を算出する（Ｓ３２）。そして、寿命予測演算装置３４は、ステップＳ２１〜Ｓ３２を繰り返し実行した後（Ｓ３３）、前記実施の形態のステップＳ１０及びＳ１１と同様にして、評価時間を設定し（Ｓ３４）、この評価時間に対応した最終亀裂長さを算出して（Ｓ３５）、この寿命を評価すべき部位３５における亀裂進展寿命を予測する。
【００４９】
従って、本実施の形態によれば、次の効果を奏する。
【００５０】
亀裂進展寿命予測システム５０の水質推定装置５１が、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５近傍における一次系水３７の溶存酸素濃度、溶存水素濃度、溶存過酸化水素濃度及びラジカル濃度を含む水質を推定することから、この水質を用いて腐食電位推定装置５２は、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の腐食電位を高精度に推定することができる。また、寿命を評価すべき部位３５近傍の一次系水３７の腐食電位を実際に測定する必要がなく、腐食電位推定装置５２が推定することから、この腐食電位を簡便に求めることができる。これらの結果、腐食電位等を用いて、プラント構造物の寿命を評価すべき部位３５における亀裂進展寿命を精度良く予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る亀裂進展寿命予測システムの第１の実施の形態を示す系統構成図。
【図２】図１における寿命を評価すべき部位の周囲の状況を示す側面図。
【図３】図１の亀裂進展寿命予測システムにおける寿命予測演算装置が、亀裂進展寿命を予測する手順を示すフローチャート。
【図４】本発明に係るプラント構造物の亀裂進展寿命予測システムにおける第２の実施の形態を示すブロック図。
【図５】図４の亀裂進展寿命予測システム５０が実行する、亀裂進展寿命を予測する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１０  原子炉一次系
１１  原子炉圧力容器
１３  炉心シュラウド
１５  再循環系
１６  冷却材浄化系
１７  ボトムドレンライン
１８  上部格子板
１９  炉心支持板
２０  シュラウドサポート
３０  亀裂進展寿命予測システム
３１  試料電極（腐食電位測定手段）
３２  照合電極（腐食電位測定手段）
３３  電位差計（腐食電位測定手段）
３４  寿命予測演算装置（寿命予測演算手段）
５０  亀裂進展寿命予測システム
５１  水質推定装置（水質推定手段）
５２  腐食電位推定装置（腐食電位推定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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