(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20

日本機械学会規格策定の経緯
z 昭和61年：米国サリー事故
z 平成2年5月：「原子力設備2次系配管肉厚の管理指針（PWR）」z 平成16年8月の関西電力美浜発電所3号機事象
z 国内の原子力及び火力発電所において，配管肉厚検査対象となる部位に対する検査実施の有無及び検査方法の調査と，検査未実施となっている部位に対する検査が実施された
z 日本機械学会では原子力安全保安院からの要請を受け，発電用設備規格委員会傘下に配管減肉特別タス
クを設置
z 配管減肉管理規格を策定

日本機械学会での配管減肉に関する規格の動向

平成20年10月20日(財)電力中央研究所
稲 田 文 夫

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機能性規格

性能規定化規格とプラント別技術規格

z 機能性規格とは何か¾ 技術規格に必要な項目と、要求される性能を規定した規格z なぜ機能性規格を策定したのか¾ 背景として、水処理の違いによりプラント形式により減肉感受性が全く異なる (概ね BWR≦火力＜PWR)¾ プラント形式に合わせた技術規格を制定できる¾ 既に適用されている各社の指針・基準の適切な運用を可能とする¾ 今後策定される減肉管理に関する技術指針・規格類に対するFrame Workを与える

性能規定化規格: 規格の満たすべき要件を規定

火力設備配管減肉管理技術規格
A 事業者の指針

技術規格として規定できる方法はいくつもある。
↓規格策定者が選択

B 事業者の指針

PWR 配管減肉管理に関する技術規格

管理状況が異なる
プラントデータが異なる→ 機能性規格は学会が制定する技術規格をも包含した上位規格であり、技術規格制定後も継続的に運用される

BWR 配管減肉管理に関する技術規格34

(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20配管減肉の計測手法

技術規格： 肉厚測定に基づく管理
点検箇所の選定z 測定機器－PWR,BWRの場合¾ 超音波厚さ測定(UT)¾ マーキングして位置ずれしないように測定実施¾ UT以外による場合は、その測定法による配管減肉管理のプロセスの技術的妥当性を確認した上で適用

点検時期の選定
点検の実施

z 備考： 火力の場合¾ 超音波厚さ測定(UT)---これが基本

必要厚さ以上？

以下は付属書に要求が書かれている¾ 放射線透過画像検査による試験方法¾ パルス渦流法によるスクリーニング試験方法¾ 電位差法による試験方法¾ ３次元超音波検査法による試験方法

措置(取替，補修等)
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減肉の発生・進展を考慮すべき偏流発生部位の例

規格の実際：PWR技術規格
z 重要な内容z エルボ、曲げ管zTz レデューサ
z オリフィス下流
z 弁、逆止弁下流¾ 取り扱う現象は、FACと液滴衝撃エロージョン¾ 代表点での管理は行わず、全数検査を実施¾ FACについては、SUS,低合金鋼は対象外

Cf. BWR規格z 管理ランクに依存して、代表点での検査を認めている
z 肉厚測定に基づく減肉管理の流れは、PWR技術規格と基本的には同じ
z FACについては酸素注入により発生しにくい¾ 管理ランクを分けている¾ FACの管理ランクは、酸素注入点前後で分ける¾ 液滴衝撃エロージョンの管理ランクは、正圧か、あるいは負圧になる復水器接続配管かで分ける
78

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FACの肉厚測定の計画

2回目以降の肉厚測定

z 流体条件が以下の色づけ部の系統で、炭素鋼配管の偏流発生部位について肉厚測定を実施
Flowvelocity
Two-phase < 30 m/sec
flow with
30-50m/sec
the wetness≥50m/sec< 5%
Two-phase < 30 m/sec
flow with
30-50m/sec
the wetness≥50m/sec< 5-15%
Two-phase < 30 m/sec
flow with
30-50m/sec
the wetness≥50m/sec>15%< 30 m/sec
Sigle-phase30-50m/sec
water flow
≥50m/secz 肉厚測定結果に基づいて計画をたてる
z 余寿命が5年となる前に肉厚測定を実施
z 減肉率の算出法¾ 初回測定実施後
公称肉厚と初回測定結果を使用¾ 2回目測定実施後
初回と2回目の測定結果を使用¾ 3回目以降
測定結果より最小二乗法で予想

Temperature
50-100 100-150 150-200 200-250(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20≥250deg C

No change from the 1990 guideline
Inspect all the components
Change from the 1990 guideline
Inspect all the components
Inspect all the components
in the specific piping systems

Added pipng system(Example)
Single phase:・ Condenser System piping#1HTR-#2HTR
Two phase:・ #2,3HTR Drain pipng
・ HTR Vent line

910(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20

液滴衝撃エロージョンの管理対象系統

措置・取替・補修

z 系統¾ 第1給水加熱器空気抜き系¾ 第2給水加熱器空気抜き系¾ 第3給水加熱器空気抜き系¾ 第4給水加熱器空気抜き系(復水器接続配管)¾ 第5給水加熱器空気抜き系(復水器接続配管)¾ 蒸気発生器ブローダウン系統¾ 高圧排気管ドレン系統¾ 湿分分離器ドレンタンクドレンウオーミング系統
z 測定部位¾ オリフィス等で急激に減圧されフラッシングが発生する部位の下流管およびそれ以降の負圧機器に至るまでの配管のエルボ、曲管、T管

z 余寿命が次回定検までの期間を下回る場合に実施
z 予防保全(余裕を見込んだ適切な時期に取替・補修)が重要
z 肉盛り補修溶接は、発電用原子力規格溶接規格(JSMES NB-2001)に従って実施
z 補修方法は、日本機械学会発電用設備規格 維持規格
(JSME S NA1-2004)を参照

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BWR規格の管理ランク(FAC)(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20

BWR規格の管理ランク(液滴衝撃エロージョン)

z FAC-1： 酸素注入点以降＋湿り度の低い主蒸気系の蒸気単相領域
z FAC-2： 酸素注入点以前¾ 温度が低いため、意外と減肉率は低い
z FAC-S： FAC-1の範囲で、偏流効果が著しく，実機計測デー
タ上から減肉発生の可能性を否定出来ない箇所(0.2mm/year以上)¾ 給水ポンプ吐出部下流エルボ等，実機計測データを基に設定された特定箇所

z LDI-1：配管内圧が正圧でLDIが発生する系統¾ 主蒸気ドレン系統，抽気系，給水加熱器ドレン系，給水加熱器ベント系等の二相領域で，下記LDI-2の範囲に分類される復水器接続配管を除く範囲
z LDI-2：復水器に接続する水系および蒸気系の配管

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LDI-1の管理対象範囲

LDI-2の管理対象範囲

z 抽気系
z 給水加熱器ドレン系
z 蒸気系／ドレン系

z 復水器接続配管¾ 最終段絞り要素(オリフィス、制御弁)直後¾ 最終段絞り要素に最も近接した偏流発生部位¾ 上記のほぼ中間に相当するTあるいはエルボ¾ 復水器に解放されておらず、正圧¾ 流速はそれほど高くはなく、液滴衝撃エロージョンのリスクはそれほど高くはないが、弁下流などで局所的に流速が増大する箇所で、低合金鋼に交換しても減肉が進んでいる系統がある¾ 代表部位の考え方は適用しない

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技術規格における課題(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20

技術戦略マップ作成の目的

課題-1：管理全体¾ 管理箇所のスクリーニング法や減肉予測評価手法の策定、測定方法、補修方法等、技術規格をより使いよいものにする周辺技術について、今後整備し、技術規格に反映していく必要。
¾ 火力／PWR／BWRの技術規格の統一化の議論(従来は管理の• 開発ニーズを明確にした上で技術開発課題を抽出する。
• 日本機械学会で策定した技術規格の改定、周辺規格・ガイドラインの制定整備に向けた効率的な技術開発の方向性を示し、各機関がR&Dを実施する際に参考とする。

経緯から異なる内容)

課題-2：配管・現象の重要度分類¾ 配管減肉が顕著で安全上のリスクの高い箇所から優先的に肉厚測定を行う合理的な試験プログラム策定方法が望まれるが、その確立には到っていないLDI(液滴衝撃エロージョン)により生じる狭い範囲の減肉は比較的安
全上のリスクが低いと推定される
FAC(流れ加速型腐食)は配管破損を引き起こし得る安全上の重要課
題である

これらのことは管理で考慮されていない

技術戦略シナリオ
作成の手順

1718

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配管減肉管理技術基準改定に関する開発・研究ニーズの相関

規格改定・周辺規格／ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ策定の流れ西暦
配管減肉管理に関する技術規格

z ニーズ調査に基づく技術開発課題候補の抽出(ニーズ調査票へのとり
２００７
まとめ)
z 技術開発課題の選定

課題選定にあたっての判断事項

２００６

Ⅴ．措置への反映事項
１．保守・補修(肉盛溶接等)事業者、国、研究機関へのニーズ

配管減肉管理の改善に向けた課題

試験計画

O．管理全体への反映事項
１．減肉予測評価手法の構築

Ⅰ．試験計画への反映事項
１．肉厚測定対象箇所の代表部位選定法
２．漏洩時のリスク評価及びリスク評価に基づく管理グレードの見直し

現状の技術レベルと達成すべき課題との相対関係

各機関での基盤研究課題：①モデル化⑥余寿命評価・環境変化②代表性の最適化⑦局部減肉判断基準③破損影響⑧補修の適用性確認
etc.
④新検査法
⑤測定ﾎﾟｲﾝﾄ最適化

２００８～２０１３

措置（取替・補修）
取替・補修）

否要
Ⅵ．設計への範囲事項
１．減肉抑制を念頭においた
設計指針の提案

運転継続判断IV．運転継続判断への反映事項
１．局所減肉の場合の判定基準

成果の公表（学会など）

II．試験への反映事項
１．FACによる減肉の測定方法の高度化
２．LDI等による減肉の測定方法の高度化

設計指針
規格への反映
２００８～２０１３２０２０

規格改訂

保全計画に役立つ体系事例規格ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ

既存規格の統合化による配管減肉管理規格の一般化
および 設計ガイドの策定

ガイド

学術的体系の検討
機械学会および他の学協会との連携による体系化

評 価

試 験

III．評価への反映事項
１．余寿命評価方法の高度化

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全体ロードマップ(社)日本原子力学会「水化学部会」第５回定例研究会2008/10/20

日本機械学会における新たな技術的知見の蓄積と規格の改定の体制
新たな技術的知見の蓄積

優先度
機能性規格改訂スケジュール
PWR/BWR技術規格改定スケジュール
火力規格改定スケジュール
管理活動の中課題
での反映事項
管理全体
減肉予測手法の要件
優先
肉厚測定対象箇所の代表部位
試験計画
優先の選定法漏洩時のリスク評価及びリスク評価に基づく管理グレードの見試験
FACによる測定方法の高度化 優先
LDIによる測定方法の高度化
優先評価
余寿命評価法の高度化
運転継続判断 局所減肉の場合の判断基準
最優先措置
保守・補修(肉盛溶接等)
優先減肉抑制を念頭においた設計指設計
針の提案

2007

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
▽
(▽)
▽
▽
▽▽
▼(2008年以降の火力技術規格改定スケジュールは火力専門委員会で検討中

z部門横断型「配管減肉管理の改善に向けた基盤技術研究分科会」(2008/4～2010/3)
主査：西口磯春先生(神奈川工科大学)¾

動力エネルギーシステム部門¾

材料力学部門¾

流体工学部門¾

機械力学計測制御部門

研究プロ

研究プロ

ジェクト A

ジェクト B

研究プロ
ジェクト Z

研究成果
研究課題の調整
成果

部門協議会直属
P-SCC-II-2 配管減肉管理改善に向けた基盤技術研
究分科会

材料力学部門

機械力学・計測制御部門
規格改定のベースとなる技術情報

動力エネルギーシステム部門
流体工学
部門

管理改善に向けた R&Dのニーズ

発電用設備規格委員会

機械学会の範囲

R&D相互調整、情報交換のための会議体

規格の改定／充実化
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謝辞z 本説明に際しては、日本機械学会 発電用設備規格委員会より発行されている¾ 発電用設備規格 配管減肉管理に関する規格(2005年版 増訂版)
JSME S CA1-2005¾ 発電用火力設備規格 火力設備配管減肉管理技術規格(2006年版)
JIS S TB1-2006¾ 発電用原子力設備規格 加圧水型原子力発電所配管減肉管理に関する技術規格 (2006年版) JIS S NG1-2006¾ 発電用原子力設備規格 沸騰水型原子力発電所配管減肉管理に関する技術規格 (2006年版) JIS S NH1-2006
および¾ 日本機械学会 発電用設備規格委員会 第43回委員会資料(2007/12)¾ 稲田、門井、宮口 「日本機械学会配管減肉管理規格の改定に向けた技術戦略マップの概要」 第13 回 動力エネルギー技術シンポジウム講演論文集 PP.35-36.
を一部使用・転載しております。ここに謝意を表します。
23z標準規格センター 発電用設備規格委員会 原子力専門委員会の傘下に配管減肉分科会を設置 間もなく活動を開始

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