JANSI-VIP-43-第３版

ＢＷＲ炉内構造物点検評価ガイドライン［ＩＣＭハウジング］（第３版）

2023 年 3 月

一般社団法人原子力安全推進協会

炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会

はじめに

我が国の原子力発電所では，安全・安定運転を確保するため，炉内構造物等の健全性を確認あるいは保証することが，重要な課題となっています。本ガイドラインは，このような重要性に鑑み，損傷発生の可能性のある構造物について，点検・評価・補修等に関する要領を提案するものです。
2000 年に（社）火力原子力発電技術協会に発足した「炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会」は，2007 年より日本原子力技術協会に継承され，さらに 2012 年 11 月の日本
原子力技術協会の改組に伴い，炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会は，原子力安全推進協会に発展的に継承され，活動を継続しています。また，検討会での審議を経て制定する「炉内構造物等点検評価ガイドライン」は，関係者の利便性向上を図るため，関連情報と併せ協会ホームページより公開しています。
本ガイドラインの策定にあたっては，常に最新知見を取り入れ，見直しを行っていくことを基本方針としています。この方針に則り，現行版の発行後も最新知見の調査及び収集に努めることといたします。検討会では，点検評価ガイドライン（個別及び一般）の改訂
審議の都度，国内外の運転実績に関する情報活用と，点検評価手法の在り方について議論を重ねており，その成果をガイドラインのなかに反映しつつあります。今後も継続的な改善提案に取り組み，より効果的な保全活動への合理的な資源配分を目指すことも検討課題
といたします。
原子力発電の位置づけは地球温暖化防止のためにも重要であり，その具体化施策として原子力発電所の長期的な安全・安定運転への期待は高まりつつあります。本ガイドライン
が原子力産業界で活用され，原子力発電所の安全・安定運転の一助になることを期待しております。
最後に，本ガイドラインの制定にあたり，絶大なご助言を賜りました学識経験者，電力会社，メーカの方々等，関係各位に深く感謝いたします。

2023 年 3 月

炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会
委 員

長

望

月

正

人

BWR 炉内構造物点検評価ガイドライン
改訂履歴ガイドライン名：ICM ハウジング
改訂年月2002 年 7 月
2014 年 12 月
2023 年 3 月

版
初版発行
第 2 版発行
第 3 版発行

改訂内容

備考

適用する規格基準ほか見直し
ABWR 点検内容の追加
点検の考え方の明確化※ 改訂の詳細は参考資料 2 参照

ガイドラインの責任範囲
このガイドラインは，原子力安全推進協会に設置された炉内構造物等点検評価ガイ
ドライン検討会において，専門知識と関心を持つ委員と参加者による審議を経て制定されたものである。
原子力安全推進協会はガイドライン記載内容に対する説明責任を有するが，ガイドラインを使用することによって生じる問題に対して一切の責任を持たない。またガイドラインに従って行われた点検・評価・補修等の行為を承認・保証するものではない。
従って本ガイドラインの使用者は，本ガイドラインに関連した活動の結果発生する問題や第三者の知的財産権の侵害に対し補償する責任が使用者にあることを認識して，このガイドラインを使用する責任を持つ。

炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会

委員名簿（2023 年 3 月現在，順不同，敬称略）
委員長

望月

正人

大阪大学

委

員

笠原

直人

東京大学

委

員

竹田

陽一

東北大学

委

員

西本

和俊

大阪大学名誉教授

委

員

水谷

義弘

東京工業大学

委

員

森下

和功

京都大学

委

員

堂崎

浩二

東北大学

委

員

浅山

泰

日本原子力研究開発機構

委 員

古川 敬

発電設備技術検査協会

幹

事

今井

直人

東京電力ホールディングス（株）

幹

事

棚橋

晶

関西電力（株）

幹

事

寺門

剛

日本原子力発電（株）

委

員

渡辺

健介

北海道電力（株）

委

員

新藤

智也

東北電力（株）

委

員

神長

貴幸

東京電力ホールディングス（株）

委

員

稲垣

哲彦

中部電力（株）

委

員

網谷

宏和

北陸電力（株）

委

員

天野

洋一

関西電力（株）

委

員

荒芝

智幸

中国電力（株）

委

員

松原

克幸

四国電力（株）

委

員

木元

健悟

九州電力（株）

委

員

町田

栄治

日本原子力発電（株）

委

員

高村

賢也

電源開発（株）

委

員

内山

好司

日立ＧＥニュークリア・エナジー（株）

委

員

三橋

忠浩

東芝エネルギーシステムズ（株）

委

員

和地

永嗣

三菱重工業（株）

委

員

新井

拓

電力中央研究所

委

員

関

委

員

成宮

祥介

原子力安全推進協会

参加者

小林

広幸

EPRI International, Inc.

参加者

町田

秀夫

（株）テプコシステムズ

事務局

大畑

仁史

原子力安全推進協会

事務局

佐藤

寿志

原子力安全推進協会

弘明

原子力安全推進協会

BWR 炉 内 構 造 物 点 検 評 価 ガ イ ド ラ イ ン［ ICM ハ ウ ジ ン グ ］
目次
第１章 目的及び適用
1.1 目 的………………………………………………………………………………

1

1.2 適 用………………………………………………………………………………

1

第２章 点検の考え方……………………………………………………………

1

3.1 BWR………………………………………………………………………………

1

3.2 ABWR………………………………………………………………………………

1

第３章 点検対象

第４章 点検手法………………………………………………………………………

3

第５章 点検範囲………………………………………………………………………

4

6.1 BWR………………………………………………………………………………

4

6.2 ABWR………………………………………………………………………………

5

第６章 点検時期

第７章 点検結果の評価
7.1 BWR………………………………………………………………………………

5

7.2 ABWR………………………………………………………………………………

5

第８章 まとめ……………………………………………………………………………

7

解説
解 説 1-1

ガイドライン制定の目的…………………………………………………

解 説 1-2

本ガイドラインの運用にあたって解 説 2-1

ICM ハ ウ ジ ン グ に 要 求 さ れ る 安 全 機 能

解 説 2-2

ICM ハ ウ ジ ン グ の 点 検 対 象 の 選 定

解 説 2-3

ICM ハ ウ ジ ン グ に 想 定 さ れ る 経 年 劣 化 事 象

解 説 4-1

点 検 手 法 ，点 検 範 囲 及 び 点 検 時 期

解 説 4-2

渦電流探傷試験…………………………………………………………

14

解 説 5-1

溶接部の点検幅…………………………………………………………

14

解 説 6-1

SCC 予 防 保 全 技 術………………………………………………………

15

解 説 7-1

ハ ウ ジ ン グ /フ ラ ン ジ 溶 接 部 の 損 傷 評 価

解 説 7-2

補修技術………………………………………

8
8…………………………………

8………………………………………

9……………………………

9………………………………………

10……………………………

15…………………………………………………………………

16

i

付録
付録Ａ

ICM ハ ウ ジ ン グ の 各 構 造 体 に 対 す る 点 検 の 考 え 方 に つ い て

付録Ｂ

SCC 亀 裂 進 展 速 度 式

付録Ｃ

ICM ハ ウ ジ ン グ 溶 接 部 の 残 留 応 力 評 価

付録ＤICM ハ ウ ジ ン グ 溶 接 部 の SCC 亀 裂 進 展 評 価

付録Ｅ

ICM ハ ウ ジ ン グ の 強 度 評 価

付録ＦICM ハ ウ ジ ン グ 圧 力 境 界 部 か ら の 漏 え い の 影 響 評 価

付録Ｇ

SCC 予 防 保 全 技 術

付録Ｈ

補修技術

付録Ｉ

ハ ウ ジ ン グ /フ ラ ン ジ 溶 接 部 に 欠 陥 が 検 出 さ れ た 場 合 の 評 価 手 法

参考資料
参考資料１

Ｂ Ｗ Ｒ 炉 内 構 造 物 点 検 評 価 ガ イ ド ラ イ ン ［ ICM ハ ウ ジ ン グ ］ の 概 要

参考資料２

改訂経緯

ii

第１章
1.1

目的及び適用目的

本ガイドラインは，軽水減速軽水冷却型原子力発電所用機器のうち，原子力安全を確保する
大前提のもと，炉内構造物に要求される構造及び機能の健全性の維持，損傷が与える安全機能への影響を踏まえた合理的な点検のあり方を示すことを目的とする。（解説 1-1，解説 1-2）
なお，本ガイドラインでは従来型の BWR に加え，改良型 BWR（ABWR）を対象とする。

1.2

適用

本ガイドラインは炉内構造物のうち，ICM ハウジングに適用する。本ガイドラインの適用時
期は，商業運転開始後の機器の供用期間中とする。

第２章

点検の考え方

点検の基本的な考え方を，以下に示す。
(1)原子炉に対して ICM ハウジングが持つ安全機能に着目し，ICM ハウジングを構成する各種の構造体の経年劣化事象による損傷が，安全機能の維持に影響を与えると考えられる構造
体を点検対象とする。（解説 2-1，解説 2-2）(2) ICM ハウジングの経年劣化事象として，応力腐食割れ（以下，SCC）を想定する。（解説2-3）(3)点検手法，点検範囲，点検時期は，点検対象の機能，形状及び材質，想定される経年劣化
事象及び国内外の運転経験，損傷時の安全機能維持に対する影響等を考慮し，必要な手法，
範囲，時期をそれぞれ選定する。（解説 2-3）

第３章

点検対象

ICM ハウジングの点検対象と点検対象部位は，以下のように定めた。
3.1

BWR

ハウジング取付け溶接部，ハウジング/フランジ溶接部を点検対象とした。（解説 2-2）
具体的な点検対象部位を，代表プラントを例にして図 3-1 に示す。
3.2

ABWR

ハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部，ハウジング/フランジ溶接部を点検対象とした。（解説 2-2）
具体的な点検対象部位を，代表プラントを例にして図 3-2 に示す。

1

ICM ハウジング
ハウジング取付け溶接部

原子炉圧力容器（RPV）下鏡

ハウジング/フランジ溶接部
フランジ
点検対象部位図 3-1

ICM ハウジングの点検対象部位（BWR）

ICM ハウジング
ハウジング/スタブチューブ溶接部
スタブチューブ
スタブチューブ/下鏡溶接部
原子炉圧力容器（RPV）下鏡

ハウジング/フランジ溶接部
フランジ
点検対象部位
図 3-2

ICM ハウジングの点検対象部位（ABWR）
2

第４章

点検手法

ICM ハウジングの点検手法は，点検対象部位毎に必要な手法を選択する。（解説 4-1）
点検に適用する非破壊試験は，目視試験（VT），浸透探傷試験（PT），超音波探傷試験（UT），
渦電流探傷試験（ET）又は放射線透過試験（RT）が考えられる。
(1) 目視試験（VT）
ａ．VT-2
漏えい試験において，耐圧部からの漏えいを検出する。
ｂ．MVT-1
表面に開口している欠陥を検出するために行う試験であり，0.025mm 幅のワイヤの識別ができることを確認する。必要に応じて，クラッド除去等の表面処理を行う。
ｃ．レプリカ法
表面を直接目視観察した結果と同等以上の分解能を有する表面レプリカ法は，MVT-1
試験に用いてもよい。
(2) 浸透探傷試験（PT）
浸透探傷試験は，日本機械学会 発電用原子力設備規格 溶接規格に適合した手法を用いて実施してよい。
(3) 超音波探傷試験（UT）
超音波探傷試験は，JEAC 4207「軽水型原子力発電用機器の供用期間中検査における超音波探傷試験規程」に従って実施するか，若しくはこれに類する手法を用いて実施してよい。
(4) 渦電流探傷試験（ET）
渦電流探傷試験は，JEAG 4217「原子力発電所用機器における渦電流探傷試験指針」に準拠して実施するか，若しくはこれに類する手法を用いて実施してよい。（解説 4-2）
(5) 放射線透過試験（RT）
放射線透過試験は，日本機械学会 発電用原子力設備規格 溶接規格に適合した手法を用いて実施してよい。

3

第５章

点検範囲

ICM ハウジングの点検範囲（点検対象部位の個数）は，点検対象部位ごとに定める。
溶接部の点検を行う場合は，溶接金属及びその両側の 25mm の幅（熱影響部を含む）に対して行う。（解説 5-1）
なお，技術的根拠がある場合は，別途，設定することができる。
5.1

BWR

ハウジング取付け溶接部，ハウジング/フランジ溶接部を点検対象部位とし，ICM ハウジングの安全機能維持を確認するために十分な個数を点検範囲とした。（解説 4-1）
5.2

ABWR

ハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部，ハウジング/フランジ溶接部を点検対象部位とし，ICM ハウジングの安全機能維持を確認するために十分な個数を点検範囲とした。（解説 4-1）

第６章

点検時期

ICM ハウジングの点検は，点検対象の機能，形状及び材質，想定される経年劣化事象及び国内
外の運転経験，損傷時の安全機能維持に対する影響等を考慮し，以下に示す時期に実施するものとする。（解説 4-1）
なお，点検範囲に対して，SCC の発生又は進展を抑制する予防保全工法を適用した場合には，その有効性を考慮して，点検周期を設定できる。（解説 6-1）
6.1

BWR

(1) ハウジング取付け溶接部
ニッケル合金の溶接部については，実運転時間で 13 年以降の毎定検時に点検する。
ステンレス鋼の溶接部については，供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検時に点検する。
(2) ハウジング/フランジ溶接部
局部出力領域モニタ（LPRM）を装荷した SUS304 製ハウジングについては，モニタ交換
時に点検する。
LPRM を装荷した SUS316 製ハウジングについては，供用開始後暦年で 20～30 年の間に初回点検を行い，初回点検実施後暦年で 30 年以内に再点検を行う。
LPRM を装荷していないハウジングについては，供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検時に点検する。

4

6.2

ABWR

(1) ハウジング/スタブチューブ溶接部
実運転時間で 13 年以降の毎定検時に点検する。
(2) スタブチューブ/下鏡溶接部
実運転時間で 13 年以降の毎定検時に点検する。
(3) ハウジング/フランジ溶接部
供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検時に点検する。

第７章

点検結果の評価

ICM ハウジングの点検・評価フローを図 7-1 に示す。点検結果の判定は以下によるものとする。
7.1

BWR

(1) ハウジング取付け溶接部① 漏えいがないことが確認された場合には，継続使用できる。
② 漏えいが検出された場合は，損傷の影響を評価し，補修等の措置を行う。
(2) ハウジング/フランジ溶接部① 損傷がないことが確認された場合には，継続使用できる。
② 損傷が検出されても，安全機能が維持可能と評価された場合は，継続使用できる。
（解説 7-1）③ 上記①②に適合しない場合は，補修等の措置を行う。
7.2

ABWR

(1) ハウジング/スタブチューブ溶接部① 漏えいがないことが確認された場合には，継続使用できる。
② 漏えいが検出された場合は，損傷の影響を評価し，補修等の措置を行う。
(2) スタブチューブ/下鏡溶接部① 漏えいがないことが確認された場合には，継続使用できる。
② 漏えいが検出された場合は，損傷の影響を評価し，補修等の措置を行う。
(3) ハウジング/フランジ溶接部① 損傷がないことが確認された場合には，継続使用できる。
② 損傷が検出されても，安全機能が維持可能と評価された場合は，継続使用できる。
（解説 7-1）③ 上記①②に適合しない場合は，補修等の措置を行う。

5

点検
ハウジング取付け溶接部（BWR）

ハウジング/フランジ溶接部

ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）
スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）

全数を点検 (MVT-1)

全数を点検 (VT-2)

漏えいなし

Yes

Yes

損傷なし
No

No

損傷の影響評価
損傷の影響評価
Yes
機能維持可能
No

継続使用
補修 1)

再点検

補修 1)
1) 解説 7-2 参照

図 7-1

ICM ハウジングの点検・評価フロー

6

第８章

まとめ

ICM ハウジングの点検を表 8-1 及び表 8-2 に示す。

表 8-1

ICM ハウジングの点検（BWR）
点検手法 1)

点検時期

VT-2

機器の供用開始後
実運転時間で 13 年以降の毎定検時

ステンレス鋼SUS304

点検対象部位ニッケル合金全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

VT-2

機器の供用開始後
暦年で 25 年以降の
毎定検時

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

MVT-1

モニタ交換時全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であることハウジング取付け
溶接部

ハウジング/
フランジ溶接部（LPRM を装荷した
ハウジング）SUS316

点検範囲 点検結果の評価

初回点検
機器の供用開始後
暦年で 20～30 年
の間

MVT-1

再点検
初回点検実施後
暦年で 30 年以内
ハウジング/
フランジ溶接部（LPRM を装荷していない
ハウジング）―

機器の供用開始後
暦年で 25 年以降の
毎定検時

VT-2

1) 必要に応じて，他の点検手法による点検を実施してもよい。

表 8-2

ICM ハウジングの点検（ABWR）

点検手法 1)

点検時期

ハウジング/
スタブチューブ溶接部

VT-2

機器の供用開始後
実運転時間で 13 年以降の毎定検時

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

スタブチューブ/
下鏡溶接部

VT-2

機器の供用開始後
暦年で 13 年以降の
毎定検時

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

VT-2

機器の供用開始後
暦年で 25 年以降の
毎定検時

全数

安全機能維持に必要な範囲が健全であること

点検対象部位ハウジング/
フランジ溶接部1) 必要に応じて，他の点検手法による点検を実施してもよい。

7

点検範囲

点検結果の評価(解説 1-1) ガイドライン制定の目的
炉内構造物の点検では，構造上，点検装置の接近を制約する範囲が大きいことから，随時，最新の知見と技術を反映し，点検技術の向上に努めてきている。
原子力安全の確保のためには，これらの運転経験の評価と研究活動を通じて，過去の教訓を活かし我々が学ぶことにつれて発展するプロセスを構築するとともに，これを継続していくことが求められる。このため，本ガイドラインは，炉内構造物に対して，運転経験，最新知見を整理・評価し，部位毎に要求される安全上重要な機能，有意な劣化モードと，最新知見の整理に基づく，合理的な点検のあり方を示すことを目的としている。

(解説 1-2) 本ガイドラインの運用にあたって
炉内構造物の保全活動は，確立された原子力発電所の品質保証マネジメントシステムのもとで行われる保守管理の一環として行われなければならない。よって，本ガイドラインで適用する点検及び評価は，品質保証活動全般の基本的事項を規定した日本電気協会の JEAC 4111「原子力安全のためのマネジメント規程」及び品質保証活動のうち，事業者が供用期間中に実施すべき保守管理の基本要件を規定した JEAC 4209「原子力発電所の保守管理規程」に基づき実施されることを前提としている。
本ガイドラインでは，引用する学協会規格の改訂年度を記載していない。学協会規格は新知
見反映等の理由で定期改訂されるため，利用者は最新版の適用可否を確認するとともに，原子力規制委員会による技術評価等の状況を総合的に勘案して，適切に判断する必要がある。
また本ガイドラインでは，旧耐震設計審査指針で定める基準地震動 S 2 を用いた評価結果が記載されている場合があるが，利用者は設置許可基準規則*1 により定める設計用基準地震動 Ssを用いた評価を行う必要がある。さらに，ガイドラインで引用した材料物性値等についても，評価に際し適切に選定判断する必要がある。

注*1：「設置許可基準規則」とは，原子力規制委員会の「実用発電用原子炉及びその附属設備の位置，構造及び設備の基準に関する規則」をいう。

(解説 2-1) ICM ハウジングに要求される安全機能
ICM ハウジングに要求される安全機能は，BWR，ABWR 共に，炉心計測及びバウンダリの確保（耐圧機能）である。（付録Ａ参照）
一本の中性子モニタが万一損傷しても原子炉を安全に停止できることから，仮に ICM ハウジ
ングに損傷が生じても，想定した地震荷重に対して，炉心計測及びバウンダリの確保（耐圧機能）が維持されることを評価条件とする。
8

(解説 2-2) ICM ハウジングの点検対象の選定
本ガイドラインでは，ICM ハウジングそのものだけでなく，ICM 案内管（以下，案内管）等の関連した部位も含めて，点検対象を選定する検討対象とする。
ICM ハウジング及び関連の各部位は，付録Ａに示すように，形状の異なる多数の部品から構成されていることから，点検対象は各部位に要求される安全機能維持の観点から設定する。
ICM ハウジング及び関連の各部位について，点検対象の選定フローを図 2-2 に示す。
これらの各部位が損傷した場合の影響を評価して，安全機能に影響を与える可能性のある部
位を点検対象とし，地震荷重を想定しても安全機能に影響のない部位は点検対象より除外する。
以上を踏まえ，点検対象の機能，形状及び材質，想定される経年劣化事象，国内外の運転経験及び安全機能への影響等を考慮し，点検方針を立案した。（付録Ａ参照）(解説 2-3) ICM ハウジングに想定される経年劣化事象
これまでの損傷事例を考慮し，ICM ハウジングの母材及び溶接部の経年変化事象として，応力腐食割れ（SCC）を想定した。
ICM ハ ウ ジ ン グ 及 び 関 連 部 位 の 材 料 に は ， オ ー ス テ ナ イ ト 系 ス テ ン レ ス 鋼 の SUS304 ，
SUS304L,SUS316L，又は SUS316（原子力仕様，炭素含有量≦0.03％）及び 600 系のニッケル合金，又は Nb を添加した改良材を使用している。
また，BWR における下鏡低合金鋼の肉盛座及び肉盛座とハウジングとの溶接部や，ABWR におけるハウジングとスタブチューブの溶接部及びスタブチューブと下鏡溶接部には，ニッケル合金の 182 合金，82 合金，又は Nb を添加した改良 182 合金溶接金属を使用している。
溶接等により鋭敏化を受けた炭素含有量が 0.03％を超えるオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）は，クロム炭化物の析出による粒界近傍の Cr 欠乏に起因して耐応力腐食割れ性が低い。これと比較して炭素含有量が 0.03％以下のオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304L，
SUS316L，SUS316（原子力仕様））は優れた耐応力腐食割れ性を示す。
また，600 系のニッケル合金は，溶接入熱によるクロム炭化物の析出に伴う Cr 欠乏に起因して，特に隙間条件下において，応力腐食割れの感受性を示す。これと比較して高 Nb 含有の改良 600 系のニッケル合金は優れた耐応力腐食割れ性を示す。
溶接金属においても， 182 合金は溶接入熱によるクロム炭化物の析出に伴う Cr 欠乏に起因
して応力腐食割れの感受性を有する。これと比較して高 Cr，高 Nb 含有の 82 合金及び高 Nb 含有の改良 182 合金は優れた耐応力腐食割れ性を示す。
上述のように，材料鋼種により耐応力腐食割れ性に相違があるが，本ガイドラインでは材料
鋼種に依らず点検対象とする。（付録Ａ参照）

9

ICM ハウジングの各構造体

安全機能 1) を有する構造体か

No

Yes

選定対象外
・案内管/
スタビライザクランプ溶接部
・スタビライザバー/
スタビライザクランプ溶接部

No

安全機能 1) を維持する上で重要な構造体かYes

点検対象外
・ハウジング/案内管溶接部

点検対象
・ハウジング取付け溶接部（BWR）
・ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）
・スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）
・ハウジング/フランジ溶接部
1) 炉心計測，バウンダリの確保

図 2-2

ICM ハウジングの点検対象部位の選定フロー10

(解説 4-1) 点検手法，点検範囲及び点検時期(1) ハウジング取付け溶接部（BWR）
ａ．点検手法
ニッケル合金の 182 合金のハウジング取付け溶接部（肉盛座形状タイプ 1-a）において，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合の亀裂進展挙動は，周方向亀裂より
軸方向亀裂の進展が早く，軸方向亀裂は実運転時間で約 19 年，周方向亀裂は約 32 年で貫通する評価となる。軸方向と周方向の亀裂進展挙動の相対的な関係は，82 合金及び改良
182 合金でも同様と考えられる。（付録Ｂ，Ｃ，Ｄ参照）
万一軸方向亀裂が貫通しても，漏えい量は微少で CRD 駆動水圧系で補給可能であり，周方向の残存断面積のため，Ss 地震を想定しても破断することもない。(付録Ｅ，Ｆ参照)
また，SUS316（原子力仕様，炭素含有量≦0.03％）のハウジングの場合は，ハウジング
内面に供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合の軸方向亀裂は，実運転時間
で約 22 年で貫通する評価となるが，周方向亀裂の発生可能性はない。
したがって，ハウジング取付け溶接部については，軸方向亀裂による漏えいを検知でき
れば，バウンダリの確保（耐圧機能）を維持できるため，VT-2 による点検とする。
ｂ．点検範囲点検範囲は ICM ハウジングの安全機能維持に必要な数として，全数とする。
ｃ．点検時期ニッケル合金の 182 合金溶接部（肉盛座形状タイプ 1-a）の軸方向亀裂は，供用開始時
点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合，実運転時間で約 18 年以降急速に進展し，約19 年で貫通する。一方，82 合金及び改良 182 合金溶接部の場合，溶接金属自体の損傷可能性は極めて小さいが，ハウジング母材が SUS316（原子力仕様）であり，ハウジング内面からの軸方向亀裂は，182 合金溶接部とほぼ同程度の約 22 年で貫通する評価となる。このため，182 合金溶接部と 82 合金及び改良 182 合金溶接部の点検開始時期を同一の扱いとし，182 合金溶接部の軸方向亀裂が急速に進展する実運転時間約 18 年に 5 年の余裕を取って13 年とする。ここで，VT-2 は亀裂の大きさを特定できる点検手法ではないため，点検開始以降は毎定検での点検とする。肉盛座形状タイプ 2-a の場合は，亀裂進展評価において貫通が生じないが，点検方法はタイプ 1-a と同じとする。（付録Ｄ参照）
ステンレス鋼溶接部の場合は，ハウジング内面を予防保全施工済みであり，溶接金属自体の損傷可能性も極めて小さいが，将来起こりうる経年劣化事象に対する運転経験を蓄積するだけでなく，保守管理の妥当性等の確認や評価を行う高経年化技術評価にも資することを踏まえ，点検開始を供用開始後暦年で 25 年以降の最初の定検とする。

11

(2) ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）
ａ．点検手法82 合金のハウジング/スタブチューブ溶接部において，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合の亀裂進展挙動は，周方向亀裂より軸方向亀裂の進展が早く，周方
向亀裂は実運転時間で 80 年経過時点でも貫通することはないが，軸方向亀裂は実運転時
間で約 21 年で貫通する評価となる。（付録Ｂ，Ｃ，Ｄ参照）
万一軸方向亀裂が貫通しても，漏えい量は微少で CRD 駆動水圧系で補給可能であり，周方向の残存断面積のため，Ss 地震を想定しても破断することもない。(付録Ｅ，Ｆ参照)
したがって，ハウジング/スタブチューブ溶接部については，軸方向亀裂による漏えいを検知できれば，バウンダリの確保（耐圧機能）を維持できるため，VT-2 による点検とする。
ｂ．点検範囲点検範囲は ICM ハウジングの安全機能維持に必要な数として，全数とする。
ｃ．点検時期
82 合金のハウジング/スタブチューブ溶接部の軸方向亀裂は，供用開始時点で深さ 50μ
m の初期亀裂を仮定した場合，実運転時間で約 18 年以降急速に進展し，約 21 年で貫通する。このため，82 合金溶接部の軸方向亀裂が急速に進展する実運転時間 18 年に 5 年の余裕を取って点検開始を 13 年以降の最初の定検とする。ここで，VT-2 は亀裂の大きさを特定できる点検手法ではないため，点検開始以降は毎定検での点検とする。（付録Ｄ参照）(3) スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）
ａ．点検手法82 合金のスタブチューブ/下鏡溶接部において，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合の亀裂進展挙動は，周方向亀裂より軸方向亀裂の進展が早く，周方向亀裂
は実運転時間で 80 年経過時点でも貫通することはないが，軸方向亀裂は実運転時間で約73 年で貫通する評価となる。（付録Ｂ，Ｃ，Ｄ参照）
万一軸方向亀裂が貫通しても，漏えい量は微少で CRD 駆動水圧系で補給可能であり，周方向の残存断面積のため，Ss 地震を想定しても破断することもない。(付録Ｅ，Ｆ参照)
したがって，スタブチューブ/下鏡溶接部については，軸方向亀裂による漏えいを検知できれば，バウンダリの確保（耐圧機能）を維持できるため，VT-2 による点検とする。
ｂ．点検範囲点検範囲は ICM ハウジングの安全機能維持に必要な数として，全数とする。

12

ｃ．点検時期
82 合金のスタブチューブ/下鏡溶接部の軸方向亀裂は，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合，約 73 年で貫通すると評価され，ハウジング/スタブチューブ溶接部の点検実施時期を超える。ただし，VT-2 での点検の合理性の観点から，点検実施時期はハウジング/スタブチューブ溶接部と同一の扱いとし，点検開始を実運転時間 13 年以降の最初の定検とする。ここで，VT-2 は亀裂の大きさを特定できる点検手法ではないため，点検開始以降は毎定検での点検とする。（付録Ｄ参照）(4) ハウジング/フランジ溶接部（BWR，ABWR）
ａ．点検手法LPRM を装荷した BWR のハウジングのハウジング/フランジ溶接部において，供用開始時
点で初期亀裂を仮定した場合の亀裂進展挙動は，周方向亀裂より軸方向亀裂の進展が早く板厚を貫通する評価となる。（付録Ｄ参照）
しかしながら，表面の応力は軸方向応力の方が高く，周方向亀裂が早く発生する可能性を否定できないため，ハウジング内面を，SCC 亀裂を検出可能な MVT-1 により点検する。
一方，LPRM を装荷していないハウジングにおいては，温度が低い（50℃程度）ため SCC
損傷が生じる可能性が極めて小さく，万一損傷が生じるとしても，周方向の広い範囲にわ
たって貫通欠陥が生じる以前に微小漏えいにより検知できると考えられるため，漏えい試
験（VT-2）を適用する。
また，ABWR のハウジング/フランジ溶接部についても，温度が低いため SCC 損傷が生じる可能性が極めて小さく，万一損傷が生じるとしても，周方向の広い範囲にわたって貫通欠陥が生じる以前に微小漏えいにより検知できると考えられるため，漏えい試験（VT-2）を適用する。
ｂ．点検範囲点検範囲は ICM ハウジングの安全機能維持に必要な数として，全数とする。
ｃ．点検時期
LPRM を装荷した SUS304 製ハウジングの周方向亀裂は，実運転時間約 10 年で，MVT-1 による検出下限（深さ 1mm と想定される）から破断に対する許容値まで進展すると評価されるため，約 7 年周期のモニタ交換時期に MVT-1 により点検する。なお，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定すると，実運転時間約 13 年で周方向亀裂が許容値に達する評価となり，SUS304 製ハウジングを使用しているプラントの実運転時間を超えるため，点検開始時期は設定しないことにする。（付録Ｄ，Ｅ参照)

13

LPRM を装荷した BWR の SUS316（原子力仕様）製ハウジングについては，供用開始時点
で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合に，周方向亀裂が許容値に達するのに実運転時間
で約 50 年（稼働率 80％の場合，供用開始後暦年で約 62 年に相当），軸方向亀裂の貫通に
実運転時間で約 30 年（同 37 年）と評価されるため，高経年化技術評価にも資することを踏まえ，供用開始後暦年で 20～30 年の間に MVT-1 による初回点検，初回点検実施後暦年で 30 年以内に再点検とする。
LPRM を装荷していない BWR のハウジング及び ABWR のハウジングについては，SCC 損傷の可能性が非常に小さいと考えられるが，高経年化技術評価にも資することを踏まえ，供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検での VT-2 とする。（付録Ｄ，Ｅ参照）(解説 4-2) 渦電流探傷試験
渦電流探傷試験（ET）を適用する場合には，点検対象部位と電磁気的特性が同等な材料の校正試験片により，人工欠陥に対する検出感度を確認した手法を用いるものとする。試験装置及び機具等の要求仕様，試験の実施要領，並びに信号の解析手法については，JEAG 4217「原子力発電所用機器における渦電流探傷試験指針」に準拠して設定する。

（解説 5-1）溶接部の点検幅
溶接部の点検は溶接金属及びその両側の 25mm の幅（熱影響部を含む）について実施するが，
この 25 ㎜の点検幅は，米国における 1990 年代の炉内構造物の詳細目視試験の実績を参考に「1 インチ」を mm に換算して定めたものである。この値は目視試験対象表面とカメラとの距離
及びカメラの角度から，現実的な視野範囲として設定されたもので，国内の炉内構造物の詳細
目視試験においても 1 インチ（25mm）が適用されてきた。

14

(解説 6-1) SCC 予防保全技術
SCC は，SCC 感受性を有する材質，引張残留応力及び腐食環境の三因子が重畳して発生するため，三因子の一つ以上の因子を改善することにより，SCC の発生又は進展を抑制できる。予防保全工法を適用した場合は，その有効性を考慮して，点検実施時期を設定できる。実機への適 用 実 績 が あ る か ， 又 は 将 来 適 用 が 可 能 と 考 え ら れ る 予 防 保 全 技 術 の 例 を ， 表 6-1 に 示 す 。
（付録Ｇ参照）

表 6-1
予防保全の種類
耐食材肉盛

予防保全の例

点検実施時期設定への反映
耐 SCC 性が優れた材料と同等に取り扱うことができる。

ピーニング

同上

研磨

同上

水素注入

点検部位の腐食電位の評価結果に基づいて亀裂進展速度を求め，点検実施時期を設定することができる。

貴金属表面処理

同上

SCC 発 生 を 抑 制 す る た め の 一 般 的 な 注 意 事 項 は ， 日 本 機 械 学 会 発 電 用 原 子 力 設 備 規 格 設計・建設規格 事例規格 NC-CC-002：発電用原子力設備における「応力腐食割れ発生の抑制に対する考慮」に纏められている。また，ICM ハウジングに適用可能なものとして，制定済みの予防保全工法ガイドラインには以下がある。
・JANTI-VIP-03「ピーニング工法」
・JANTI-VIP-10「研磨による応力改善工法」
・JANTI-VIP-13「水素注入による環境改善効果の評価方法」(解説 7-1) ハウジング/フランジ溶接部の損傷評価
MVT-1 により亀裂が検出された場合は，亀裂深さを体積試験により測定し，軸方向亀裂については貫通に至るまでの時間，周方向亀裂については付録Ｅに示す破断に対する許容値に至るまでの時間を，付録Ｄに示す亀裂進展評価手法に基づいて求め，安全機能維持が可能な運転時間を評価する。評価手法を付録Ｉに示す。

15

(解説 7-2) 補修技術
ICM ハウジングに損傷が発見された場合の補修技術として，実機への適用実績があるか，又は将来適用が可能と考えられるものの例には，拡管，スリーブ，取替，補修溶接，封止溶接等がある。（付録Ｈ参照）
また，ICM ハウジングに適用可能な補修工法ガイドラインとして以下がある。
・JANTI-VIP-01「封止溶接工法」
・JANTI-VIP-16「水中レーザ肉盛溶接工法」

16

付録Ａ

1.

ICM ハウジングの各構造体に対する点検の考え方について目的
本付録は，ICM ハウジングを構成する構造体について，①安全機能，②形状及び材質，③想定される経年劣化事象，④国内外の運転経験，⑤損傷による安全機能への影響を考慮した点検の考え方を示したものである。

2. ICM ハウジングの各構造体に対する点検方針
点検方針を策定するにあたり，ICM ハウジングの①安全機能，②形状及び材質，③想定される
経年劣化事象，④国内外の運転経験，⑤損傷による安全機能への影響を以降に整理する。

2.1

安全機能

ICM ハウジングは，BWR，ABWR 共に，原子炉圧力容器（以下，RPV）下鏡の貫通部に鉛直に据え付けられて RPV 内に到達しており，その内部には起動領域モニタ（SRNM）や局部出力領域モニタ（LPRM）等の炉心中性子モニタ（ICM）が据え付けられる。また，ICM ハウジングには，
中性子計測案内管（以下，ICM 案内管）の荷重を支持する機能がある。したがって，ICM ハウ
ジングは「炉心計測」及び「バウンダリの確保」の安全機能を有する。

2.2

形状及び材質BWR の ICM ハウジングは，ニッケル合金のクラッドを施した RPV 下鏡に，ニッケル合金の溶接による肉盛座を設け，オーステナイト系ステンレス鋼のハウジングをニッケル合金の溶接によって取り付ける構造となっている。一方，ABWR では，RPV 下鏡にニッケル合金のスタブチューブを取り付け，そのスタブチューブにニッケル合金の溶接により取り付ける構造となっている。なお，BWR と ABWR では ICM ハウジングの取り付け方法や寸法の違いの他に，流体振動を防止するスタビライザの段数が異なるが，その他の構造には大きな違いは無い。
ICM ハウジング及び関連部位の材質は，炭素含有量が 0.03％を超えるステンレス鋼（SUS304，
SUS316 等）又は炭素含有量が 0.03％以下のステンレス鋼（SUS316L 等の低炭素ステンレス鋼）及び 600 系のニッケル合金である。
ICM ハウジング及び関連部位の形状及び材質について，代表例を図 A-2.2 及び表 A-2.2 に示す。なお，図中の①～⑧は，損傷による安全機能への影響を検討した ICM ハウジングの部位を示している。

Ａ－1

炉心支持板～4000

ICM 案内管

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
肉盛座
OD:～50
ID:～38
～4500

炉心支持板

下鏡

ICM 案内管
ﾌﾗﾝｼﾞ
スタビライザ

下鏡(寸法：mm)ICM ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

ICMハウジングの断面図
・BWR(1100MWe)：55本
・ABWR：62本

RPV 概要図（BWR）

図 A-2.2(1) ICM ハウジング及び関連部位の構造

Ａ－2

炉心支持板
炉心支持板

ICM案内管ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

ICM案内管(OD:～48,ID:～38)～4000⑤ICM案内管/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ溶接部⑥ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ溶接部

ﾅｯﾄ

ﾎﾞﾙﾄ
②ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ICM案内管
溶接部
ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ(OD:～50,ID:～38)

ICM案内管ｵｰﾊﾞｰﾚｲ～4500

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

スタビライザ下鏡③ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/肉盛座
溶接部
④肉盛座
溶接部

①ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ﾌﾗﾝｼﾞ
溶接部

ICMハウジング取付け溶接部（寸法：mm)
図 A-2.2(2) ICM ハウジング及び関連部位の構造(BWR)
Ａ－3

炉心支持板
炉心支持板
ICM案内管

～3800

ICM案内管(OD:～48,ID:～38)

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ⑤ICM案内管/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ溶接部⑥ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ溶接部

ﾅｯﾄ

ﾎﾞﾙﾄ
②ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ICM案内管
溶接部

ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ(OD:～62,ID:～38)

ICM案内管ｵｰﾊﾞｰﾚｲ～4600

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

下鏡

スタビライザ⑦ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ溶接部

ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
⑧ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ/下鏡溶接部①ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ﾌﾗﾝｼﾞ
溶接部
ICMハウジング取付け溶接部（寸法：mm)

図 A-2.2(3) ICM ハウジング及び関連部位の構造(ABWR)
Ａ－4

表 A-2.2 ICM ハウジング及び関連部位の材質の代表例
部

ICM ハウジング

位

2.3

質

ハウジング

ステンレス鋼

フランジ

ステンレス鋼，又はハウジング一体構造

スタブチューブ

ニッケル合金ICM 案内管
スタビライザ材

ステンレス鋼
バーステンレス鋼，又はニッケル合金

クランプ

ステンレス鋼，又はニッケル合金

想定される経年劣化事象
ICM ハウジングはステンレス鋼製であり，溶接部に SCC が発生する可能性がある。なお，疲労に関しては，発電用原子力設備に関する構造等の技術基準（告示 501 号）又は日本機械
学会 発電用原子力設備規格 設計・建設規格に基づく設計がなされていること及び国内外で疲労による損傷事例がないことから対象外とする。

2.4

国内外の運転経験
国内では，ICM ハウジングのスタブチューブと下鏡の取付溶接部 SCC による損傷事例が 4件報告されている。
米国においては，溶接欠陥による損傷事例が 1 件報告されているが，国内では同様の損傷事例はない。

2.5

各構造体の損傷による安全機能への影響
ICM ハウジングの各構造体に対し，損傷による安全機能への影響について検討した結果を以下に示す。（①～⑧は図 A-2.2 に示す番号）

Ａ－5

2.5.1①ハウジング/フランジ溶接部（図 A-2.5.1）

ハウジング/フランジの溶接部は，ICM の荷重の支持を担っており，損傷した場合の ICM
ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必要がある。

・炉心計測
ハウジング/フランジ溶接部が損傷した場合は，ICM の荷重の支持の役割の喪失により，当該安全機能に影響する。

・バウンダリの確保
ハウジング/フランジ溶接部が損傷した場合は，炉水が漏えいする可能性があり，バ
ウンダリの確保（耐圧機能）に影響がある。

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
ｵｰﾊﾞｰﾚｲ

下鏡①ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ﾌﾗﾝｼﾞ
溶接部

図 A-2.5.1 ①ハウジング/フランジ溶接部

Ａ－6

2.5.2②ハウジング/ICM 案内管溶接部（図 A-2.5.2）

ハウジング/ICM 案内管の溶接部は，ICM 案内管の荷重の支持を担っており，損傷した場
合の ICM ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必要がある。

・炉心計測
ハウジング/ICM 案内管溶接部が破断した場合は，ハウジング及び ICM 案内管の振動が増大するため，当該安全機能に影響がある。ただし，この場合は中性子モニタが異常を示すため，損傷を検知でき，安全な原子炉の停止が可能である。

・バウンダリの確保
ハウジング/ICM 案内管溶接部が損傷した場合でも，当該安全機能に影響を与えない。

炉心支持板
ICM案内管ICM案内管/ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ溶接部

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ②ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ICM案内管
溶接部

図 A-2.5.2 ②ハウジング/ICM 案内管溶接部

Ａ－7

2.5.3③ハウジング/肉盛座溶接部（図 A-2.5.3）

ハウジング/肉盛座の溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持を担っており，溶接部が損傷した場合の ICM ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必要が
ある。

・炉心計測
スタブチューブ/ハウジング溶接部が損傷した場合は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持の役割の喪失により，当該安全機能に影響する。

・バウンダリの確保
スタブチューブ/ハウジング溶接部が損傷した場合は，炉水が漏えいする可能性があり，バウンダリの確保（耐圧機能）に影響がある。

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
ｵｰﾊﾞｰﾚｲ

下鏡③ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/肉盛座
溶接部

肉盛座
溶接部

図 A-2.5.3 ③ハウジング/肉盛座溶接部

Ａ－8

2.5.4④肉盛座溶接部（図 A-2.5.4）

肉盛座溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持を担っており，溶接部が損傷した場合の ICM ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必要がある。

・炉心計測
肉盛座溶接部が損傷した場合は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持の役割の喪失により，当該安全機能に影響する。

・バウンダリの確保
肉盛座溶接部が損傷した場合は，炉水が漏えいする可能性があり，バウンダリの確保（耐圧機能）に影響がある。

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
ｵｰﾊﾞｰﾚｲ

下鏡

ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/肉盛座
溶接部
④肉盛座
溶接部

図 A-2.5.4 ④肉盛座溶接部

Ａ－9

2.5.5⑤ICM 案内管/スタビライザクランプ溶接部（図 A-2.5.5）

ICM 案内管/スタビライザクランプの溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の流体振動防止の役割を担うが，これらの溶接部が損傷した場合でも ICM ハウジングが持つ以下の安全機能に影響を与えることはない。

・炉心計測
ICM 案内管/スタビライザクランプ溶接部が損傷した場合でも，当該安全機能に影響を与えない。

・バウンダリの確保
ICM 案内管/スタビライザクランプ溶接部が損傷した場合でも，当該安全機能に影響を与えない。

炉心支持板
炉心支持板
ICM案内管ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

ICM案内管

⑤ICM案内管/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ溶接部

ﾅｯﾄ

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ溶接部
ﾎﾞﾙﾄ

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

ICM案内管ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ

図 A-2.5.5 ⑤ICM 案内管/スタビライザクランプ溶接部

Ａ－10

2.5.6⑥スタビライザクランプ/スタビライザバー溶接部（図 A-2.5.6）

スタビライザクランプ/スタビライザバーの溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の流体振動防止の役割を担うが，これらの溶接部が損傷した場合でも ICM ハウジングが持つ以下の安全機能に影響を与えることはない。

・炉心計測
スタビライザクランプ/スタビライザバー溶接部が損傷した場合でも，当該安全機能に影響を与えない。

・バウンダリの確保
スタビライザクランプ/スタビライザバー溶接部が損傷した場合でも，当該安全機能に影響を与えない。

炉心支持板
炉心支持板
ICM案内管ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

ICM案内管ICM案内管/ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ溶接部

ﾅｯﾄ⑥ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ溶接部
ﾎﾞﾙﾄ

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

ICM案内管ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ

ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ

図 A-2.5.6 ⑥スタビライザクランプ/スタビライザバー溶接部

Ａ－11

2.5.7 ⑦ハウジング/スタブチューブ溶接部（図 A-2.5.7）
ハウジング/スタブチューブの溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持を担っており，溶接部が損傷した場合の ICM ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必要がある。

・炉心計測
ハウジング/スタブチューブ溶接部が損傷した場合は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持の役割の喪失により，当該安全機能に影響する。

・バウンダリの確保
ハウジング/スタブチューブ溶接部が損傷した場合は，炉水が漏えいする可能性があり，バウンダリの確保（耐圧機能）に影響がある。

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
ｵｰﾊﾞｰﾚｲ⑦ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ溶接部
下鏡

ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ/下鏡溶接部

図 A-2.5.7 ⑦ハウジング/スタブチューブ溶接部

Ａ－12

2.5.8⑧スタブチューブ/下鏡溶接部（図 A-2.5.8）

スタブチューブ/下鏡の溶接部は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持を担っており，溶接部が損傷した場合の ICM ハウジングが持つ以下の安全機能への影響を考慮する必
要がある。

・炉心計測
スタブチューブ/下鏡溶接部が損傷した場合は，ハウジング及び ICM 案内管の荷重の支持の役割の喪失により，当該安全機能に影響する。

・バウンダリの確保
スタブチューブ/下鏡溶接部が損傷した場合は，炉水が漏えいする可能性があり，バ
ウンダリの確保（耐圧機能）に影響がある。

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ
ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
ｵｰﾊﾞｰﾚｲ
ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ溶接部
下鏡

ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
⑧ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ/下鏡溶接部

図 A-2.5.8 ⑧スタブチューブ/下鏡溶接部

Ａ－13

2.6

ICM ハウジングの点検方針
ICM ハウジングの①安全機能，②形状及び材質，③想定される経年劣化事象，④国内外の運転経験，⑤損傷による安全機能への影響に基づき，ICM ハウジングの点検方針として，点
検対象，点検手法，点検範囲並びに点検時期を策定する。

2.6.1

点検対象の選定

ICM ハウジングの点検対象を図 A-2.6 に，ICM ハウジングの各構造体の損傷による安全機能への影響評価を表 A-2.6 にそれぞれ示す。なお，図 A-2.6 は，国内外の運転実績に関する情報活用と，リスク情報を活用した点検評価手法の在り方について検討を行った結果の一例として，ICM ハウジングの各構造体における個別点検と一般点検の整理結果をマト
リックス表示し，定性的に可視化したものである。
BWR の ICM ハウジングでは，国内外のプラントでの運転経験において溶接部に対する損傷事例が確認されており，溶接部には損傷のポテンシャルがあると考えられる。また，損傷による安全機能に対する影響の評価結果から，ICM ハウジングの母材，ハウジング/フランジ溶接部，ハウジング/肉盛座溶接部，肉盛座が損傷した場合に，安全機能への影響が生じると考えられる。
これらのことから，BWR の ICM ハウジングでは，ハウジング/フランジ溶接部，ハウジ
ング/肉盛座溶接部，肉盛座溶接部を個別点検の対象とする。
同様に，ABWR の ICM ハウジングでは，ハウジング/フランジ溶接部，ハウジング/スタ
ブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部を個別点検の対象とする。
その他の部位については，一般点検により健全性の確認を行うものとする。

Ａ－14

図 A-2.6 ICM ハウジングの点検対象（注）（注）
炉内構造物の多くが構造強度上の大きな裕度を持つように設計されていることから，仮に SCC 等の損傷が発生したとしても，ただちに安全機能に影響を及ぼす可能性は配管他の機器に比べても極めて小さいと考えられる。
そのため，縦軸の表記を「安全機能に影響を与える損傷のポテンシャル」と記載し，その範囲を「小～中」と表記することとした。
今後運転経験を蓄積し，将来的には縦軸の表記を「安全機能に影響する損傷の発生頻度」とすることを目指す。

Ａ－15

表 A-2.6
検討対象

機

ICM ハウジングの損傷による安全機能への影響評価
能

安全機能
との関連

想定される
劣化ﾓｰﾄﾞ

損傷による安全機能への影響

個別点検
要否*･溶接部が損傷すると荷重の支持が失われ，炉心計測に影響する可能性がある。
･溶接部が損傷すると炉水が漏えいする可能性がある。

点検対象･溶接部が損傷するとﾊｳｼﾞﾝｸﾞ及びICM 案内管の振動が増大し，中性子ﾓﾆﾀが異常を示すため，損傷を検知できる。
･損傷を検知後，安全な炉停止が可能。

不要･溶接部が損傷すると荷重の支持が失われ，炉心計測に影響する可能性がある。
･溶接部が損傷すると炉水が漏えいする可能性がある。

点検対象･溶接部が損傷すると荷重の支持が失われ，炉心計測に影響する可能性がある。
･溶接部が損傷すると炉水が漏えいする可能性がある。
･下鏡低合金鋼への亀裂進展速度
は極めて小さい。(～5mm/40 年)

点検
対象･溶接部が損傷しても，ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞ
の機能に影響しない。
･溶接部が損傷すると中性子ﾓﾆﾀが異常を示すため，損傷を検知できる。
･損傷を検知後，安全な炉停止が可能。

不要･溶接部が損傷しても，ﾎﾞﾙﾄ/ﾅｯﾄ
によりｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟとﾊﾞｰの接合は保持されるため，ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞ
の機能に影響しない。

不要･溶接部が損傷すると荷重の支持が失われ，炉心計測に影響する可能性がある。
･溶接部が損傷すると炉水が漏えいする可能性がある。

点検対象･溶接部が損傷すると荷重の支持が失われ，炉心計測に影響する可能性がある。
･溶接部が損傷すると炉水が漏えいする可能性がある。
･下鏡低合金鋼への亀裂進展速度
は極めて小さい。(～5mm/40 年)

点検対象① ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/
ﾌﾗﾝｼﾞ溶接部･ICM の支持
･耐圧

有
(計/バ)

SCC

② ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/
ICM 案内管
溶接部･ICM 案内管の支持

有
(計)

SCC

③ ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/
肉盛座溶接部（BWR）･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の支持
･耐圧

有
(計/バ)

SCC

④ 肉盛座溶接部（BWR）･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の支持
･耐圧

有
(計/バ)

SCC

⑤ ICM 案内管/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ
溶接部･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の流体振動防止―SCC⑥ ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞｸﾗﾝﾌﾟ/
ｽﾀﾋﾞﾗｲｻﾞﾊﾞｰ
溶接部･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の流体振動防止―SCC⑦ ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ/
ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ
溶接部（ABWR）･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の支持
･耐圧

有
(計/バ)

SCC

⑧ ｽﾀﾌﾞﾁｭｰﾌﾞ/下鏡溶接部（ABWR）･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ,
ICM 案内管の支持
･耐圧

有
(計/バ)

SCC

計：炉心計測バ：バウンダリの確保*：個別点検を不要とする対象は，一般点検により健全性の確認を行う。

Ａ－16

2.6.2

点検手法の選定

点検対象である BWR のハウジング/フランジ溶接部，ハウジング/肉盛座溶接部，肉盛座溶接部と ABWR のハウジング/フランジ溶接部，ハウジング/スタブチューブ溶接部，スタ
ブチューブ/下鏡溶接部に想定される経年劣化事象は，ニッケル合金及びステンレス鋼の溶接部に対する SCC である。したがって，LPRM を装荷した BWR のハウジング/フランジ溶
接部については SCC の検出に適した MVT-1 により，亀裂等がないこと等を確認する。
一方，LPRM を装荷していない BWR のハウジング/フランジ溶接部及び ABWR のハウジン
グ/フランジ溶接部については，温度が低いため SCC 損傷が生じる可能性が極めて小さく，万一損傷が生じるとしても，微小漏えいにより検知できる。また，BWR のハウジング/肉盛座溶接部，肉盛座溶接部及び ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチュー
ブ/下鏡溶接部については，付録Ｄに示すように周方向亀裂より軸方向亀裂の進展が早く，微小漏えいを検知できれば ICM ハウジングに要求される安全機能を維持できる。このため，これらの点検対象については，VT-2 により炉水の漏えいがないことを確認するものとす
る。

2.6.3

点検範囲の選定

ICM ハウジングの点検範囲（個数）は，ICM ハウジングの安全機能維持を確認するために必要な個数として，全数を点検範囲とする。

2.6.4

点検時期の選定(1) ハウジング/フランジ溶接部（BWR，ABWR）
付録Ｄに示すように，LPRM を装荷した BWR の SUS304 製ハウジングの周方向亀裂は，実運転時間約 10 年で，MVT-1 による検出下限（深さ 1mm と想定）から破断に対する許容値まで進展すると評価されるため，約 7 年周期のモニタ交換時期に点検する。なお，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定すると，実運転時間約 13 年で周方向亀裂が許容値に達する評価となり，SUS304 製ハウジングを使用しているプラントの実運転時間を超えるため，点検開始時期は設定しないことにする。
LPRM を装荷した BWR の SUS316 製ハウジングについては，供用開始時点で深さ 50μm の初期亀裂を仮定した場合に，周方向亀裂が許容値に達するのに実運転時間で約 50 年，軸方向亀裂の貫通に実運転時間で約 30 年と評価されるため，将来起こりうる経年劣化事象
に対する運転経験を蓄積するだけでなく，保守管理の妥当性等の確認や評価を行う高経年化技術評価にも資することを踏まえ，供用開始後暦年で 20～30 年の間に初回点検，初回
点検実施後暦年で 30 年以内に再点検とする。
Ａ－17

LPRM を装荷していない BWR のハウジング/フランジ溶接部及び ABWR のハウジング/フラ
ンジ溶接部については，SCC 損傷の可能性が非常に小さいと考えられるため，高経年化技
術評価にも資することを踏まえ，供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検での点検とする。

(2) ハウジング/肉盛座溶接部及び肉盛座溶接部（BWR）
付録Ｄに示すように，BWR のハウジング取付け溶接部の軸方向亀裂は，実運転時間で約18 年以降急速に進展し，約 19 年で貫通する。一方，ステンレス鋼のハウジング内面からの軸方向亀裂は，182 合金溶接部とほぼ同程度の約 22 年で貫通する評価となる。
このため，点検開始時期を同一の扱いとし，182 合金溶接部の軸方向亀裂が急速に進展する実運転時間約 18 年に 5 年の余裕を取って，13 年以降の毎定検での点検とする。
ステンレス鋼溶接部の場合は，ハウジング内面を予防保全施工済みであり，溶接金属自体の損傷可能性も極めて小さいが，高経年化技術評価にも資することを踏まえ，点検開始
を供用開始後暦年で 25 年以降の最初の定検とする。

(3) ハウジング/スタブチューブ溶接部及びスタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）
付録Ｄに示すように，ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部の軸方向亀裂は，実運
転時間で約 18 年以降急速に進展し，約 21 年で貫通する。一方，スタブチューブ/下鏡溶
接部の軸方向亀裂は，実運転時間約 73 年で貫通する評価となる。
上記のように，スタブチューブ/下鏡溶接部の亀裂進展は，ハウジング/スタブチューブ
溶接部に比べて大幅に遅いという特徴があるものの，炉水の漏えいがないことを確認する
VT-2 での点検の合理性の観点より，これらの点検開始時期は同一の扱いとし，ハウジン
グ/スタブチューブ溶接部の軸方向亀裂が急速に進展する実運転時間約 18 年に 5 年の余裕を取って，13 年以降の毎定検での点検とする。

3.

引用
国内外の運転経験は，以下の情報に基づいた。
(1) 原子力施設情報公開ライブラリ（ニューシア）, 原子力安全推進協会(2) BWR Vessel and Internals Inspection Summaries for Fall 2016 Outages,
BWR-VIP2017-081, ML17187A190(3) BWR Vessel and Internals Inspection Summaries for Spring 2017 Outages,
BWR-VIP2018-015, ML18040A464(4) BWR Vessel and Internals Inspection Summaries for 2018 Outages,
BWR-VIP2019-078, ML19232A214
Ａ－18

(5) BWR Vessel and Internals Project Vessel Internals Inspection Summaries for2019 Outages, BWR-VIP2020-082, ML20283A472(6) BWR Vessel and Internals Project Vessel Internals Inspection Summaries for2020 Outages, BWR-VIP2021-092, ML21336A344

Ａ－19

付録Ｂ

SCC 亀裂進展速度式

1. はじめに本付録は，ICM ハウジングにおける溶接部を対象とした亀裂進展評価に適用する SCC 亀裂
進展速度式を示すものである。

2. ICM ハウジング溶接部の使用材料
ICM ハウジングの溶接部で使用される材料の例を図 B-1 に示す。BWR はハウジング取付け
溶 接 部 の 溶 接 金 属 が ニ ッ ケ ル 合 金 の 182 合 金 ， ハ ウ ジ ン グ 及 び フ ラ ン ジ が SUS304 又 は
SUS316（原子力仕様，炭素量≦0.03％）の場合を亀裂進展の評価対象とし，ABWR はハウジ
ン グ/ス タ ブ チ ュ ー ブ 溶 接 部 及 び ス タ ブ チ ュ ー ブ/下 鏡 溶 接 部 の 溶 接 金 属 が ニ ッ ケ ル 合 金 の 82合金の場合を亀裂進展の評価対象とする。（付録Ｄ参照）

3. SCC 亀裂進展速度式
3.1 82 合金の SCC 亀裂進展速度式
参考文献 1,2) より設定した 82 合金の SCC 亀裂進展特性を以下に示す。本速度式は，材料の規格内での化学成分変動を含む複数の材料ヒートを使用し，炉内構造物に用いられる溶接方法
で国内プラントメーカーが溶接施工した試験体の SCC 進展速度データベースより策定され，溶接ままと溶接後熱処理及び通常一次水質環境下と水素注入環境下で異なる線図を定義している。なお，本付録では，選定されたデータ群の平均線による速度式について，点検時期を評価するにあたり，亀裂進展速度に 2.0×10 -9 mm/s の下限値を設けた。

(1) 通常一次水質環境下（NWC：Normal Water Chemistry）(a) 溶接まま（As-Welded）
da/dt = 0

(K≦0)

(1)

da/dt＝2.0×10 -9(0＜K＜13.7)(2)(13.7≦K≦22.5)(3)(K ＞22.5)(4)

da/dt＝1.1×10 -15 K 5.5
da/dt＝6.0×10

-11

K

2.0

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される 82 合金の SCC 亀裂進展特性を図 B-2 に示す。

(b) 溶接後熱処理（PWHT）
da/dt = 0
da/dt＝2.0×10-9da/dt＝3.7×10

-16

K

5.5

da/dt＝2.0×10 -11 K 2.0

(K≦0)

(5)

(0＜K＜16.7)(6)(16.7≦K≦22.5)(7)(K ＞22.5)

(8)

Ｂ－1

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される 82 合金の SCC 亀裂進展特性を図 B-2 に示す。

(2) 水素注入環境下（HWC：Hydrogen Water Chemistry）(a) 溶接まま（As-Welded）
da/dt = 0

(K≦0)

(9)

da/dt＝2.0×10 -9(0＜K＜16.7)(10)

da/dt＝1.1×10 -15 K 5.5(16.7≦K≦22.5)(11)

da/dt＝2.0×10 -11 K 2.0(K ＞22.5)(12)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される 82 合金の SCC 亀裂進展特性を図 B-3 に示す。

(b) 溶接後熱処理（PWHT）
da/dt = 0
da/dt＝2.0×10 -9
da/dt＝1.2×10

-16

K

5.5

da/dt＝6.7×10 -12 K 2.0

(K≦0)

(13)

(0＜K＜16.7)(14)(16.7≦K≦22.5)(15)(K ＞22.5)(16)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される 82 合金の SCC 亀裂進展特性を図 B-3 に示す。

3.2 182 合金の SCC 亀裂進展速度式(1) 通常一次水質環境下（NWC：Normal Water Chemistry）
SCC 亀裂進展速度の試験結果をもとに設定された，NWC における 182 合金の SCC 亀裂進
展特性を次式に示す。
da/dt = 0
da/dt = 2×10 －9da/dt = 3×10

－ 15

da/dt = 2×10

－6

K

5.186

(K≦0)

(17)

(0＜K＜13.3)(18)(13.3≦K≦50.3)(19)(K ＞50.3)(20)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される 182 合金の SCC 亀裂進展特性を図 B-4 に示す。
ここで，日本機械学会

維持規格では，腐食電位（ECP）の影響を考慮したニッケル合金

溶接金属の BWR 環境中の SCC 亀裂進展速度を規定しており，今後の評価に際しては本速度線図を用いてもよい。

Ｂ－2

3.3 鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展速度式(1) 通常一次水質環境下（NWC：Normal Water Chemistry）
SCC 亀裂進展試験結果をもとに設定された，NWC における鋭敏化 SUS304 に対する SCC
亀裂進展特性を次式に示す。
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －910

da/dt = 1.43×10 － K
da/dt = 9.2×10

2.161

－7

(K≦0)

(21)

(0＜K＜3.4)(22)(3.4≦K≦57.9)(23)(K ＞57.9)(24)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性を図 B-5 に示す。

(2) 水素注入環境下（HWC：Hydrogen Water Chemistry）
SCC 亀裂進展試験結果をもとに設定された，HWC における鋭敏化 SUS304 に対する SCC
亀裂進展特性を次式に示す。
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10－9da/dt = 7.94×10－ 12

da/dt = 5.1×10 －

K

2.161

8

(K≦0)

(25)

(0＜K＜12.9)(26)(12.9≦K≦57.9)(27)(K ＞57.9)(28)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である。また，上式で表される鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性を図 B-6 に示す。

3.4 低炭素量ステンレス鋼の SCC 亀裂進展速度式(1) 通常一次水質環境下（NWC：Normal Water Chemistry）
SCC 亀 裂 進 展 試 験 結 果 を も と に 設 定 さ れ た ， NWC に お け る 低 炭 素 量 ス テ ン レ ス 鋼（SUS304L，SUS316L，SUS316（原子力仕様））の SCC 亀裂進展特性を次式に示す。
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10－9da/dt = 3.33×10
da/dt = 2.1×10

－ 11

－7

K

2.161

(K≦0)

(29)

(0＜K＜6.7)(30)(6.7≦K≦57.9)(31)(K ＞57.9)(32)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である 。 ま た ， 上 式 で 表 さ れ る 低 炭 素 量 ス テ ン レ ス 鋼 （ SUS304L， SUS316L， SUS316（ 原 子 力仕様））の SCC 亀裂進展特性を鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性と併せ，図 B-5 に示す。

Ｂ－3

(2) 水素注入環境下（HWC：Hydrogen Water Chemistry）
SCC 亀 裂 進 展 試 験 結 果 を も と に 設 定 さ れ た ， HWC に お け る 低 炭 素 量 ス テ ン レ ス 鋼（SUS304L，SUS316L，SUS316（原子力仕様））の SCC 亀裂進展特性を次式に示す。
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －912

da/dt = 3.33×10 － K
da/dt = 2.1×10 －

2.161

8

(K≦0)

(33)

(0＜K＜19.3)(34)(19.3≦K≦57.9)(35)(K ＞57.9)(36)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m である 。 ま た ， 上 式 で 表 さ れ る 低 炭 素 量 ス テ ン レ ス 鋼 （ SUS304L， SUS316L， SUS316（ 原 子 力仕様））の SCC 亀裂進展特性を鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性と併せ，図 B-6 に示す。

参考文献
1) BWRVIP-358: BWR Vessel and Internals Project, “Stress Corrosion Crack Growth Rate Behavior of
Alloy 82 Weld Metal in Boiling Water Reactor Environments”, 2023.
2) P.L.Andresen et al., “Proposed Crack Growth Rate Disposition Curves For Stress Corrosion
Cracking of ALLOY 82 ㏌ BWR Environments”, 20th Int. Symp. on Environmental
Degradation of Materials in Nuclear Power Systems – Water Reactors, 2022.

CRDハウジング
ICM ハウジング（ステンレス鋼）

ICMハウジング(SUS304)（ステンレス鋼）

J溶接部
ハウジング/スタブチューブ（ハウジング／スタブ溶接部）
溶接部（ニッケル合金）（インコネル182）

J溶接部（ニッケル合金）（インコネル182）

スタブチューブ
CRDスタブチューブ

肉盛座（インコネル182）（ニッケル合金）

スタブチューブ／下鏡
スタブ／肉盛座
溶接部（ニッケル合金）（インコネル182）

フランジ溶接部＊

フランジ溶接部

フランジ（ステンレス鋼）
フランジ(SUS304)＊温度が低いため，
SCC 進展速度対象外

フランジ（ステンレス鋼）
フランジ(SUS304)(a) BWR(b) ABWR

図 B-1

ICM ハウジングの溶接部の例

Ｂ－4

-4

10

-5

SCC
亀裂進展速度, dadt(mm/s)
da/dt(mm/s)
SCC亀裂進展速度,

10

-6

10

82合金
NWC環境中As-welded

-7

10

-8

10

PWHT

-9

10

-10

10

10

100

応力拡大係数 , K(MPa√m)
図 B-2

NWC 環境中における 82 合金の SCC 亀裂進展特性-4

SCC
亀裂進展速度, dadt(mm/s)
da/dt(mm/s)
SCC亀裂進展速度,

10

-5

10

82合金
NWC環境中-6

10

As-welded
-7

10

-8

10

PWHT
-9

10

-10

10

10

100

応力拡大係数 , K(MPa√m)
図 B-3

HWC 環境中における 82 合金の SCC 亀裂進展特性

Ｂ－5

-4

10

-5

SCC
亀裂進展速度, da/dt(mm/s)
SCCき裂進展速度,
dadt(mm/s)

10

182合金
NWC環境中

-6

10

-7

10

-8

10

-9

10

-10

10

10

100

応力拡大係数 , K(MPa√m)

図 B-4

NWC 環境中における 182 合金の SCC 亀裂進展特性

10

-4

10

-5

10

-6

SCC
SCCき裂進展速度,
亀裂進展速度, dadt(mm/s)
da/dt(mm/s)

NWC環境中鋭敏化SUS304

10

-7

10

-8

10

-9

10

低炭素量
ステンレス鋼

-10

1

図 B-5

10
100
応力拡大係数，K(MPa√m)

NWC 環境中におけるステンレス鋼の SCC 亀裂進展特性

Ｂ－6

10

-4

10

-5

10

-6

10

-7

10

-8

10

-9

SCC
亀裂進展速度, da/dt(mm/s)
SCCき裂進展速度,
dadt(mm/s)

HWC環境中10

鋭敏化SUS304

低炭素量ステンレス鋼

-10

1

図 B-6

10
100
応力拡大係数，K(MPa√m)

HWC 環境中におけるステンレス鋼の SCC 亀裂進展特性

Ｂ－7

付録Ｃ

ICM ハウジング溶接部の残留応力評価

1. はじめに本付録は，ICM ハウジング溶接部について，亀裂進展評価に必要な溶接残留応力分布の解析結果をまとめたものである。

2. BWR ハウジング溶接部残留応力解析手法
2.1 ハウジング取付け溶接部 1)(1) 解析モデル
ハウジング，肉盛座及び圧力容器下鏡，並びに，ICM ハウジング取付け溶接部（J 溶接部）を，軸対称モデル化した。（三次元肉盛座（タイプ 1-a）及び軸対称スタブ形状肉盛座（タイプ 2-a）の 2 ケース（図 C-1））

Ｊ溶接部

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

Ｊ溶接部

ｵｰﾊﾞｰﾚｲ

肉盛座

肉盛座

タイプ1-a

タイプ1-b(a) 三次元形状肉盛座
Ｊ溶接部

Ｊ溶接部
肉盛座
肉盛座

タイプ2-a

タイプ2-b(b) 軸対称スタブ形状肉盛座

図 C-1

ハウジング取付け溶接部（BWR）の構造

Ｃ－1

(2) 解析手順
熱伝導解析により，モックアップ試験体作成時の温度測定結果に一致するように，溶接
入熱条件を設定し，得られた非定常温度分布に基づいて大変形弾塑性応力解析を実施した。
(3) 物性値
伝熱解析には，表 C-1 に示す物性値を用いた。また，熱応力解析には，図 C-2 に示す物
性値を用いた。

表 C-1

伝熱解析に用いた物性値

SUS304及 びSUS316L
温度℃
熱 伝 導 率 kJ/mm･s･℃
密度Kg/mm 3
比熱
KJ/kg･℃

20
100
200
400
600
1000
1500
2000
1.46×10 -5 1.56×10 -5 1.70×10 -5 1.97×10 -5 2.24×10 -5 2.76×10 -5 3.43×10 -5 4.12×10 -5
7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6 7.86×10 -6
0.452
0.493
0.523
0.553
0.578
0.620
0.678
0.737

600系 ニ ッ ケ ル 合 金
温度℃
熱 伝 導 率 kJ/mm･s･℃
密度Kg/mm 3
比熱
KJ/kg･℃

20
149
288
566
815
1000
1500
2000
1.49×10 -5 1.66×10 -5 1.87×10 -5 2.34×10 -5 2.77×10 -5 3.10×10 -5 3.98×10 -5 4.89×10 -5
8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6 8.50×10 -6
0.645
0.670
0.720
0.800
0.871
0.913
1.05
1.17
出 典 ： 溶 接 学 会 論 文 集 第 12 巻 （ 1994） 第 ４ 号 563

母材

700

700

600

20℃
100℃
400℃
550℃

400

800℃
300

500
応力（N/mm2）

20℃
100℃
400℃
550℃

500

400

800℃

300
1000℃

1000℃

200

200

100

100

0

0
0

0.01

0.02
0.03
ひずみ

0.04

0.05

0

0.01

0.02
0.03
ひずみ

0.04

0.05

(a) 600 系ニッケル合金
母材

500

溶金

500

450

20℃
100℃
400℃
600℃

450

400

400

20℃

350

350
100℃
400℃

300
250
200

600℃

150

800℃

応力（N/mm2）

応力（N/mm2）

応力（N/mm2）

溶金

600

100

800℃

300
250
200
1000℃

150
100

1000℃

50
0

50
0

0

0.01

0.02
0.03
ひずみ

0.04

0.05

0

0.01

0.02
0.03
ひずみ

(b) ステンレス鋼
図 C-2

熱応力解析に用いた物性値

Ｃ－2

0.04

0.05

2.2 ハウジング/フランジ溶接部(1) 解析モデル
ハウジング及びフランジを，軸対称モデル化した。（図 C-3）(2) 解析手順
熱伝導解析により，溶接手順にしたがって想定した入熱で溶接金属を盛った場合の非定
常温度分布を求め，次に，溶接手順毎のモデルに当該の温度分布を与えて，大変形弾塑性
解析を実施した。なお，入熱の時間変化は，図 C-4 に示すように，入熱が増加する時間（トーチが近づくことに対応）t 1 ，入熱が一定の時間（溶接中に対応）t 2 及び入熱が減少する時間（トーチが離れることに対応）t 3 の比率を実測値をベースに想定し，ビードの最高温度が 1100±50℃となるように時間を決定した。除熱は，母材及びビードの雰囲気に接する面から対流伝熱により生じるものとし，熱伝達率を 11.6 J/m 2 s とした。
(3) 物性値
ハウジング取付け溶接部の場合と同様に，表 C-1 及び図 C-2 の物性値を用いた。

断熱

φ38
φ39.8
(溶接後に加工)
φ54

雰囲気温度：20℃
熱伝達率：1.16E-05 w/mm 2 ･℃

①

②

2.5

4.6

③

溶接部拡大

図 C-3

ハウジング/フランジ溶接部（BWR）の残留応力解析モデル
Ｃ－3

単位時間入熱量
0

t1

t2

t3

時刻

図 C-4

ハウジング/フランジ溶接部の残留応力解析における入熱の想定

3. BWR ハウジング溶接部解析結果
3.1 ハウジング取付け溶接部 1)
ハウジング取付け溶接部の残留応力解析結果を，図 C-5（肉盛座形状タイプ 1-a）及び
図 C-6（肉盛座形状タイプ 2-a）に示す。
溶接金属部は，表面及び内部にわたって周方向応力が比較的高く，表面では最大で300MPa を超える引張りとなっている。溶接部/肉盛座境界部及び肉盛座下端部近傍には，
軸方向 応力 又は径 方向 応力の ピー ク（300～400MPa 程度）があ るが ，周方 向応 力と比 較
して，溶接金属内部の応力が低い。
なお，ハウジング内面に比較的高い周方向応力が発生しているが，本解析では，ハウジ
ング内面のクラッディングによる予防保全施工プロセスを含んでいない。SUS304 製ハウ
ジングに適用された内面クラッド工法の場合，ハウジング内面の熱影響部は耐 SCC 材でクラッドされ，ハウジング外面（溶接止端部近傍）は圧縮応力が付与されているため，ハウジング母材からの SCC 発生の可能性は極めて小さい。また，SUS304 製ハウジングでも，取付け溶接において内面水冷溶接を適用したものは，ハウジング内面が圧縮応力となっているた，ハウジング母材からの SCC 発生の可能性は極めて小さい。

3.2 ハウジング/フランジ溶接部
ハウジング/フランジ溶接部の残留応力解析結果を，図 C-7 に示す。
内表面の熱鋭敏化領域（溶接開先面から数 mm 離れている）では，周方向及び軸方向応力ともに，300MPa 程度の引張りとなっている。周方向応力は，内表面から板厚の 2/3 程度まで引張りとなっているのに対して，軸方向応力が引張りの領域は，板厚の 1/2 程度までとなっている。

Ｃ－4

Ｃ－5
図 C-5

ハウジング取付け溶接部（BWR）の残留応力解析結果（タイプ 1-a） 1)

図 C-6

ハウジング取付け溶接部（BWR）の残留応力解析結果（タイプ 2-a） 1)
Ｃ－6

(a) 周方向応力(b) 軸方向応力

図 C-7

ハウジング/フランジ溶接部（BWR）の残留応力解析結果

Ｃ－7

4. ABWR ハウジング溶接部残留応力解析手法
4.1 ハウジング/スタブチューブ溶接部及びスタブチューブ/下鏡溶接部(1) 解析モデル
ハウジ ング ，スタ ブチ ューブ 及び 圧力容 器下 鏡，並 びに ハウジ ング/スタブ チュ ーブ 溶
接部及びスタブチューブ/下鏡溶接部を軸対称モデル化した。（図 C-8）

φ62.4
ハウジング

ハウジング/スタブチューブ溶接部(82 合金)

φ103

スタブチューブ
スタブチューブ/下鏡溶接部(82 合金)
クラッド

RPV

図 C-8

ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）及びスタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）の残留応力解析モデル(2) 解析手順
BWR ハウジング溶接部の場合と同様に，熱伝導解析により，溶接手順にしたがって想定した入熱で溶接金属を盛った場合の非定常温度分布を求め，次に，溶接手順毎のモデルに当該の温度分布を与えて，大変形弾塑性解析を実施した。

(3) 物性値解析に用いる材料物性値は，旧独立行政法人 原子力安全基盤機構の複雑形状部機器 配
管健全性実証(IAF)事業 2) において取得されたデータをもとに設定した。

Ｃ－8

5. ABWR ハウジング溶接部解析結果
5.1 ハウジング/スタブチューブ溶接部
ハウジング/スタブチューブ溶接部の残留応力解析結果を，図 C-9 に示す。
溶接金属部は，表面及び内部にわたって周方向応力が高く，表面では最大で 500MPa を超える引張りとなっている。母材部については，スタブチューブ表面で軸方向応力が高く，最大で 400～500MPa の引張りとなっている。

参考文献
1) 電力共同研究報告書「インコネル溶接部の亀裂進展評価研究」(平成 10 年 3 月)
2) 独立行政法人 原子力安全基盤機構「複雑形状部機器配管健全性実証(IAF)事業 原子炉圧力容器の異材溶接部に関する高温材料特性データ集」(平成 25 年 6 月)，JNES-RE-2012-0024

Ｃ－9

(a) 周方向応力(b) 軸方向応力

図 C-9ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）及びスタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）の残留応力解析結果
Ｃ－10

付録Ｄ

ICM ハウジング溶接部の SCC 亀裂進展評価

1. はじめに本 付 録 は ， ICM ハ ウ ジ ン グ の ハ ウ ジ ン グ 取 付 け 溶 接 部 （ BWR ）， 局 部 出 力 領 域 モ ニ タ（LPRM）を装荷しているハウジングのハウジング/フランジ溶接部（BWR），ハウジング/ス
タブチューブ溶接部（ABWR）及びスタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）における SCC による亀裂進展挙動の評価結果をまとめたものである。
なお，本付録においては，ステンレス溶接金属部は SCC 損傷可能性が極めて小さいため，
亀裂進展評価対象とせず，BWR の ICM ハウジングにおけるニッケル合金の 82 合金及び改良
182 合金については 182 合金溶接金属の評価に代表させているが，実機の状況に合わせて，
付録Ｂに示す使用材料及び使用環境の SCC 亀裂進展速度式を用いて評価を実施しても良い。

2. BWR の ICM ハウジング溶接部の SCC 亀裂進展評価
2.1 ハウジング取付け溶接部における評価
2.1.1 評価条件
ａ．評価対象ハウジング取付け溶接部（J 溶接部）の構造を概要図として図 D-1 に示す。ニッケル合金の 182 合金溶接金属を用いたハウジング取付け溶接部は，大別して，肉盛座が三次元形状のタイプと軸対称形状のタイプに分類される。溶接条件に大きな差異はないため，三次元形状肉盛座はタイプ 1-a，軸対称形状肉盛座はタイプ 2-a に対して，亀裂進展評価を行う。

ｂ．想定する亀裂進展経路
ハウジング取付け溶接部の亀裂進展評価において，想定する亀裂進展経路を図 D-2 に示す。ICM ハウジングには耐圧機能が要求されるため，182 合金溶接金属部の中で応力的 に 最 も 厳 し い 炉 内 側 か ら 炉 外 側 に 向 か う 直 線 経 路 （ 経 路 ① ， ② ， ④ ， ⑤ ）， 及 び ，SUS316（原子力仕様，炭素含有量≦0.03％）製ハウジングの J 溶接部ルート位置高さにおいてハウジング内面から外面へ向かう直線経路（経路③）を，亀裂進展経路として想定した。ハウジング内面からの経路における亀裂進展については，肉盛座形状による相違は大きくないと考えられるため，タイプ 1-a について評価する。
なお，SUS304 製ハウジングについては，内面水冷溶接による圧縮応力付与，又は内面耐食材クラッド施工による対策が実施されているため，ハウジング内面を起点とする
亀裂進展評価は実施しない。
Ｄ－1

ｃ．亀裂進展評価に用いる応力
溶接残留応力は，当該溶接部形状を考慮した熱弾塑性解析（付録Ｃ参照）により評価した。また，当該溶接部における運転応力として，通常運転時の内圧及び熱により生じる応力を弾性解析により評価し，溶接残留応力と運転応力の和を，亀裂進展評価に用いる応力とした。
なお，当該 182 合金溶接金属部の場合，プラント起動・停止時には，想定亀裂進展経路における運転応力が通常運転時より最大で 50MPa 程度大きくなるが，起動・停止に要する時間がプラントの運転年数に比較して短時間であり，運転条件に対する亀裂進展速度式（付録Ｂ）で評価した亀裂進展量が 40 年で最大 0.3mm 程度と見積もられること，
実際は起動・停止時の大部分は比較的温度が低くいため亀裂進展が抑制されると考えられることから，通常運転時の応力を用いる。また，ハウジング内面から外面への想定亀裂進展経路においては，通常運転時の応力がプラント起動・停止時より厳しい条件となっているため，通常運転時の応力を用いる。

ｄ．応力拡大係数解
応力拡大係数解には，任意応力場における表面亀裂の表面点及び最深点の応力拡大係数を評価することが可能な影響関数法を用いた。

ｅ．SCC 亀裂進展特性
182 合 金 溶 接 部 及 び SUS316（ 原 子 力 仕 様 ） 製 ハ ウ ジ ン グ の 亀 裂 進 展 評 価 に 用 い る
SCC 亀裂進展特性として，付録Ｂで設定した，通常一次水質環境下における 182 合金
及び低炭素量ステンレス鋼の亀裂進展特性を用いた。
182 合金：da/dt = 0(K≦0)

da/dt = 2×10 －9da/dt = 3×10 －15

da/dt = 2×10 －6(0＜K＜13.3)
K

5.186

(13.3≦K≦50.3)(K ＞50.3)

低炭素量ステンレス鋼：
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜6.7)
11

da/dt = 3.33×10 － K
da/dt = 2.1×10 －

7

2.161

(6.7≦K≦57.9)(K ＞57.9)

前式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m
である。
Ｄ－2

ｆ．初期亀裂形状
初期亀裂形状として，初期亀裂深さ a 0 が 0.05 mm，初期亀裂長さ l 0 が 0.5 mm の半楕円形状の表面亀裂を想定した。初期アスペクト比 a 0 /l 0 は 0.1 とした。

2.1.2 評価結果
ハウジング取付け溶接部タイプ 1-a に想定した経路①の軸方向亀裂進展評価に用いた当該部の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-3 に示す。経路①の軸方向亀裂進展評価結果を図 D-4 に示す。図 D-4(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡
大係数の変化を示した。図 D-4(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路①（経路全長：16.0 mm）の場合，亀裂が経路全長に達する年数は 19.4 年である。
タイプ 1-a に想定した経路②の周方向亀裂進展評価に用いた当該部の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-5 に示す。経路②の周方向亀裂進展評価結果を図 D-6 に示す。図 D-6(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡
大係数の変化を示した。図 D-6(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路②（経路全長：12.9 mm）の場合，亀裂が経路全長に達する年数は 32.6 年である。
タイプ 1-a，経路③の軸方向亀裂進展評価に用いた当該部の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-7 に示す。前述したように経路③はハウジング内面を亀裂の起点と想定した経路である。経路③の軸方向亀裂進展評価結果を図 D-8 に示す。図 D-8(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-8(b)では，亀裂深さ と 時間 の関 係 を示 した 。 経路 ③（ 経 路全 長：6.2 mm）の 場 合， 亀裂 が 経路 全長 に 達する年数は 21.9 年である。なお，経路③においては，内表面の軸方向応力が圧縮（約－90MPa）のため，周方向亀裂は発生しない。
ハウジング取付け溶接部タイプ 2-a に想定した経路④の軸方向亀裂進展評価に用いた当該部の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-9 に示す。経路④の軸方向亀裂進展評価結果を図 D-10 に示す。図 D-10(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-10(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路④（経路全長：20.0 mm）の場合，80 年経過しても，亀裂は経路全長に達しない。
タイプ 2-a に想定した経路⑤の周方向亀裂進展評価に用いた当該部の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-11 に示す。経路⑤の周方向亀裂進展評価結果を図 D-12 に示す。図 D-12(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-12(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路⑤（経路全長：23.0 mm）の場合，80 年経過しても，亀裂は経路全長には達しない。

Ｄ－3

Ｊ溶接部

ICMﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

Ｊ溶接部

ｵｰﾊﾞｰﾚｲ

肉盛座

肉盛座

タイプ1-a

タイプ1-b(a) 三次元形状肉盛座
Ｊ溶接部

Ｊ溶接部
肉盛座
肉盛座

タイプ2-a

タイプ2-b(b) 軸対称スタブ形状肉盛座

図 D-１

ハウジング取付け溶接部の構造

想定亀裂形状図 D-2

ハウジング取付け溶接部に想定した亀裂進展経路

Ｄ－4

600

2

周方向応力, σ (MPa)(N/mm )
θ

400

200

0

-200

タイプ 1-a，経路①
タイプ1-a、経路①-400

経路全長，L：16.0mm
経路全長,
t : 16.0 mm

-600
0

2

4

6

8

10

12

14

16

外表面からの板厚方向距離, x (mm)図 D-3

タイプ 1-a，経路①の軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－5

100

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

軸方向き裂
軸方向亀裂

タイプ 1-a，経路①
タイプ1-a、経路①80

経路全長，L：16.0mm

経路全長, t : 16.0 mm
60

40

20

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

き裂深さ, a(mm)a (mm)
亀裂深さ,(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係
25
軸方向き裂
軸方向亀裂

タイプ 1-a，経路①
タイプ1-a、経路①20

経路全長，L：16.0mm

き裂深さ,, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ

経路全長, t : 16.0 mm
経路全長：16.0 mm

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t（年）(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-4

タイプ 1-a，経路①の軸方向亀裂進展評価結果
Ｄ－6

80

2

き裂進展方向に対する鉛直方向応力,
亀裂進展方向に対する 鉛直方向応力,σ σ(N/mmaｘ (MPa))600

タイプ 1-a，経路②
タイプ1-a、経路②
経路全長，L：12.9mm

400

ax

経路全長, t : 12.9 mm

200

0

-200

-400

-600
0

2

4

6

8

10

12

外表面からの板厚方向距離, x (mm)図 D-5

タイプ 1-a，経路②の周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－7

100

タイプ 1-a，経路②
タイプ1-a、経路②
経路全長，L：12.9mm

80

経路全長, t : 12.9 mm

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

周方向き裂
周方向亀裂

60

40

20

0
0

2

4

6

8

10

12

き裂深さ,a(mm)a (mm)
亀裂深さ,(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

20
周方向き裂
周方向亀裂
タイプ1-a、経路②
タイプ 1-a，経路②

経路全長，L：12.9mm
経路全長,
t : 12.9 mm

亀裂深さ
き裂深さ,, aa(mm)(mm)

15
経路全長：12.9 mm

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t（年）(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-6

タイプ 1-a，経路②の周方向亀裂進展評価結果
Ｄ－8

80

600

2

周方向応力, σ (MPa)(N/mm )
θ

400

200

0

-200

タイプ 1-a，経路③

タイプ1-a、経路③
経路全長，L：6.2mm
経路全長, t : 6.2 mm

-400

-600
0

1

2

3

4

5

6

内表面からの板厚方向距離, x (mm)図 D-7

タイプ 1-a，経路③の軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－9

100

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

軸方向亀裂
軸方向き裂

タイプ 1-a，経路③
タイプ1-a、経路③
経路全長，L：6.2mm

経路全長, t : 6.2 mm

80

60

40

20

0
0

1

2

3

4

5

6

き裂深さ, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ,

(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

10
軸方向き裂
軸方向亀裂

タイプ1-a、経路③
タイプ 1-a，経路③

経路全長，L：6.2mm

経路全長, t : 6.2 mm

き裂深さ,
a (mm)
亀裂深さ, a(mm)8
経路全長 : 6.2 mm

6

4

2

0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t（年）(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-8

タイプ 1-a，経路③の軸方向亀裂進展評価結果
Ｄ－10

80

600

2

周方向応力, σ (MPa)(N/mm )

400

θ

200

0

-200
タイプ2-a、経路④
タイプ 1-a，経路④-400

経路全長，L：20.0mm
経路全長,
t : 20.0 mm

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x (mm)図 D-9

タイプ 2-a，経路④の軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－11

100
タイプ2-a、経路④
タイプ 1-a，経路④
経路全長，L：20.0mm
経路全長, t : 20.0 mm

80

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

軸方向亀裂
軸方向き裂

60

40

20

0
0

5

10

15

20

き裂深さ,a(mm)a (mm)
亀裂深さ,(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

25
軸方向き裂
軸方向亀裂

経路全長，L：20.0mm
経路全長,
t : 20.0 mm

経路全長：20.0 mm

20

き裂深さ,
(mm)
亀裂深さ
, a
a(mm)

タイプ2-a、経路④
タイプ 1-a，経路④

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t（年）(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-10タイプ 2-a，経路④の軸方向亀裂進展評価結果
Ｄ－12

80

2

き裂進展方向に対する鉛直方向応力,
亀裂進展方向に対する 鉛直方向応力,σ σ(N/mmaｘ (MPa))600

タイプ 2-a，経路⑤
タイプ2-a、経路⑤
経路全長，L：23.0mm

400

ax

経路全長, t : 23.0 mm

200

0

-200

-400

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x (mm)

図 D-11タイプ 2-a，経路⑤の周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－13

100

タイプ 2-a，経路⑤
タイプ2-a、経路⑤
経路全長，L：23.0mm

経路全長, t : 23.0 mm

80

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

周方向亀裂
周方向き裂

60

40

20

0
0

5

10

15

20

き裂深さ, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ,

(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

30

タイプ 2-a，経路⑤
タイプ2-a、経路⑤

周方向き裂
周方向亀裂

経路全長，L：23.0mm

き裂深さ,
a (mm)
亀裂深さ, a(mm)25

経路全長, t : 23.0 mm

経路全長：23.0 mm

20

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t（年）(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-12タイプ 2-a，経路⑤の周方向亀裂進展評価結果
Ｄ－14

80

2.2 ハウジング/フランジ溶接部における評価
2.2.1 評価条件
ａ．想定する亀裂進展経路
亀裂進展評価において想定する亀裂進展経路を図 D-13 に示す。LPRM 装荷ハウジン
グのハ ウジ ング/フラ ン ジ溶接 部に おける 炉内 側から 炉外 側に向 かう 経路の うち ，鋭 敏
化度の強さ及び残留応力が厳しいと考えられる直線経路を亀裂進展経路として想定した。

ｂ．亀裂進展評価に用いる応力
溶接残留応力は，当該溶接部形状を考慮した熱弾塑性解析（付録Ｃ参照）により評価した。また，弾性解析により，内圧により生じる応力を運転応力として評価し，溶接残留応力と運転応力の和を，亀裂進展評価に用いる応力とした。

ｃ．応力拡大係数解
応力拡大係数解には，任意応力場における表面亀裂の表面点及び最深点の応力拡大係数を評価することが可能な影響関数法を用いた。

ｄ．SCC 亀裂進展特性
SUS304 及び SUS316（原子力仕様）製ハウジングの亀裂進展評価に用いる SCC 亀裂
進展特性として，付録Ｂで設定した，通常一次水質環境下における鋭敏化 SUS304 及び低炭素量ステンレス鋼の亀裂進展特性を用いた。
鋭敏化 SUS304：
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜3.4)
10

2.161

da/dt = 1.43×10 － K
da/dt = 9.2×10 －7(3.4≦K≦57.9)(K ＞57.9)

低炭素量ステンレス鋼：
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜6.7)
11

da/dt = 3.33×10 － K
da/dt = 2.1×10 －

7

2.161

(6.7≦K≦57.9)(K ＞57.9)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa m
である。

Ｄ－15

ｅ．初期亀裂形状
初期亀裂形状として，初期亀裂深さ a 0 が 0.05 mm，初期亀裂長さ l 0 が 0.5 mm の半楕円形状の表面亀裂を想定した。初期アスペクト比 a 0 /l 0 は 0.1 とした。

2.2.2 評価結果
軸方向亀裂進展評価に用いた当該部の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D14 に示す。また，軸方向亀裂進展評価結果を図 D-15 に示す。図 D-15(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-15(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。ICM フランジ部を対象とした亀裂進展評価における経路全長は 8.2mm であるが，鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性を用いて評価した結果では，軸方向亀裂が経路全長に達する年数は 8.5 年，低炭素量ステンレス鋼の SCC 亀裂進展特性を用いて評価した結果では，軸方向亀裂が経路全長に達する年数は 30.4 年である。
周方向亀裂進展評価に用いた当該部の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応
力＋運転応力）を図 D-16 に示す。また，周方向亀裂進展評価結果を図 D-17 に示す。図
D-17(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D17(b)で は ， 亀 裂 深 さ と 時 間 の 関 係 を 示 し た 。 前 述 し た よ う に ， 亀 裂 進 展 評 価 に お け る 経
路全長は 8.2 mm であるが，鋭敏化 SUS304 の SCC 亀裂進展特性を用いて評価した結果では，周方向亀裂が経路全長に達する年数は 17.1 年，低炭素量ステンレス鋼の SCC 亀裂進
展特性を用いて評価した結果では，周方向亀裂が経路全長に達する年数は 70.2 年である。

ハウジング

き裂進展経路
亀裂進展経路
溶接部

フランジ部

図 D-13

ハウジング/フランジ溶接部に想定した亀裂進展経路

Ｄ－16

600
ハウジング／フランジ溶接部
ハウジング/フランジ溶接部
経路全長，L：8.2mm
経路全長,
t: 8.2 mm

2周方向応力, σ (N/mm(MPa) )

400

θ

200

0

-200

-400

-600
0

1

2

3

4

5

6

7

8

内表面からの距離, x (mm)

図 D-14

軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－17

ハウジング/フランジ溶接部
ハウジング／フランジ溶接部
軸方向き裂
軸方向亀裂
経路全長，L：8.2mm
経路全長,
t : 8.2mm

80

A

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

100

60

40

20

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

亀裂深さ,
a(mm)
き裂深さ, a(mm)(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

14
ハウジング／フランジ溶接部
ハウジング/フランジ溶接部
軸方向き裂
軸方向亀裂
経路全長，L：8.2mm
経路全長, t : 8.2mm

12

き裂深さ,, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ

10

SCCき裂進展特性：
SUS304鋭敏化SUS304
経路全長：8.2 mm

8SCCき裂進展特性：
低炭素量ステンレス鋼
SUS316(原子力仕様)

6
4
2
0
0

10

20

30

40

50

60

70

時 間, t (年)(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-15

ハウジング/フランジ部の軸方向亀裂進展解析結果
Ｄ－18

80

2

き裂進展方向に対する鉛直方向応力,(N/mm
亀裂進展方向に対する 鉛直方向応力, σσ(MPa))
ax aｘ

600
ハウジング／フランジ溶接部
ハウジング/フランジ溶接部
経路全長，L：8.2mm
経路全長,
t: 8.2 mm

400

200

0

-200

-400

-600
0

1

2

3

4

5

6

7

8

内表面からの距離, x (mm)

図 D-16

周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）Ｄ－19

最深点の応力拡大係数, K (MPa√m)

100

ハウジング/フランジ溶接部
ハウジング／フランジ溶接部
周方向き裂
周方向亀裂
経路全長，L：8.2mm
経路全長, t : 8.2 mm

A

80

60

40

20

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

き裂深さ, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ,

(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

14

ハウジング/フランジ溶接部
ハウジング／フランジ溶接部
周方向き裂
周方向亀裂
経路全長，L：8.2mm
経路全長, t : 8.2 mm

12

き裂深さ,, aa(mm)
(mm)
亀裂深さ

10

SCCき裂進展特性：
鋭敏化SUS304
SUS304
経路全長：8.2 mm

86SCCき裂進展特性：
SUS316(原子力仕様)
低炭素量ステンレス鋼

4
2
0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

時 間, t (年)(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-17

ハウジング/フランジ溶接部の周方向亀裂進展解析結果
Ｄ－20

3. ABWR の ICM ハウジング溶接部の SCC 亀裂進展評価
3.1 ハウジング/スタブチューブ溶接部における評価
3.1.1 評価条件
ａ．評価対象ハウジング/スタブチューブ溶接部の構造を概要図として図 D-18 に示す。ニッケル合
金の 82 合金溶接金属を用いたハウジング/スタブチューブ溶接部は，軸対称形状に対して亀裂進展評価を行う。

ｂ．想定する亀裂進展経路
ハ ウ ジン グ /スタ ブ チ ュ ー ブ溶 接 部 の 亀裂 進 展 評 価に お い て ，想 定 す る 亀裂 進 展 経 路を図 D-18 に示す。

ｃ．亀裂進展評価に用いる応力
溶接残留応力は，当該溶接部形状を考慮した熱弾塑性解析（付録Ｃ参照）により評価した。また，当該溶接部における運転応力として，通常運転時の内圧及び熱により生じる応力を弾性解析により評価し，溶接残留応力と運転応力の和を，亀裂進展評価に用いる応力とした。

ｄ．応力拡大係数解
応力拡大係数の表示式は，円筒の半楕円表面亀裂に対する CEA の解 1) を用いた。

K=

σ0 + σp G0 + σ1 G1

a
a 2
a 3
+ σ3 G3+ σ2 G2
√πa
L
L
L

(1)

G 0 ～G 3 ：影響係数a ：亀裂深さL ：経路全長
ここで，σ0～σ3 は下記 3 次応力分布の i 次の応力分布である。

σ = σ0 + σ1

x
x 2
x 3
+ σ3
+ σ2
L
L
L

(2)

ｅ．SCC 亀裂進展特性
82 合 金 溶 接 部 及 び SUSF316（ 原 子 力 仕 様 ） 製 ハ ウ ジ ン グ の 亀 裂 進 展 評 価 に 用 い る
SCC 亀裂進展特性として，付録Ｂで設定した，通常一次水質環境下における 82 合金及び低炭素量ステンレス鋼の亀裂進展特性を用いた。
Ｄ－21

な お ， 本 付 録 に お い て は ， 点 検 時 期 を 評 価 す る に あ た り ， 82 合 金 の 進 展 速 度 に は
2.0×10 -9 mm/s の下限値を設けた。
82 合金：溶接まま（As-Welded）
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜13.7)

da/dt＝1.1×10 -15 K 5.5(13.7≦K≦22.5)

da/dt＝6.0×10 -11 K 2.0(K ＞22.5)

低炭素量ステンレス鋼：
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜6.7)
11

da/dt = 3.33×10 － K
da/dt = 2.1×10 －

7

2.161

(6.7≦K≦57.9)(K ＞57.9)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa mである。

ｆ．初期亀裂形状
初期亀裂形状として，初期亀裂深さ a 0 が 0.05 mm，初期亀裂長さ l 0 が 0.5 mm の半楕円形状の表面亀裂を想定した。初期アスペクト比 a 0 /l 0 は 0.1 とした。

3.1.2 評価結果
ハウ ジ ング/スタ ブ チュ ーブ 溶 接部 に想 定 した 経路 ① の軸 方向 亀 裂進 展評 価 に用 いた 当
該部の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-19 に示す。経路①の軸方向亀裂進展評価結果を図 D-20 に示す。図 D-20(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-20(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路①（経路全長：21.0 mm）の場合，亀裂が経路全長に達する年数は 21.5 年である。
ハウ ジ ング/スタ ブ チュ ーブ 溶 接部 に想 定 した 経路 ② の周 方向 亀 裂進 展評 価 に用 いた 当
該部の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-21 に示す。
経路②の周方向亀裂進展評価結果を図 D-22 に示す。図 D-22(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-22(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路②（経路全長：21.0 mm）の場合，80 年経過しても，亀裂は経路全長に達しない。
ハウ ジ ング/スタ ブ チュ ーブ 溶 接部 に想 定 した 経路 ③ の周 方向 亀 裂進 展評 価 に用 いた 当
該部の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-23 に示す。
Ｄ－22

経路③の周方向亀裂進展評価結果を図 D-24 に示す。図 D-24(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-24(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路③（経路全長：11.8 mm）の場合，80 年経過しても，亀裂は経路全長には
達しない。
ハウジング

周方向亀裂（経路③）
軸方向亀裂（経路①）周方向亀裂（経路②）

溶接部（82 合金）
スタブチューブ

図 D-18

ハウジング/スタブチューブ溶接部に想定した亀裂進展経路

600

ハウジング/スタブチューブ溶接部
ICMハウジング／スタブ溶接部
経路①
経路①
経路全長，L：21.0mm
経路全長，t：21.0 mm

400

周方向応力,σθ [MPa]

想定亀裂形状

200

0

-200

-400

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x [mm]図 D-19経路①の軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－23

100

最深点の応力拡大係数, KA [MPa√m]

軸方向亀裂

ハウジング/スタブチューブ溶接部
経路①
経路全長，L：21.0mm

80

60

40

20

0
0

5

10

15

20

25

亀裂深さ, a [mm](a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

25

亀裂深さ, a [mm]20

ハウジング/スタブチューブ溶接部
経路①
経路全長，L：21.0mm

軸方向亀裂

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

時間, t [年](b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-20

経路①の軸方向亀裂進展評価結果

Ｄ－24

70

80

亀裂進展方向に対する鉛直方向応力,σ ax [MPa]600

ハウジング/スタブチューブ溶接部
ICMハウジング／スタブ溶接部
経路②
経路②
経路全長，L：21.0mm
経路全長，t：21.0
mm

400

200

0

-200

-400

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x [mm]図 D-21

経路②の周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）Ｄ－25

最深点の応力拡大係数, KA [MPa√m]

100

ハウジング/スタブチューブ溶接部
経路②
経路全長，L：21.0mm

周方向亀裂
80

60

40

20

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

亀裂深さ, a [mm](a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

25

亀裂深さ, a [mm]20

ハウジング/スタブチューブ溶接部
経路②
経路全長，L：21.0mm

周方向亀裂

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

時間, t [年](b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-22

経路②の周方向亀裂進展評価結果

Ｄ－26

70

80

亀裂進展方向に対する鉛直方向応力,σ ax [MPa]600

ハウジング/スタブチューブ溶接部
ICMハウジング／スタブ溶接部
経路③
経路全長，L：11.8mm
経路全長，t：11.8
mm

400

200

0

-200

-400

-600
0

2

4

6

8

10

外表面からの板厚方向距離, x [mm]図 D-23

経路③の周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－27

100

ハウジング/スタブチューブ溶接部
ICMハウジング／スタブ溶接部
経路③
経路③
経路全長，L：11.8mm
経路全長，t：11.8 mm

最深点の応力拡大係数,
応力拡大係数, KAK[MPa√m]
A [MPa√m]

周方向亀裂
80

60

40

20

0
0

2

4
6
亀裂深さ, a [mm]810(a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

10

ハウジング/スタブチューブ溶接部
ICMハウジング／スタブ溶接部
経路③
経路③
経路全長，L：11.8mm
経路全長，t：11.8
mm

周方向亀裂

亀裂深さ, a [mm]

8

6

4

2

0
0

10

20

30

40
50
時間, t [年]60(b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-24

経路③の周方向亀裂進展評価結果

Ｄ－28

70

80

3.2 スタブチューブ/下鏡溶接部における評価
3.2.1 評価条件
ａ．評価対象ス タブ チ ュ ー ブ/下 鏡溶 接 部の 構 造 を 概要 図 と し て 図 D-25 に示 す 。 ニ ッケ ル 合 金 の82 合金溶接金属を用いたスタブチューブ/下鏡溶接部は，軸対称形状に対して亀裂進展評価を行う。

ｂ．想定する亀裂進展経路
ス タ ブチ ュ ー ブ/ス タ ブ チ ュー ブ 溶 接 部の 亀 裂 進 展評 価 に お いて ， 想 定 する 亀 裂 進 展
経路を図 D-21 に示す。

ｃ．亀裂進展評価に用いる応力
溶接残留応力は，当該溶接部形状を考慮した熱弾塑性解析（付録Ｃ参照）により評価した。また，当該溶接部における運転応力として，通常運転時の内圧及び熱により生じる応力を弾性解析により評価し，溶接残留応力と運転応力の和を，亀裂進展評価に用いる応力とした。

ｄ．応力拡大係数解
応力拡大係数の表示式は，円筒の半楕円表面亀裂に対する CEA の解 1) を用いた。

K=

σ0 + σp G0 + σ1 G1

a
a 2
a 3
+ σ3 G3+ σ2 G2
√πa
L
L
L

(1)

G 0 ～G 3 ：影響係数a ：亀裂深さL ：経路全長
ここで，σ0～σ3 は下記 3 次応力分布の i 次の応力分布である。

σ = σ0 + σ1

x
x 2
x 3
+ σ3
+ σ2
L
L
L

(2)

ｅ．SCC 亀裂進展特性
82 合金溶接部の亀裂進展評価に用いる SCC 亀裂進展特性として，付録Ｂで設定した，
通常一次水質環境下における 82 合金の亀裂進展特性を用いた。
な お ， 本 付 録 に お い て は ， 点 検 時 期 を 評 価 す る に あ た り ， 82 合 金 の 進 展 速 度 に は
2.0×10 -9 mm/s の下限値を設けた。
Ｄ－29

82 合金：溶接後熱処理（PWHT）
da/dt = 0
da/dt = 2.0×10 －

(K≦0)
9

(0＜K＜16.7)

da/dt＝3.7×10 -16 K 5.5(16.7≦K≦22.5)

da/dt＝2.0×10 -11 K 2.0(K ＞22.5)

上式において，亀裂進展速度 da/dt の単位は mm/s，応力拡大係数 K の単位は MPa mである。

ｆ．初期亀裂形状
初期亀裂形状として，初期亀裂深さ a 0 が 0.05 mm，初期亀裂長さ l 0 が 0.5 mm の半楕円形状の表面亀裂を想定した。初期アスペクト比 a 0 /l 0 は 0.1 とした。

3.1.2 評価結果
スタ ブ チュ ーブ/下 鏡溶 接部 に 想定 した 経 路④ の周 方 向亀 裂進 展 評価 に用 い た当 該部 の亀裂進展方向に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-26 に示す。経路④の周方向亀裂進展評価結果を図 D-27 に示す。図 D-27(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-27(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路④（経路全長：23.5 mm）の場合，80 年経過しても，亀裂は経路全長には達しない。
スタ ブ チュ ーブ/下 鏡溶 接部 に 想定 した 経 路⑤ の軸 方 向亀 裂進 展 評価 に用 い た当 該部 の周方向応力分布（残留応力＋運転応力）を図 D-28 に示す。経路⑤の軸方向亀裂進展評価
結果を図 D-29 に示す。図 D-29(a)では，亀裂の進展に伴う表面亀裂の最深点の応力拡大係数の変化を示した。図 D-29(b)では，亀裂深さと時間の関係を示した。経路⑤（経路全長(ス タ ブ チ ュ ー ブ 外 表 面 位 置 ま で )： 23.1 mm） の 場 合 ， 亀 裂 が 経 路 全 長 に 達 す る 年 数 は73.5 年である。

Ｄ－30

ハウジングスタブチューブ

周方向亀裂（経路④）
溶接部（82 合金）

軸方向亀裂（経路⑤）下鏡

想定亀裂形状図 D-25

スタブチューブ/下鏡溶接部に想定した亀裂進展経路

亀裂進展方向に対する鉛直方向応力,σ ax [MPa]600

スタブ／下鏡溶接部
スタブチューブ/下鏡溶接部
経路④
経路④
経路全長，L：23.5mm
経路全長，t：23.5 mm

400

200

0

-200

-400

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x [mm]図 D-26

経路④の周方向亀裂進展評価に用いた亀裂に対する鉛直方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－31

100

スタブチューブ/下鏡溶接部
経路④
経路全長，L：23.5mm

応力拡大係数, K A [MPa√m]

周方向亀裂
80

60

40

20

0
0

2

4

6

8

10

亀裂深さ, a [mm](a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

25

スタブチューブ/下鏡溶接部
経路④
経路全長，L：23.5mm

周方向亀裂

亀裂深さ, a [mm]

20

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

時間, t [年](b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-27

経路④の周方向亀裂進展評価結果

Ｄ－32

70

80

600

スタブチューブ/下鏡溶接部
スタブ／下鏡溶接部
経路⑤
経路全長，L：23.1mm
経路全長，t：23.1mm

周方向応力,σθ [MPa]

400

200

0

-200

-400

-600
0

5

10

15

20

外表面からの板厚方向距離, x [mm]図 D-28経路⑤の軸方向亀裂進展評価に用いた周方向応力分布（残留応力＋運転応力）

Ｄ－33

100

応力拡大係数, K A [MPa√m]

軸方向亀裂

スタブチューブ/下鏡溶接部
経路⑤
経路全長，L：23.1mm

80

60

40

20

0
0

5

10

15

20

25

亀裂深さ, a [mm](a) 最深点の応力拡大係数と亀裂深さの関係

25

亀裂深さ, a [mm]スタブチューブ/下鏡溶接部
経路⑤
経路全長，L：23.1mm

軸方向亀裂

20

15

10

5

0
0

10

20

30

40

50

60

時間, t [年](b) 亀裂深さと時間の関係

図 D-29経路⑤の軸方向亀裂進展評価結果

Ｄ－34

70

80

4. まとめ
4.1 BWR の ICM ハウジング溶接部
ハウジング 取付け溶接 部及びハウ ジング/フランジ溶接部 の亀裂進展 評価結果を ，表 D-1に示す。
タイプ 1-a のハウジング取付け溶接部（182 合金）の場合，軸方向亀裂は約 19 年，周方
向亀裂は約 32 年で経路全長に達する評価となる。また，表面の周方向応力の方が約 40MPa
高いため，発生も軸方向亀裂が早いと考えられる。
タイプ 2-a のハウジング取付け溶接部（182 合金）の場合，軸方向及び周方向亀裂ともに，想定される亀裂進展開始時期から 80 年経過しても，経路全長に達しない。
SUS316（原子力仕様）製のハウジング内面からの軸方向亀裂は，約 21 年で経路全長に達する。ハウジング内面から，耐圧機能を損なう方向への周方向亀裂の発生は生じない。
SUS304 製のハウジング/フランジ溶接部の場合，軸方向亀裂は約 8.5 年，周方向亀裂は約17 年で経路全長に達する評価となる。ただし，表面の軸方向応力の方が約 60MPa 高く，周方向亀裂の発生が早いと考えられるため，周方向亀裂が先に経路全長に達する事象の可能性がある。SUS316（原子力仕様）製のハウジング/フランジ溶接部の場合，軸方向亀裂は約 30
年，周方向亀裂は約 70 年で経路全長に達する評価となる。

4.2 ABWR の ICM ハウジング溶接部
ハ ウ ジ ン グ /ス タ ブ チ ュ ー ブ 溶 接 部 及 び ハ ウ ジ ン グ /下 鏡 溶 接 部 の 亀 裂 進 展 評 価 結 果 を ，
表 D-2 に示す。
ハウジング/スタブチューブ溶接部（82 合金及び低炭素量ステンレス鋼）の場合，軸方向
亀裂は約 21 年で経路全長に達し，周方向亀裂は 80 年経過しても経路全長に達しない評価となる。
スタブチューブ/下鏡溶接部（82 合金）の場合，軸方向亀裂は約 73 年で経路全長に達し，周方向亀裂は 80 年経過しても経路全長に達しない評価となる。

Ｄ－35

表 D-1

ICM ハウジング溶接部における亀裂進展評価結果（BWR）
亀裂進展
経路

評価対象位置

経路①
ハウジング取付け溶接部タイプ 1-a

経路②
経路③*

ハウジング取付け溶接部
タイプ 2-a

ハウジング/フランジ
溶接部

経路④
経路⑤

SCC
亀裂進展特性182 合金
低炭素量
ステンレス鋼182 合金鋭敏化
SUS304

評価対象

経路全長, L

経路全長に
達する時間

軸方向亀裂

16.0 mm

19.4 年

周方向亀裂

12.9 mm32.6 年

軸方向亀裂

6.2 mm

21.9 年

軸方向亀裂

20.0 mm

80 年以上周方向亀裂23.0 mm

80 年以上

周方向亀裂

－
低炭素量
ステンレス鋼

8.5 年

軸方向亀裂

軸方向亀裂

8.2 mm17.1 年
30.4 年
70.2 年

周方向亀裂* 経路③における亀裂発生想定部の軸方向応力は圧縮応力であるため，
周方向亀裂に対する SCC 亀裂は発生，進展しない。

表 D-2

ICM ハウジング溶接部における亀裂進展評価結果（ABWR）

評価対象位置ハウジング/
スタブチューブ溶接部

亀裂進展
経路

SCC
亀裂進展特性

経路①

82 合金（As-Welded）

経路②
経路③*

スタブチューブ/
下鏡溶接部

経路④
経路⑤

低炭素量
ステンレス鋼
82 合金（PWHT）

評価対象

経路全長, L

経路全長に
達する時間

軸方向亀裂

21.0 mm21.5 年

周方向亀裂

21.0 mm

80 年以上周方向亀裂

11.8 mm

80 年以上周方向亀裂23.5 mm

80 年以上軸方向亀裂23.1 mm73.5 年* 強度評価の観点から，経路③における周方向 SCC 亀裂を想定。

参考文献
1) Chapuliot, S., “ Formulaire de KI pour les tubes comportant un defaut de surface
semi-elliptique longitudinal ou circonferentiel, inteme ou exteme,”Rapport CEA-R-5900, (2000).

Ｄ－36

付録Ｅ

ICM ハウジングの強度評価

1. はじめに本付録は，ICM ハウジングに地震荷重が作用した場合のバウンダリの確保（耐圧機能）の維 持 に 必 要 な ハ ウ ジ ン グ 溶 接 部 の 厚 さ （ 以 下 ， 許 容 残 存 厚 さ ） と ， こ れ ら の 溶 接 部 に SCC損傷を想定した場合の裕度についての評価結果をまとめたものである。

2. 許容残存厚さ
BWR の ICM ハウジングのハウジング取付け溶接部，ハウジング/フランジ溶接部及び ABWRのハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部に地震荷重が作用したときの許容残存厚さを，破壊評価により求める。

2.1 破壊評価手法
ハウジング溶接部は，材料が 600 系のニッケル合金又はステンレス鋼であることから，破壊荷重は，正味断面に作用する応力が流動応力に達したときに破壊すると考える極限荷重評価法によるものとする。評価対象部は，図 E-1 に示すように，溶接部の厚さを板厚とする管としてモデル化する。なお，BWR のハウジング取付け溶接部の肉盛座形状には，三次元形状のものと軸対称スタブ形状のものがあるが，前者は J 溶接の外周部起点，後者は肉盛座スタブの外周部起点の周方向亀裂進展が最も速く進展すると評価されるため，BWRのハウジング取付け溶接部については J 溶接と肉盛座スタブを評価対象とする。（付録Ｄ参照）
地震のモーメントによる応力が支配的な BWR のハウジング取付け溶接部及び ABWR のハ
ウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部については，破壊モーメン
トにより評価する。
全周亀裂に対する管の破壊モーメント M c は次式 1) により与えられる。

M c = 2σf R 2t {2 (1 − x )sinβL + xsinθ}βL =π +

1  xθ −π π Rp r ，
−
1 − x  2
4 tσf （1）

x = a/t（2）

ここで， σ f ：流動応力＝ 2.7Sm （日本機械学会 維持規格に示される流動応力）

Sm ：設計応力強さ（日本機械学会 設計・建設規格）
NCF600：164 MPa
SUS316：119 MPa

Ｅ－1

R ：モデル化された管の平均半径
t ：モデル化された管の板厚
p r ：内圧（保守的に内圧として評価）
a ：亀裂の深さθ ：亀裂の半角（すなわちπ(rad)）また，地震のモーメントが作用しない BWR のハウジング/フランジ溶接部については，
内圧及び地震荷重の鉛直力による軸力に対する評価を行う。
管の破壊軸力 P c は次式により与えられる。

{

Pc =σfπ R o 2 − (R i + a )2}

（3）

ここで， σ f ：流動応力＝ 2.7Sm （日本機械学会 維持規格に示される流動応力）

Sm ：設計応力強さ＝115 MPa（日本機械学会 設計･建設規格：SUS304）
R o ：モデル化された管の外半径
R i ：モデル化された管の内半径2.2 限界荷重
限界モーメント M c (SF) 及び限界軸力 P c (SF) は，式(1)で与えられる破壊モーメント M c 及び式(3)で与えられる破壊軸力 P c に安全率 SF を考慮して，次式により与えられる。

M c (SF ) = M c SF

（4）

Pc (SF ) = Pc SF（5）

ここで， SF ：安全率＝1.39（日本機械学会 維持規格）
BWR のハウジング取付け溶接部（J 溶接，肉盛座スタブ），ハウジング/フランジ溶接部
及び ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部の周方向亀裂深さに対する限界荷重の関係を，図 E-2～図 E-6 に示す。

2.3 許容残存厚さ
図 E-2～図 E-6 に示す破壊評価による亀裂深さと限界荷重の関係から許容残存厚さを求める。図 E-2～図 E-6 において，評価部に作用する荷重に対する亀裂深さを，板厚から差し引いた値を許容残存厚さとする。作用荷重に対する許容残存厚さを表 E-1 に示す。
ここで，評価部に作用する荷重は BWR のハウジング取付け溶接部及び ABWR のハウジン
グ/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部は地震荷重の曲げモーメント (M) ，
BWR のハウジング/フランジ溶接部は地震荷重の鉛直力及び内圧による鉛直力 (P) である。

Ｅ－2

ICM ハウジング

ICM ハウジング
亀裂

亀裂

Ｊ溶接部

溶接部

肉盛座

ハウジング取付け溶接部

フランジ

ハウジング/フランジ溶接部

破壊評価のためのモデル化作用するモーメント： Ｍ
破壊評価用にモデル化した管平均半径： Ｒ
板厚： ｔ

平均半径： Ｒ
板厚： ｔ

亀裂深さ： ａ
(全周亀裂)
亀裂深さ： ａ
(全周亀裂)

作用する軸力： Ｐ
ハウジング取付け溶接部
図 E-1

ハウジング/フランジ溶接部

破壊評価に用いる溶接部のモデル化の概念図

Ｅ－3

12

限界モーメント（kN･m）

10

許容残存厚さ(1.7mm)

86

作用モーメント(1.8kN･m)

4
2
0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

亀裂深さ（mm）

図 E-2

BWR のハウジング取付け溶接部(J 溶接)の亀裂深さと限界荷重の関係

40

限界モーメント（kN･m）

35

許容残存厚さ(1.2mm)

30
25
20
15

作用モーメント(1.8kN･m)

10
5
0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
亀裂深さ（mm）

BWR のハウジング取付け溶接部(肉盛座スタブ)の亀裂深さと限界荷重の関係
240
220
200

許容残存厚さ(0.4mm)

180

限界軸力（kN）

図 E-3

160
140
120
100
80

作用軸力(15kN)

60
40
20
0
0

図 E-4

1

2

3
4
亀裂深さ（mm）

56

7

BWR のハウジング/フランジ溶接部の亀裂深さと限界荷重の関係
Ｅ－4

8限界モーメント（kN･m）

7

許容残存厚さ(0.6mm)

6
5
4
3
2

作用モーメント(0.2kN･m)

1
0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

亀裂深さ（mm）

図 E-5

ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部の亀裂深さと限界荷重の関係

4540

許容残存厚さ(0.5mm)

限界モーメント（kN･m）

35
30
25
20
15

作用モーメント(0.2kN･m)

10
5
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

亀裂深さ（mm）

図 E-6

ABWR のスタブチューブ/下鏡溶接部の亀裂深さと限界荷重の関係

表 E-1
プラント

ICM ハウジング溶接部の許容残存厚さ
作用荷重

許容残存厚さM ＝1.8 kN･m

1.7 mm

M ＝1.8 kN･m

1.2 mm

P ＝15 kN

0.4 mmハウジング/スタブチューブ溶接部

M ＝0.2 kN･m

0.6 mmスタブチューブ/下鏡溶接部

M ＝0.2 kN･m

0.5 mm

評価位置
ハウジング取付け溶接部（J 溶接）

BWR

ハウジング取付け溶接部(肉盛座スタブ)ハウジング/フランジ溶接部

ABWR

Ｅ－5

3. 点検により健全性が確認された部位の強度評価
3.1 想定する亀裂深さ
破壊評価に用いる周方向亀裂の深さは，点検により健全性が確認された場合に，次回の点検までに想定される最大の亀裂深さとし，以下により設定した。
各溶接部に想定する周方向亀裂進展経路を，図 E-7 に示す。（付録Ｄ参照）
BWR のハウジング取付け溶接部の J 溶接及び ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部，スタブチューブ/下鏡溶接部は，軸方向亀裂が貫通する直前に漏えい試験を実施した場合を想定すると，運転中に軸方向亀裂の貫通が生じ，次回定検まで運転が継続される可能性があることから，破壊評価に用いる周方向亀裂深さは，軸方向亀裂貫通後 1 年経過した時
点での値を用いる。BWR の肉盛座スタブは，周方向亀裂が軸方向亀裂より先に発生･進展する可能性があるが，周方向亀裂は貫通せず，実運転時間で約 30 年以降に停留するため，そのときの亀裂深さを用いる。
BWR のハウジング/フランジ溶接部については，MVT-1 による検出限界（深さ約 1mm と想定される）からモニタの交換周期である 7 年が経過した時点での周方向亀裂深さを用いる。
付録Ｄに示す手法で求めた各部位の破壊評価に用いる周方向亀裂深さを，表 E-2 に示す。

J 溶接（三次元形状肉盛座）

肉盛座スタブ（軸対称形状肉盛座）(a) ハウジング取付け溶接部（BWR）(ｃ) ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）

図 E-7(b) ハウジング/フランジ溶接部（BWR）(d) スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）

ICM ハウジングに想定する周方向亀裂進展経路
Ｅ－6

表 E-2

ICM ハウジング溶接部の破壊評価に用いる周方向亀裂深さ

プラント

破壊評価に用いる

評価位置

周方向亀裂深さ

ハウジング取付け溶接部（J 溶接部）
BWR

ハウジング取付け溶接部(肉盛座スタブ)ハウジング/フランジ

1.5 mm19.3 mm

6.9 mm

溶接部
ハウジング/スタブチューブ溶接部

1.5 mmスタブチューブ/下鏡溶接部

3.2 mm備

考

軸方向亀裂貫通1 年後の亀裂深さ
停留する亀裂深さ1mm 到達から 7 年
後の亀裂深さ
軸方向亀裂貫通1 年後の亀裂深さ

ABWR
軸方向亀裂貫通1 年後の亀裂深さ

3.2 破壊評価
破壊評価は 2.1 項及び 2.2 項に示す手法により行う。
評価モデルでの亀裂深さは，表 E-2 に示す SCC 亀裂進展評価から得られた亀裂深さをモデル化した管の板厚方向に投影した深さ（図 E-8 参照）とする。なお，保守的に全周亀裂を仮定する。各評価部位の限界荷重は，式(1)～(5)により求める。
評価位置に作用する荷重と限界荷重を比較して表 E-3 に示す。
表 E-3 に示すように，評価位置に作用するモーメント M 及び軸力 P は，限界モーメント

M c (SF) 及び限界軸力 P c (SF) より小さく，SCC により亀裂が生じても，地震時に不安定破壊を起こすことはない。

Ｅ－7

破壊評価用にモデル化した管平均半径： Ｒ

平均半径： Ｒ

板厚： ｔ

板厚： ｔ

投影した
亀裂深さ： ａ

投影した
亀裂深さ： ａSCC 亀裂進展評価から得られた破壊評価に用いる周方向亀裂

ハウジング取付け溶接部

ハウジング/フランジ溶接部

図 E-8 破壊評価に用いる投影亀裂深さ

表 E-3
プラント

ICM ハウジング溶接部の破壊評価結果

評価位置
ハウジング取付け溶接部(J 溶接)

BWR

ハウジング取付け溶接部(肉盛座スタブ)ハウジング/フランジ
溶接部
ハウジング/
スタブチューブ溶接部

投影した

限界荷重

作用荷重

比率

亀裂深さ： a

(a)

(b)

(a/b)

1.1 mmM c (SF) ＝9.2 kN･m

M ＝1.8 kN･m

5.1

19.3 mmM c (SF) ＝6.3 kN･m

M ＝1.8 kN･m

3.5

6.0 mmP c (SF) ＝40.8 kN

P ＝15 kN

2.7

1.5 mmM c (SF) ＝6.1 kN･m

M ＝ 0.2 kN･m

30.5

2.8 mmM c (SF) ＝38.2 kN･m

M ＝ 0.2 kN･m

191.0

ABWR
スタブチューブ/
下鏡溶接部

Ｅ－8

４．まとめ(1) ICM ハウジングの溶接部の許容残存厚さは，BWR のハウジング取付け溶接部の三次元形
状 J 溶接で 1.1mm，軸対称スタブ形状肉盛座で 0.8mm，ハウジング/フランジ溶接部で0.4mm であり，ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部で 0.6mm，スタブチューブ/下
鏡溶接部で 0.5mm である。
(2) VT-2 により漏えいが認められなかった BWR のハウジング取付け溶接部の三次元形状 J
溶接に想定される周方向亀裂深さ（板厚方向に投影した深さ）は最大 1.1mm（残存厚さ8.1mm）であり，許容残存厚さに対して約 5 倍の裕度を有する。また，軸対称スタブ形状肉盛座で停留する周方向亀裂深さ（板厚方向に投影した深さ）は 19.3mm（残存厚さ3.3mm）であり，許容残存厚さに対して約 4 倍の裕度を有する。
(3) MVT-1 により欠陥が認められなかったハウジング/フランジ溶接部に想定される周方向
亀裂深さ（板厚方向に投影した深さ）は 6.0mm（残存厚さ 1.1mm）であり，許容残存厚さに対して 3 倍の裕度を有する。
(4) VT-2 により漏えいが認められなかった ABWR のハウジング/スタブチューブ溶接部に想定 さ れ る 周 方 向 亀 裂 深 さ （ 板 厚 方 向 に 投 影 し た 深 さ ） は 最 大 1.5mm （ 残 存 厚 さ10.4mm）であり，許容残存厚さに対して約 30 倍の裕度を有する。また，スタブチュー
ブ/下鏡溶接部に想定される周方向亀裂深さ（板厚方向に投影した深さ）は 2.8mm（残存厚さ 17.6mm）であり，許容残存厚さに対して約 190 倍の裕度を有する。
(5) したがって，点検により健全性を確認したハウジング溶接部は，Ss 地震の場合でも不安定破壊を起こすことがなく，バウンダリの確保（耐圧機能）が維持される。

参考文献
1)M.F.Kanninen, D.Broek, C.W.Marschall, E.F.Rybicki, S.G.Sampath, F.A.Simonen,
G.M.Wilkowski, ”MECHANICAL FRACTURE PREDICTIONS FOR SENSITIZED STAINLESS STEELPIPING WITH CIRCUMFERENTIAL CRACKS”,EPRI NP-192, September 1976.

Ｅ－9

付録Ｆ

ICM ハウジング圧力境界部からの漏えいの影響評価

1. はじめに本付録は，BWR（1100MWe）の ICM ハウジングを対象として，圧力境界の溶接部において万一
軸方向亀裂が貫通した場合の冷却材漏えいの影響を評価したものである。

2. 評価
2.1 想定される軸方向亀裂の大きさ
ICM ハウジングでは，ニッケル合金溶接金属部とステンレス母材の溶接による熱影響部にSCC 亀裂が想定され，その領域の大きさは最大でも 40mm 程度であるため，軸方向の表面亀
裂長さは 40mm と仮定する。（図 F-1 参照）
内圧による荷重は 26MPa 程度であるため，プラントの起動/停止による疲労亀裂進展量は微小（100 回の起動/停止で 0.1mm 未満）である。
したがって，漏えいの影響評価に用いる軸方向貫通亀裂の長さは，圧力境界部において材
質的に SCC 亀裂が進展可能な領域である(a)ハウジング取付け溶接部（ニッケル合金溶接金
属，ハウジング熱影響部），及び(b)ハウジング/フランジ溶接部（ハウジング熱影響部）の寸法に基づいて評価すると，約 10mm 以下である。

2.2 漏えい量
SCC による亀裂開口を 0.1mm と仮定すると，長さ 10mm の貫通亀裂からの漏えい量は，安
全解析において想定されている配管破断開口面積と当該開口部からの冷却材の流出量（ブローダウン流量）から，破断面積換算により約 0.02 /s と評価される。これは，常時流れている CRD 冷却水により補給可能な量の数％以下である。したがって，万一軸方向亀裂が貫通しても，CRD 冷却水により補給可能である。

2.3 構造強度への影響
40mm 程度の軸方向表面亀裂は，ICM ハウジングの構造強度へ影響しない。

3. まとめICM ハウジングの圧力境界の溶接部で想定される長さ 10mm 程度の軸方向亀裂の貫通が生じても，安全機能への影響はない。

Ｆ－1

ICM ハウジング

J 溶接部

熱影響部：40mm 程度

肉盛座
Ｊ溶接下部の熱影響部：5mm 程度

ハウジング－下鏡ギャップ：最大 0.5mm

フランジ溶接部の熱影響部：5mm 程度

図 F-1

ICM ハウジングに想定される SCC 領域

Ｆ－2

付録Ｇ

SCC 予防保全技術

1. はじめに本付録は，ICM ハウジングの溶接部の SCC 予防保全技術の例をまとめたものである。

2. 予防保全技術
SCC は，SCC 感受性を有する材質，引張残留応力及び腐食環境の三因子が重畳して発生するため，三因子の一つ以上の因子を改善する予防保全工法を適用した場合は，その有効性を考慮して，点検対象部位及び点検周期を設定できる。ICM ハウジングの溶接部への適用実績がある
か，又は将来適用が可能と考えられる予防保全技術の例を以下に示す。
(1) 耐食材肉盛ａ．工法概要ニッケル合金の 82 合金，SUS316L 等の耐 SCC 性の高い材料で，施工対象面を肉盛溶接する。ICM ハウジング取付け溶接部内面等へ適用されている。
ｂ．有効性
表面が耐 SCC 性の高い肉盛材で覆われるため，耐 SCC 性材料と同様に，SCC の発生を抑制できる。貴金属を添加した材料で肉盛る場合は，(4)項の貴金属表面処理と同様の水質改善効果も期待できる。図 G-1 に，ニッケル合金の 182 合金及び 182 合金改良材の SCC 感受性試
験結果の比較を示す。
ｃ．点検実施時期
耐 SCC 性が優れた材料と同等に扱うことができる。

(2) ピーニング
ａ．工法概要施工対象面に衝撃圧を付与することにより，表面層を圧縮応力とする。衝撃圧の付与法により，ショットピーニング，ウォータジェットピーニング，レーザピーニング等があり，シュラウド，シュラウドサポート等へ適用されている。
ｂ．有効性
図 G-2，図 G-3 及び表 G-1，表 G-2 に，ショットピーニング及びウォータジェットピーニ
ング施工した 182 合金の圧縮応力分布測定結果及び SCC 感受性試験結果の例を示す。ピーニ
ングにより表面層が圧縮応力となり，SCC 発生が抑制される。
ｃ．点検周期
耐 SCC 性が優れた材料と同等に扱うことができる。
Ｇ－1

(3) 水素注入
ａ．手法概要
炉水に水素を注入し，酸化性成分との再結合を促進して水質を改善するもので，国内外の多くのプラントで適用されている。水素注入による水質改善効果と，副次影響である主蒸気
線量率の上昇を考慮して，注入量を設定する。
ｂ．有効性
水素注入により，炉水の腐食環境の指標となる腐食電位を低減できるため，SCC の発生及び進展を抑制できる。腐食電位と 182 合金の SCC 感受性及び亀裂進展速度の関係の測定例を
図 G-4 及び図 G-5 に示す。腐食電位低下に伴い SCC 破面率（SCC 感受性の指標）及び亀裂進
展速度が減少する。約-50mV 以下では，SCC 感受性が認められず，これがしきい値と考えられる。（図 G-4）
水素注入量と腐食電位の関係の測定例を図 G-6 に示す。なお，ICM ハウジングの場合，LPRM を装荷したハウジングでは，炉水の循環があるため，ハウジング取付け溶接部内面及びハウジング/フランジ溶接部内面についても，水素注入による水質改善を期待できる。
ｃ．点検周期
水素注入量に対応する当該部位の腐食電位を水質解析結果等から評価し，腐食電位と亀裂進展速度との相関に基づいて，想定欠陥又は検出された欠陥からの亀裂進展量を求めること
により，点検実施時期を設定することができる。亀裂進展速度式は付録Ｂによる。

(4) 貴金属表面処理
ａ．工法概要水素注入と併用する。施工対象面を Pt，Pd 等の貴金属で表面処理することにより，水素注入による水質改善効果を高めるものであり，比較的少ない水素注入量で腐食電位を低減できる。貴金属錯体の薬液を炉水に注入する手法（貴金属注入），及び貴金属を含む材料を溶射する手法（貴金属コーティング）があり，両者ともに実機へ適用（後者はシュラウドへ適用）されている。
ｂ．有効性
貴金属表面処理による腐食電位低減の概念図を図 G-7 に示す。少ない水素注入量で，腐食電位を大幅に低減できる。図 G-8 に，貴金属表面処理を施した 182 合金の腐食電位の測定例を示す。
ｃ．点検周期
水素注入量に対応する当該部位の腐食電位を水質解析結果等から評価し，腐食電位と亀裂進展速度との相関に基づいて，想定欠陥又は検出された欠陥からの亀裂進展量を求めること
により，点検実施時期を設定することができる。亀裂進展速度式は付録Ｂによる。
Ｇ－2

(5) 研磨
ａ．工法概要研磨施工表面に塑性変形を付与することにより，圧縮残留応力を生成する技術である。
研磨は，回転駆動ヘッドに取り付けた研磨砥石を材料表面に軽く押し付けることにより施工する。シュラウド等へ適用されている。
ｂ．有効性
図 G-9 に炉心シュラウド H4 溶接を模擬した試験材の研磨による応力改善例を示す。研磨並進方向（図中 L 方向），直交方向（図中 T 方向）とも，溶接による引張残留応力(左側の図)が，研磨施工により，表面から 50μm 程度の深さまで圧縮応力に改善(右側の図)されている。
ｃ．点検周期
耐 SCC 性が優れた材料と同等に扱うことができる。

表 G-1
CBB 試験条件

鋼

182 合金のショットピーニングによる SCC 発生抑制効果 2)
試験温度：288℃
溶存酸素濃度：8ppm

種

導電率：1μS/cm
浸漬時間：500 時間

ｼｮｯﾄﾋﾟｰﾆﾝｸﾞ未施工材 *ｼｮｯﾄﾋﾟｰﾆﾝｸﾞ施工材 *

5/5

0/5

182 合金*:SCC 発生試験片数/総試験片数

表 G-2

ウォータジェットピーニング（WJP）による SCC 発生抑制効果 2)

WJP 試験条件

圧力：60MPa
噴射角度：90°

噴射距離：160mm
噴射時間：40min/m(10min/m×4 回)

CBB 試験条件

試験温度：288℃
溶存酸素濃度：8ppm

導電率：1μS/cm
浸漬時間：500 時間

PWHT 模擬処理：621℃/24h，LTS 模擬処理：500℃/24h
鋼

種

600 系のﾆｯｹﾙ合金/182 合金/SUS304
PWHT+溶接+LTS

WJP 未施工材 *WJP 施工材 *

4/4

0/4

*:SCC 発生試験片数/総試験片数

Ｇ－3

粒界腐食速度 (mm/d)
0.5
1.0

0

1.5

未改良材
通常ヒートの範囲

改良材
修正ASTM G 28試験
PWHT模擬処理：600℃/40h

1)
図 G-1
合金改良材の耐 SCC 性評価（粒界腐食試験結果）
図G-1182ｲﾝｺﾈﾙ182改良材の耐SCC性評価(粒界腐食試験結果) 1)

5

10

20

投射距離(mm)

ｙ

5

10

20

15

25

施工前残留応力値

施工前残留応力値

残留応力 (MPa)

圧縮

施工中心からの距離(mm)

σx

30
50
70
0

残留応力 (MPa)

0

25

向
方
工
加
削
σ
研

σy
引張

15

施工中心

引張

0

施工中心からの距離(mm)0
投射距離(mm)

圧縮

施工中心

30
50
70

研

-500

加
削

工

向
方

σｘ

-500
1.0 mm
ｼｮｯﾄ径
施
60 l/min
工 搬送水流量条 ﾉｽﾞﾙ走行速度 600 mm/min
件 投射角度
90°

1.0 mm
ｼｮｯﾄ径
施
60 l/min
工 搬送水流量条 ﾉｽﾞﾙ走行速度 600 mm/min
件 投射角度90°2)
図 G-2 図G-2
182 合金のショットピーニングによる応力改善効果
ｲﾝｺﾈﾙ182のｼｮｯﾄﾋﾟ-ﾆﾝｸﾞによる応力改善効果2)

Ｇ－4

溶接部
ｲﾝｺﾈﾙ
600
合金

600

ｽﾃﾝﾚｽ
ＷＪＰ
施工条件

60
90

160
噴射距離(mm)
噴射時間(min/m) 40 (10min/m×4回)
WJP施工

200

ｲﾝｺﾈﾙ600
600
合金

ｲﾝｺﾈﾙ182
182 合金SUS304測定位置

0応力測定方向(σy)-200

応力測定方向(σx)

-400
-600
25 20 15 10

5

0

0

5

σx
σy

未施工材

σx
σy

施工材

10 15 20 25

溶接境界からの距離 （ｍｍ）
2)
図 G-3図G-3
ウォータジェットピーニングによる応力改善効果
ｳｫｰﾀｰｼﾞｪｯﾄﾋﾟｰﾆﾝｸﾞによる応力改善効果2)

100
・

80
粒界 破面率 (%)

残留応力 （MPa）

400

噴射圧力(MPa)
噴射角度(°)

60
40

ｲﾝｺﾈﾙ600
600 合金 ε= 4.2×10-7 /s・
ｲﾝｺﾈﾙ182
8.3×10-8 /s
182 合金 ε=288℃
O2 ＝ 1～18000 ppb
H2O2 ＝0～10 ppb
H2 ＝ 0～180 ppb

20
0
-600

-400

-200

0

200

腐食電位 (mV-SHE)
図図G-4G-4 粒界破面率の腐食電位依存性測定結果
粒界破面率の腐食電位依存性測定結果3) 3)

Ｇ－5

400

10-5
ｲﾝｺﾈﾙ182
182 合金
288℃, 純水

亀裂進展速度, (mm/s)(mm/s)
き裂進展速度

10-6

10-7
1-A (36.5－41.5 MPa√m)
1-B (34.9－38 MPa√m)
2-A (47.5－49.5 MPa√m)
2-B (47.3－49.9 MPa√m)
3-A (61－64.8 MPa√m)
3-B (62.2－67.3 MPa√m)
4-A (23.3－24 MPa√m)
4-B (23.7－24.4 MPa√m)

10-8

10-9
-300

-200

-100

0

100

200

300

腐食電位 (mV-SHE)
4)
図 G-5 ｲﾝｺﾈﾙ182のき裂進展速度の腐食電位依存性測定結果
182 合金の亀裂進展速度の腐食電位依存性測定結果 4)
図G-5

200

RPV ドレン系の
腐食電位

0
-200
SUS304のSCC発生のしきい電位

-400

6

-600

4
主蒸気系線量率

2
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

0
1.0

給水中水素濃度 (ppm)
図 G-6 国内BWRﾌﾟﾗﾝﾄのﾎﾞﾄﾑﾄﾞﾚｲﾝ系で測定した腐食電位の国内 BWR プラントのボトムドレン系で測定した腐食電位の
図G-6
水素注入量依存性
水素注入量依存性 5)5)Ｇ－6

主蒸気系線量率 (相対値)

腐食電位 (mV- SHE)

400

主蒸気系線量率
(相対値)

6
4
2

腐食電位
(mV-SHE)

00
SUS304-0.2
SUS304のSCC発生のしきい電位

-0.4
Pt
-0.6

給水中水素濃度
図G-7
図G-7 貴金属注入概念図
貴金属注入概念図 6)

腐食電位／mV（Ag/AgCl（飽和KCl）基準）600
処理温度:150℃
処理時間:48h400

200

182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182処理材（Pt300ppb､Rh0ppb）
182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182処理材（Pt225ppb､Rh75ppb）
182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182処理材（Pt150ppb､Rh150ppb）
182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182処理材（Pt75ppb､Rh225ppb）
182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182処理材（Pt0ppb､Rh300ppb）
182 合金ｲﾝｺﾈﾙ182未処理材
白金電極

0

-200

-400

-600

0

1

2

3
4
5
6
酸素に対する水素のモル比／－

7

7)
図G-8
図 G-8 貴金属表面処理したｲﾝｺﾈﾙ182の腐食電位の水素濃度依存性
貴金属表面処理した 182 合金の腐食電位の水素濃度依存性 7)［処理温度：150℃、処理時間：48時間］［処理温度：150℃，処理時間：48
時間］

Ｇ－7

8

研磨施工部

研磨非施工部図 G-9 研磨施工による応力改善例（炉心シュラウド H4 溶接模擬）（出典）BWR 電力共通研究データ［出典］
1) 山内 清 他：｢安定化パラメータのコントロールによるニッケル基溶接金属の耐粒界腐食性並びに耐粒界型応力腐食割れ性の向上｣，防食技術，35 (1986) 605.
2) 共同研究報告書｢CRD スタブチューブの予防保全に関する研究｣最終報告書（平成 9 年 3 月）
3) 斎藤 宣久 他：「BWR 構造材料の SCC 発生特性に及ぼす水の放射線分解生成物の影響」，第 40 回腐食防食
討論会講演集，(1993) 171.
4) M.Itow et al.:“The Effect of Corrosion Potential on Alloy 182 Crack Growth Rate in High
Temperature Water”, Proc. 8th Int. Symp. on Environmental Degradation of Mater. in Nuclear
Power Systems- Water Reactors, NACE, (1997) 712.
5) J.Takagi et al.:“Long Term Verification Program on Hydrogen Water Chemistry at Japanese BWR”,
Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems 7, BNES (1996).
6) S.Hettiarachchi et al.:“The concept of Noble Metal Chemical Addition Technology for IGSCC
Mitigation of Structural Materials”, Proc. 7th Int. Symp. on Environmental Degradation ofMater. in Nuclear Power Systems- Water Reactors, NACE, (1995) 735.
7) 共同研究報告書「原子炉貴金属注入による腐食環境改善技術評価研究（Phase-1）」(平成 11 年 9 月)
Ｇ－8

付録Ｈ

補修技術

1. はじめに本付録は，ICM ハウジングの溶接部に SCC による損傷が検出された場合の補修技術の例をまとめたものである。

2. 補修技術
ICM ハウジングへの適用実績があるか，又は将来適用が可能と考えられる補修技術の例を以下に示す。
(1) 拡管RPV 貫通孔の領域でハウジングを拡管して RPV 側へ密着させ，圧力境界部を形成する工法である。工法の概要を図 H-1 に示す。国内外のプラントで適用実績がある。
(2) スリーブ
亀裂部分を高耐食性のスリーブ材で覆い，亀裂進展を防止する工法である。工法の概要を
図 H-2 に示す。国内プラントで適用実績がある。
(3) 取替ICM ハウジング構造全体を新規構造と取り替える工法である。工法の概要を図 H-3 に示す。
比較的規模の大きな工事となるが，損傷の発生部位によらず適用でき，抜本的な SCC 対策となる利点を有する。国内プラントで適用実績がある。
(4) 補修溶接取替工法の一部を適用して，気中環境での補修溶接が適用可能と考えられる。
また，局所的な補修溶接技術として，局部ガスシールドを利用した水中 TIG 溶接技術，水中レーザ溶接技術，水中プラズマ溶接技術等の開発が進められており，ICM ハウジングへの適用可能性が考えられる。
(5) 封止溶接
封止溶接工法は，SCC による亀裂の開口を肉盛溶接で覆うことによって，亀裂を炉水環境
か ら 遮 断 し ， SCC に よ る 亀 裂 進 展 阻 止 ， 炉 水 の 漏 え い 防 止 を 図 り ， 機 器 の 構 造 健 全 性 を 確保・維持する補修工法である。封止溶接工法としては，亀裂の開口が確認された原表面に直接肉盛溶接を施工する場合（図 H-4（a））と，原表面に追い込み加工を施した後に肉盛溶接を施工する場合（図 H-4（b））がある。

Ｈ－1

図 H-1

拡管工法

Ｈ－2

Ｈ－3
図 H-2

スリーブ工法

Ｈ－4
図 H-3

取替工法

封止溶接
原表面

SCC き裂SCC
亀裂（a）原表面に直接封止溶接を行う場合
封止溶接

原表面

SCC亀裂
き裂
SCC
（b）追い込み加工後に封止溶接を行う場合

図 H-4

封止溶接工法

Ｈ－5

付録Ｉ

ハウジング/フランジ溶接部に欠陥が検出された場合の評価手法

1. はじめに本付録は，BWR（1100MWe）の ICM ハウジングを対象として，ハウジング/フランジ溶接部に欠陥が検出された場合の評価手法の例を示すものである。

2. 評価手法
2.1 基本的な考え方
ハウジング/フランジ溶接部の内面に SCC による亀裂が検出された場合は，亀裂深さの測定結果に基づいて亀裂進展量を保守的に評価し，軸方向亀裂の場合は板厚貫通に至らない期
間内，周方向亀裂の場合は許容残存厚さ（付録Ｅ参照）を下回らない期間内について継続使用できるものとする。評価フローを，図 I-1 に示す。

2.2 軸方向亀裂の評価
軸方向亀裂が検出された場合は，以下の手順で評価する。
(1) 体積試験により亀裂深さを測定し，亀裂深さの最大値を求める。
(2) 軸方向亀裂の応力拡大係数 K は，亀裂深さと共に単調増加し，板厚貫通時において最大値約 20MPa√m になると評価されるため，K＝20MPa√m における SCC 亀裂進展速度（通常一次系水質環境下の鋭敏化 SUS304 の場合，9.3×10 -8 mm/s）を用いて，次回定検までの亀裂進展量を評価する。（付録Ｂ，Ｄ参照）(3) 検出された亀裂深さの最大値と，(2)で評価した運転中の亀裂進展量から，次回定検時の板厚の最小値を評価する。
(4) 次回定検時までに板厚を貫通しない場合は，継続使用可能であり，板厚貫通に至らない
期間内に再点検を実施する。
(5) 上記手順により次回定検時までに板厚を貫通する評価となる場合は，2.4 項に示す詳細評価を適用することができる。
詳細評価を実施しても板厚を貫通すると評価される場合は，補修を行う。

Ｉ－1

2.3 周方向亀裂の評価
周方向亀裂が検出された場合は，以下の手順で評価する。
(1) 体積試験により亀裂深さを測定し，亀裂深さの最大値を求める。
(2) 周方向亀裂の応力拡大係数 K は，板厚内部の内面側において最大値約 14MPa√m をとると評価されるため，K＝14MPa√m における SCC 亀裂進展速度（通常一次系水質環境下の鋭敏化 SUS304 の場合，4.3×10 -8 mm/s）を用いて，次回定検までの亀裂進展量を評価する。（付録Ｂ，Ｄ参照）(3) 検出された亀裂深さの最大値と，(2)で評価した運転中の亀裂進展量から，次回定検時の板厚の最小値を評価する。
(4) 次回定検時の板厚の最小値が，付録Ｅに示す手法で求めた許容残存厚さ以上の場合は，継続使用可能とする。（付録Ｅ参照）
再点検は，板厚の最小値が許容残存厚さを下回らない期間内に実施する。
(5) 上記手順により次回定検時に許容残存厚さを確保できない評価となる場合は，2.4 項に示す詳細評価を適用することができる。
詳細評価を実施しても許容残存厚さを確保できない場合は，補修を行う。

2.4 詳細評価
下記の手法等を用いて，ハウジング/フランジ溶接部の板厚を詳細評価することができる。
(1) 検出された亀裂の形状を，体積試験のサイジング結果に基づいてモデル化し，当該部位の残留応力分布を用いて，応力拡大係数を評価する。
(2) 検出された亀裂の進展速度を，実測値（亀裂深さの測定値の変化量），水質の評価結果等に基づいて評価する。

3. 評価例SUS304 製ハウジングのフランジ溶接部に，最大深さ 1mm の軸方向亀裂及び周方向亀裂が検出された場合の評価例を，それぞれ図 I-2 及び I-3 に示す。通常一次水質環境の亀裂進展特性を適用すると，最大深さ 1mm の軸方向亀裂が検出された場合は約 2 年，最大深さ 1mm の周方向亀裂が検出された場合は約 4 年の運転継続が可能と評価される。

Ｉ－2

点検（MVT-1）

Yes

損傷なし
No

軸方向亀裂

No

Yes

亀裂深さ：a

亀裂深さ：a

次回定検までの亀裂進展量：Δa

次回定検までの亀裂進展量：Δaa＋Δa ≦ 板厚

No

No

Yes

Yes

継続使用

継続使用

モニタ交換時に再点検

板厚貫通に至らない期間内に再点検

図 I-1

板厚－(a＋Δa)≧許容残存厚さ

補修

継続使用
許容残存厚さを下回らない期間
内に再点検

ハウジング/フランジ溶接部の損傷評価フロー

Ｉ－3

14
運転継続
可能な期間

12
亀裂検出

想定する
亀裂進展

亀 10
裂

8

許容値
(板厚に対応)

深
さ

6

(mm)
4
軸方向亀裂進展挙動（付録Ｄ）
2
1mm
0
0

5
10
亀裂検出後の運転時間（年）図 I-2

軸方向亀裂が検出された場合の評価例

15

14
12
亀 10
裂

想定する
亀裂進展

亀裂検出

運転継続
可能な期間

8

深
さ

許容値
（許容残存厚さに対応）

6

(mm)
4
周方向亀裂進展挙動（付録Ｄ）

2
1mm
0
0

図 I-3

5
10
亀裂検出後の運転時間（年）周方向亀裂が検出された場合の評価例

Ｉ－4

15

参考資料１

ＢＷＲ炉内構造物点検評価ガイドライン［ICM ハウジング］の概要
４．点検範囲及び点検実施時期の考え方

１．点検の考え方● 原子炉に対して ICM ハウジングが持つ安全機能に着目し，ICM ハウジングを構成する各種の構
造体（図-1）の経年劣化事象による損傷が，安全機能の維持点検範囲に影響を与えると考えられ● ハウジング毎に機能を果たしているため，すべてのハウジングの点検対象部位を点検範囲とする。
● ハウジング取付け溶接部（BWR）
・ニッケル合金溶接部の点検実施時期は，亀裂進展評価において，亀裂が急速に立上がる以前の，実る構造体を点検対象とする。

運転時間 13 年以降の毎定検とする。

● ICM ハウジングの経年劣化事象として，応力腐食割れ（SCC）を想定する。
● 点検手法，点検範囲，点検時期は，点検対象の機能，形状及び材質，想定される経年劣化事象

・ステンレス鋼溶接部は，損傷可能性が極めて小さいため，点検実施時期を供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検とする。

及び国内外の運転経験，損傷時の安全機能に対する影響等を考慮し，必要な手法，範囲，時期を● ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR），スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）

それぞれ選定する。

・ハウジング/スタブチューブ溶接部の亀裂進展評価において，亀裂が急速に立上がる以前の，実運転
時間 13 年以降の毎定検とする。

２．点検対象● ハウジング/フランジ溶接部（BWR，ABWR）● ハウジング取付け溶接部（BWR）● ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）

炉心支持板

・BWR の LPRM を装荷した SUS304 製ハウジングでは，周方向亀裂が実運転時間約 10 年で検出下限から許容値まで進展すると評価されるため，点検実施時期をモニタ交換時（約 7 年周期）とする。

● スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）

・BWR の LPRM を装荷した SUS316 製（原子力仕様）ハウジングでは，損傷可能性が極めて小さいため，● ハウジング/フランジ溶接部（BWR，ABWR）

点検実施時期を供用開始後暦年で 20～30 年の間に初回点検，初回点検後暦年で 30 年以内に再点検を行う。

３．点検手法ICM 案内管● ハウジング取付け溶接部（BWR）

・BWR の LPRM を装荷していないハウジング及び ABWR については，損傷可能性が極めて小さいため，点検実施時期を供用開始後暦年で 25 年以降の毎定検とする。

● ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）● 点検により漏えい又は損傷が認められない場合は，継続使用できる。

● スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）
VT-2（漏えい試験）により，軸方向亀裂の貫通がないことを確認する。

スタビライザ

漏えい又は損傷が認められた場合は，損傷の影響を評価し，補修等の対策を行う。（図-2）(1) 点検対象部位の亀裂進展速度は，
軸方向亀裂 ＞ 周方向亀裂

点検

ハウジング
取付け溶接部(2) 万一軸方向亀裂が貫通しても，ハウジング取付け溶接部（BWR）
ハウジング/スタブチューブ溶接部（ABWR）
スタブチューブ/下鏡溶接部（ABWR）

ICMハウジング(a) 漏えい量が微少で，CRD 冷却水で補給可能(b) 周方向の残存断面積のため破断しない● ハウジング/フランジ溶接部（BWR，ABWR）

ハウジング/フランジ溶接部

全数を点検 (VT-2)

全数を点検 (MVT-1)(1) BWR の LPRM を装荷したハウジング
周方向亀裂が，軸方向亀裂より先に発生･進展する可能BWR性があるため，MVT-1（0.025mm ワイヤ識別）により，ハウジング/スタブチューブ溶接部

内面に亀裂がないことを確認する。

漏えいなし

Yes

Yes

損傷なし
No

No

(2) BWR の LPRM を装荷していないハウジング及び ABWR

損傷の影響評価

想定される損傷モードはなく，万一損傷したとしても

下鏡

周方向の広範囲に欠陥が生じる可能性は極めて小さい損傷の影響評価

スタブ
チューブ

ため，VT-2 により漏えいがないことを確認する。

Yes

機能維持可能フランジ
継続使用

ICM：炉心中性子モニタ
LPRM：局部出力領域モニタ

ハウジング/
フランジ溶接部

スタブチューブ/下鏡溶接部

補修

再点検

No
補修

ABWR

図-1 ICMハウジングの構造と点検対象部位

図-2 ICMハウジングの点検・評価フロー参考資料２

改訂経緯2002 年 7 月

初版発行

2014 年 12 月

第 2 版発行（定期改訂）
点検に適用する規格を最新のものに見直した。また，新たに適用可能となった
予防保全及び補修方法を，それぞれ付録 G，付録 H に追記した。

2023 年 3 月

第 3 版発行
・改良型 BWR（ABWR）の ICM ハウジングの情報を追加した。
・付録Ａに，ICM ハウジングを構成する各構造体について，有意な劣化モード，
運転経験，安全機能への影響に基づいた点検の考え方を記載した。
・基準地震動 Ss による強度評価結果を記載した。
・その他，全体を通して文章・図の適正化を図った。

ＢＷＲ炉内構造物点検評価ガイドライン[Ｉ Ｃ Ｍ ハ ウ ジ ン グ ](第 3 版 )編集者

一般社団法人原子力安全推進協会

炉内構造物等点検評価ガイドライン検討会
発行者

一般社団法人原子力安全推進協会〒108-0014 東京都港区芝 5-36-7 三田ベルジュビル 13～15 階TEL 03-5418-9312
Ｃ 原子力安全推進協会，2023○

FAX 03-5440-3606

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