平成２７年度
文部科学省 国家課題対応型研究開発推進事業
原子力システム研究開発事業
極限荷重に対する原子炉構造物の
破損メカニズム解明と破局的破壊防止策
に関する研究開発
成果報告書
平成２８年３月
国立大学法人 東京大学
本報告書は、文部科学省の原子力システム研 究開発事業による委託業務として、国立大学法 人 東京大学が実施した平成２４～２７年度 「極限荷重に対する原子炉構造物の破損メカ ニズム解明と破局的破壊防止策に関する研究 開発」の成果を取りまとめたものです。
i 目次 概略(Executive Summary)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・xxxi 1. はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1-1 2. 業務計画 2.1 全体計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-1 2.1.1 極限荷重の性質と破損メカニズムの解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-1 (1) 荷重モードの解明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-1 (2) 破壊モードの解明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-1 2.1.2 解析による限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-3 (1) 大規模非線形解析法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-3 (2) 限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-3 2.1.3 破局的破壊防止策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-4 2.1.4 実施工程と体制 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-4 2.2 平成 27 年度の成果の目標及び業務の実施方法 2.2.1 極限荷重の性質と破損メカニズムの解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-5 (1) 荷重モードと破損モードの整理（再委託先：TEPSYS）・・・・・・・・・・・・・・2-5 (2) 高温内圧荷重による破損メカニズム解明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-5 (3) 高温外圧荷重による破損メカニズム解明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-6 (4) 過大地震荷重による配管の破損メカニズム解明・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-6 2.2.2 解析による限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-6 (1) 大規模非線形解析法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-6 (2) 限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-7 2.2.3 破局的破壊防止策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2-7 2.2.4 研究推進・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2-7 3. 平成 24 年度から平成 27 年度の実施内容及び成果 3.1 極限荷重の性質と破損メカニズムの解明 3.1.1 荷重モードと破損モードの整理（再委託先：TEPSYS） (1) 事故シナリオの設定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.1(1)-1
ii ① 重大事故事例の調査・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.1(1)-1 ② DEC の概念・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.1(1)-6 ③ 事故シナリオの想定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(1)-7 ④ 荷重の想定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(1)-9 (2) 破壊シナリオの検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.1(2)-1 ① 破損モードの種類・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(2)-1 ② 現行設計規格で考慮されている破損モード・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(2)-4 ③ 評価対象部位（破損が懸念される部位）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(2)-10 ④ 事故シナリオから想定される破損モード・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(2)-14 ⑤ 検討すべき破損モード・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.1(2)-16 3.1.2 模擬材料による試験の提案と妥当性の確認 (1) 模擬材料による試験及び模擬材料の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.2-1 (2) 模擬材料を用いて検討する破損モード・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.2-1 (3) 模擬材料に対する要求項目と確認方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.2-2 (4) 平滑丸棒及び切欠き付き丸棒の引張り試験及びクリープ試験・・・・・・・・ 3.1.2-3 (5) 模擬材料の妥当性の確認・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.2-3 (6) 結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.2-11 3.1.3 高温内圧荷重による破損メカニズム解明 (1) 材料の基礎試験に基づく破損モードの検討・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(1)-1 ① 局部破損と 3 軸応力度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-1 ② 切欠き付き丸棒の引張試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-2 1) 試験概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-2 2) 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-3 ③ 各試験片の有限要素弾塑性解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-3 1) 解析の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-3 2) 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-4 ④ 3 軸応力度と局部破損との関係・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-5 ⑤ 3 軸応力度を考慮した破壊曲面の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-7 ⑥ まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(1)-9 (2) 炉容器高温内圧破損試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(2)-1 ① 試験体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-1 ② 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-1
iii ③ 試験方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-1 1) 加熱・加圧方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-1 2) 計測内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-1 ④ 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-2 1) 貫通部無しの場合（Case1）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-2 2) 貫通部有りの場合（Case2 及び Case3）・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-2 (a) Case2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-2 (b) Case3（Case2 の再現試験）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(2)-2 3) 各ケースの試験結果の比較・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(2)-3 ⑤ まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(2)-4 (3) 炉容器高温内圧破損試験の試験体解析 ① 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-1 ② 解析対象・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-1 ③ 解析モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-1 ④ 物性データ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-3 ⑤ 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-3 ⑥ 拘束条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(3)-4 ⑦ 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-4 ⑧ まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.3(3)-12 (4) 試験結果と解析結果に対する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(4)-1 (5) 高温内圧荷重による破損メカニズムまとめ・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.3(5)-1 3.1.4 高温外圧荷重による破損メカニズム解明 (1) 高温座屈試験の実施 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.4(1)-1 ① プレート試験体の高温座屈・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-1 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-1 2) 実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-1 3) 数値シミュレーション・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-5 4) 結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-6 5) 議論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-8 ② プレート試験体の高温クリープ座屈・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-11 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-11 2) 実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-11
iv 3) 結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-13 4) 試験式・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-15 5) 要約・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-19 ③ チューブ試験体の高温座屈及びクリープ座屈・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-19 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-19 2) 実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-19 3) 結果および検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-22 4) 要約・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-28 ④ 座屈後の挙動・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-29 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-29 2) 実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-29 3) 結果および検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-29 4) 要約・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-33 ⑤ 結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(1)-33 (2) 高温座屈試験の試験体解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.4(2)-1 ① 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-1 ② 解析モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-1 ③ 材料モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-1 ④ 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-2 ⑤ 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-2 ⑥ まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(2)-3 (3) 試験結果と解析結果に対する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(3)-1 (4) 高温外圧荷重による破損メカニズムまとめ・・・・・・・・・・・・・・・3.1.4(4)-1 3.1.5 過大地震荷重による配管の破損メカニズム解明 (1) 基礎試験の実施 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-1 ① 平板振動試験（倒立型、懸垂型）・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)①-1 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-1 2) 試験概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-1 3) 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-3 4) 平滑平板試験片の振動試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-4 5) ノッチ付平板試験片の振動試験結果・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-12 6) 考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-13
v 7) 試験結果の整理・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)①-14 ② 平板振動試験（定常曲げ荷重型）・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-1 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-1 2) 従来地検とそれに基づいた手法と目的・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-1 (a) 熱ラチェット変形の基本メカニズム・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-1 (b) 振動応答における塑性変形の影響・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-2 (c) 手法と目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-2 3) 平板振動試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-2 (a) 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-2 (b) 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-4 4) 片持ち梁モデルの有限要素法解析・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-6 (a) 解析条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-6 (b) 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-7 5) 試験結果と解析結果対する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-8 (a) 入力加速度と静的に釣り合う見かけの応力による整理・・・・・ 3.1.5(1)②-8 (b) 動的応答で実際に生じる応力による整理・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-9 (c) 材料の影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(1)②-9 6) 結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(1)②-9 (2) 耐震強度試験（再委託先：防災科研） ① 実機材料を用いたエルボ配管の振動試験・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)①-1 1) 試験目的 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)①-1 2) 試験条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)①-1 3) 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)①-5 (a) 試験結果の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)①-5 (b) 弾塑性領域における試験体応答挙動 ・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)①-12 (c) 設計許容応力と比較した試験体応答挙動の考察・・・・・・・・3.1.5(2)①-16 4) まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)①-16 ② 純鉛エルボ試験片の静的試験 1) 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)②-1 2) 試験概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)②-1 3) 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)②-1 (a) 試験機・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-1 (b) カメラ撮影・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-1
vi (c) 試験片形状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-2 (d) 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-2 4) 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)②-4 (a) 引張り試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-4 (b) 引張り圧縮サイクル試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)②-5 ③ 模擬材料を用いたエルボ配管の振動試験 ・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-1 1) 試験目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-1 2) 試験条件の詳細検討 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-1 (a) 試験体 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-1 (b) FEM モデル（事前解析用） ・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-4 (c) 解析結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-5 (d) H26 年度実験の再現解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-10 (e) 試験体および固定架台等の設計、製作・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-12 3) 試験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)③-13 4) 試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-18 (a) H26 年度実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-18 (b) H27 年度実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-29 5) まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.1.5(2)③-35 ④ 耐震強度試験結果の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)④-1 ⑤ まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(2)⑤-1 (3) 耐震強度試験体解析 ① 基礎試験解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-1 1) 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-1 2) 解析モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-1 3) 材料モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-5 4) 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3) 2) 解析モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-9 3) 材料モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-9 4) 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-11 5) 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-11 6) まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-15 ③ 倒立型鉛エルボ付配管試験体解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-16 1) 概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-16
vii 2) 解析モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-16 3) 材料モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-16 4) 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-17 5) 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-18 6) まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(3)-21 (4) 試験結果と解析結果の比較・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.1.5(4)-1 (5) 過大地震荷重による配管の破損メカニズムまとめ・・・・・・・・・・・・3.1.5(5)-1 3.2 解析による限界強度評価法の開発 3.2.1 大規模非線形解析法の開発（再委託先：CTC） (1) 構成モデルの開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(1)-1 ① 目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(1)-1 ② 代表的原子炉構造材料の材料特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(1)-1 1) SUS304 の材料特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(1)-1 2) STS410 の材料特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・3.2.1(1)-25 3) 鉛及び鉛アンチモン合金の材料特性・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(1)-42 ③ 構成モデルの構築・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(1)-51 1) 極限荷重に対する構成モデルの構築方針・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(1)-51 2) 構成モデルの概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(1)-52 (2) 汎用非線形解析コードへの組み込み・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(2)-1 ① 非弾性材料挙動解析プログラムの作成・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(2)-1 ② 構成モデルの機能検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(2)-1 1) SUS304 構成モデルの機能検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(2)-1 2) STS410 構成モデルの機能検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(2)-4 ③ 汎用非線形解析コード用サブプログラムの開発・・・・・・・・・・・・・3.2.1(2)-7 (3) 解析法の検証と妥当性確認・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-1 ① 高温解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-1 1) SUS304 円管の外圧弾塑性座屈解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-1 2) SUS304 円管の外圧クリープ座屈解析・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-3 ② 過大地震解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-6 1) 配管要素繰返し負荷試験の解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.1(3)-6 2) 配管系地震模擬動的試験の解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3.2.1(3)-26
viii 3.2.2 限界強度評価法の開発 (1) 代表部位の破損メカニズム（再委託先：TEPSYS）・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-1 ① 検討方針・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-1 ② 過温・過圧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-1 1) 材料物性値・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-1 2) 単純な円筒形状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-2 (a) 内圧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-2 (b) 外圧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-4 (c) クリープ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-6 3) 実機模擬・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-14 (a) 原子炉圧力容器下鏡・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-14 (b) PCV 構造不連続部（過圧）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-30 (c) 解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-31 ③ 配管（過大地震）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-45 1) 配管系の弾塑性応答挙動による地震応答の変化・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-45 2) サポート機能が喪失した配管系の応答挙動・・・・・・・・・・・・・3.2.2(1)-46 (2) 破損モードの判定（破損モードマップによる判定）・・・・・・・・・・・3.2.2(2)-1 ① 破損モードマップの概念・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(2)-1 ② 破損モードマップの具体化・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(2)-2 (3) 破損モード毎の強度支配因子とクライテリア・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(3)-1 (4) 強度支配因子のばらつきの評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-1 ① 序論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-1 ② 基本的材料特性のばらつき評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-2 1) 引張り特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-2 2) クリープ特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-7 ③ 信頼性に基づく限界強度評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-13 1) 高温内圧荷重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-15 2) 高温外圧荷重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-18 3) 過大地震荷重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-20 ④ 結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.2.2(4)-31 3.3 破局的破壊防止策の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-1 (1) 破壊制御の考え方の提示・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-1 (2) 破壊制御の具体策の検討例・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-2
ix ① 事故時系列と入力条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-2 1) 福島原子力発電所一号機の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-2 2) 事故シーケンス・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-3 3) 起こりうる蒸気リーク流路・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-3 4) 極限荷重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-4 ② 中性子計装管の感度解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.3-5 3.4 今後の展開・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3.4-1 4. 結言 4.1 極限荷重の性質と破損メカニズムの解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-1 4.1.1 荷重モードと破損モードの整理（再委託先：TEPSYS）・・・・・・・・・・・・・・4-1 4.1.2 高温内圧荷重による破損メカニズム解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-1 (1) 基礎試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-1 (2) 小規模構造物試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-1 (3) 試験解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-1 4.1.3 高温外圧荷重による破損メカニズム解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 (1) 基礎試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 (2) 高温座屈試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 4.1.4 過大地震荷重による配管の破損メカニズム解明 ・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 (1) 基礎試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 (2) 小規模構造物試験の実施・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-2 (3) 試験解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 4.2 解析による限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 4.2.1 大規模非線形解析法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 (1) 構成モデルの開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 4.2.2 限界強度評価法の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 (1) 限界強度評価法の枠組み作成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-3 4.3 破局的破壊防止策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-4 4.4 研究推進・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4-4 4.5 今後の計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-4 4.6 本プロジェクトの成果に関わる外部発表・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4-4
x 表一覧 表 2.1-1 全体研究実施工程 表 3.1.1(1)-1 地震・津波の原子力発電所への影響 表 3.1.1(1)-2 シビアアクシデント対策に関する規格基準類 表 3.1.1(2)-1 シビアアクシデント時に発生する荷重 表 3.1.1(2)-2 過大地震時に発生する荷重 表 3.1.1(2)-3 単独荷重と破損モードの関係 表 3.1.1(2)-4 組合せ荷重と破損モードの関係例 表 3.1.1(2)-5 設計・建設規格における応力の分類 表 3.1.1(2)-6 現行規格の強度評価法（供用状態 D） 表 3.1.1(2)-7 評価対象の原子炉構造物 表 3.1.1(2)-8 実機構造物の想定破損個所と破損モード（原子炉圧力容器） 表 3.1.1(2)-9 実機構造物の想定破損個所と破損モード（原子炉格納容器：例１） 表 3.1.1(2)-10 実機構造物の想定破損個所と破損モード（原子炉格納容器：例２） 表 3.1.1(2)-11 評価対象部位の荷重モードと破損モードの関係 表 3.1.1(2)-12 荷重モードと破損モードの関係 表 3.1.2-1 各試験体の降伏応力 表 3.1.2-2 試験条件及び試験結果 表 3.1.3(2)-1 試験条件及び結果 表 3.1.3(3)-1 解析モデル概要 表 3.4.1(1)-1 温度制御方法における荷重負荷温度が座屈荷重に及ぼす影響 表 3.4.1(1)-2 管状試験体の寸法 表 3.4.1(1)-3 管 1-03 の座屈圧力の実験値と解析予測値の比較 表 3.4.1(1)-4 管 3-03 の座屈圧力の実験値と解析予測値の比較 表 3.1.5(1)①-1 試験片の一覧 表 3.1.5(1)①-2 各実験の条件と固有振動数 表 3.1.5(1)①-3 平滑平板試験片の入力波条件 表 3.1.5(1)①-4 ノッチ付試験片の形状と入力波条件 表 3.1.5(1)①-5 試験結果一覧 表 3.1.5(1)①-6 耐震強度基礎試験における破壊モードの整理 表 3.1.5(1)②-1 試験条件 表 3.1.5(1)②-2 片持ち梁の形状と材料特性 表 3.1.5(2)①-1 鋼材の機械的性質
xi 表 3.1.5(2)①-2 大型耐震実験施設の基本性能 表 3.1.5(2)①-3 実機材料を用いたエルボ配管の振動試験の試験ケース 表 3.1.5(2)①-4 実機材料を用いたエルボ配管の振動試験の結果概要 表 3.1.5(2)①-5 各試験体の正弦波加振の加振振動数 表 3.1.5(2)①-6 SLE02、SLE03S、SLE04 の 5m/s2 1 回目の加振におけるひずみ範囲 表 3.1.5(2)②-1 引張り圧縮サイクル・引張り試験条件 表 3.1.5(2)③-1 純鉛のヤング率とポアソン比 表 3.1.5(2)③-2 重錘質量を変えた場合の固有振動数と静的釣合解析の結果 表 3.1.5(2)③-3 時刻歴応答解析の条件（H26 年度試験条件検討用） 表 3.1.5(2)③-4 純鉛の材料特性（材料試験結果より） 表 3.1.5(2)③-5 予備試験結果 表 3.1.5(2)③-6 本試験結果（倒立型鉛配管試験体） 表 3.1.5(2)③-7 本試験結果（懸垂型鉛配管試験体） 表 3.1.5(2)③-8 H27 年度実験結果（倒立型鉛配管試験体）（1/2） 表 3.1.5(2)③-8 H27 年度実験結果（倒立型鉛配管試験体）（2/2） 表 3.1.5(2)④-1 耐震強度試験に用いた試験体の形状特性 表 3.1.5(2)④-2 耐震強度試験に用いた試験体の初期状態における一次応力と一次応力の降伏 応力に対する比 表 3.1.5(3)-1 Pb100%物性値 表 3.2.1(1)-2 SUS304 の縦弾性係数、ポアソン比、瞬間熱膨張係数 表 3.2.1(1)-3 SUS304 の縦弾性係数、ポアソン比、瞬間熱膨張係数の表示式 表 3.2.1(1)-4 SUS304 の平均引張強さと平均降伏点の特性式 表 3.2.1(1)-5 SUS304 の単調応力ひずみ式 表 3.2.1(1)-6 SUS304 の繰返し応力ひずみ関係式 表 3.2.1(1)-7 SUS304 の JAEA 超高温クリープデータ一覧表[13] 表 3.2.1(1)-8 SUS304 の 800℃以上の破断時間データと BDS 式による計算値 表 3.2.1(1)-9 SUS304 の高温における定常クリープ速度実験値[10]と BDS 式による計算値 表 3.2.1(1)-10 SUS304 の超高温クリープひずみ式 表 3.2.1(1)-11 STS410 の縦弾性係数、ポアソン比、瞬間熱膨張係数 表 3.2.1(1)-12 STS410 の縦弾性係数、ポアソン比、瞬間熱膨張係数の表示式 表 3.2.1(1)-13 STS410 の平均引張強さと平均降伏点の特性式 表 3.2.1(1)-14 STS410 の単調応力ひずみ関係式 表 3.2.1(1)-15 STS410 の繰返し応力ひずみ関係式
xii 表 3.2.1(1)-16 STS410 の超高温クリープひずみ式 表 3.2.1(1)-17 鉛及び鉛アンチモン合金の縦弾性係数とポアソン比 （試験データ２個の平均値） 表 3.2.1(1)-18 鉛及び鉛アンチモン合金の機械的特性（試験データ２個の平均値） 表 3.2.1(1)-19 鉛及び鉛アンチモン合金の単調応力ひずみ関係式 表 3.2.1(3)-1 円管試験部寸法 表 3.2.1(3)-2 試験条件（解析条件） 表 3.2.1(3)-3 STS410 試験体材料（エルボ部）の単調応力ひずみ関係式（20℃） 表 3.2.1(3)-4 STS410 試験体材料（エルボ部）の繰返し応力ひずみ関係式（20℃） 表 3.2.1(3)-5 エルボ中央断面評価点（内面脇から腹側へ約 5°の位置） 相当ひずみ範囲の算出 ～ MK モデル ～ 表 3.2.1(3)-6 エルボ中央断面評価点（内面脇から腹側へ約 5°の位置） 相当ひずみ範囲の算出 ～ MCP-C モデル ～ 表 3.2.1(3)-7 試験条件 表 3.2.1(3)-8 STPT370 当該材の単調応力ひずみ関係式（20℃） 表 3.2.1(3)-9 レーリー減衰係数 表 3.2.1(3)-10 解析ケースと計算時間 表 3.2.2(1)-1 応力解析に用いる円筒モデル寸法 表 3.2.2(1)-2 固有値 表 3.2.2(3)-1 設計基準事象と極限荷重に対する限界強度評価法の違い 表 3.2.2(3)-2 評価対象部位と限界強度評価法の例(1/4) 表 3.2.2(3)-3 評価対象部位と限界強度評価法の例(2/4) 表 3.2.2(3)-4 評価対象部位と限界強度評価法の例(3/4) 表 3.2.2(3)-5 評価対象部位と限界強度評価法の例(4/4) 表 3.2.2(4)-1 参照データ概要 表 3.2.2(4)-2 確率変数の設定 表 3.2.2(4)-3 確率変数の設定 表 3.2.2(4)-4 各サブファクターの確率分布パラメータ（炭素鋼） 表 3.2.2(4)-5 試験条件 表 3.2.2(4)-6 各評価の主な条件 表 3.2.2(4)-7 各確率変数の確率分布パラメータの基準値 表 3.3-1 福島原子力発電所一号機の仕様概要 表 3.3-2 福島原子力発電所一号機の主な時系列
xiii 表 3.3-3 極限荷重のまとめ
xiv 図一覧 図 2.1-1 研究計画の枠組み 図 2.1-2 極限荷重の性質と破損メカニズムの解明 図 2.1-3 3 段階の試験実施計画 図 2.1-4 解析による限界強度評価体系 図 2.1-5 研究実施体制 図 3.1.1(1)-1 福島原子力発電所の事故後の状況 図 3.1.1(1)-2 IAEA による深層防護の考え方 図 3.1.1(1)-3 原子力発電所におけるドミナントシーケンス検討例（BWR、地震、津波） 図 3.1.1(1)-4 炉心損傷後の荷重モードと破損モードの関係の推移 図 3.1.1(1)-5 SAMPSON を用いた 1F3 炉内状況の推定 図 3.1.1(2)-1 現行規格の対応領域 図 3.1.1(2)-2 炉心溶融後の荷重と破損部位および破損モードの関係 図 3.1.2-1 SUS304（900℃）の真応力－真ひずみ曲線 図 3.1.2-2 SUS304（RT）の真応力－真ひずみ曲線 図 3.1.2-3 Pb100%の真応力－真ひずみ曲線 図 3.1.2-4 Pb96%の真応力－真ひずみ曲線 図 3.1.2-5 Pb90%の真応力－真ひずみ曲線 図 3.1.2-6 SUS304 真応力－真ひずみ関係の Ludwik 近似 図 3.1.2-7 純鉛および鉛合金真応力－真ひずみ関係の Ludwik 近似 図 3.1.2-8 SUS304 と鉛合金の強度比の視覚化 図 3.1.2-9 純鉛のクリープ特性 図 3.1.3(1)-1 SUS304 及び純鉛、鉛－アンチモン合金の応力－ひずみ関係 図 3.1.3(1)-2 試験片の形状及び寸法 図 3.1.3(1)-3 各試験片の破断状況（左：純鉛 右：鉛－アンチモン合金） 図 3.1.3(1)-4 解析モデル及び材料モデル 図 3.1.3(1)-5 ひずみ硬化係数による最小断面における 3 軸応力度分布の違い 図 3.1.3(1)-6 ミーゼスの降伏曲面（左）と静水圧応力を考慮した破壊曲面（右） 図 3.1.3(1)-7 3 軸応力度の意味（上）及び塑性変形増分と応力増分の関係（下） 図 3.1.3(1)-8 有限要素解析結果から予想される破壊曲面 図 3.1.3(1)-9 3 軸応力度を考慮した ASME の限界塑性ひずみ評価式 図 3.1.3(1)-10 3 軸応力度を考慮した限界塑性ひずみから応力空間における破壊曲面を求 める手順 図 3.1.3(1)-11 3 軸応力度考慮した限界塑性ひずみに基づく破壊曲面
xv 図 3.1.3(2)-1 試験体形状 図 3.1.3(2)-2 試験外観と計装品 図 3.1.3(2)-3 圧力負荷系統 図 3.1.3(2)-4 計測センサの抜け位置 図 3.1.3(2)-5 カメラを用いた変形計測方法 図 3.1.3(2)-6 画像相関法によるひずみ計測方法 図 3.1.3(2)-7 圧力及び温度の時刻履歴（Case1） 図 3.1.3(2)-8 カメラによる変形計測結果（Case1） 図 3.1.3(2)-9 破断後の試験体（Case1） 図 3.1.3(2)-10 圧力及び温度の時刻履歴（Case2） 図 3.1.3(2)-11 カメラによる変形計測結果（Case2） 図 3.1.3(2)-12 破断後の試験体（Case2） 図 3.1.3(2)-13 圧力及び温度の時刻履歴（Case3） 図 3.1.3(2)-14 カメラによる変形計測結果（Case3） 図 3.1.3(2)-15 破断後の試験体（Case3） 図 3.1.3(2)-16(1/2) 画像相関法による貫通部近傍のひずみ計測結果（Case3） 図 3.1.3(2)-16(2/2) 画像相関法による貫通部近傍のひずみ計測結果（Case3） 図 3.1.3(2)-17 クリープ破断試験結果と炉容器高温内圧破損試験結果の比較 図 3.1.3(2)-18 各ケースのき裂近傍状況の比較 図 3.1.3(2)-19(1/3) 切断後の試験体外観（Case1） 図 3.1.3(2)-19(2/3) 切断後の試験体外観（Case2） 図 3.1.3(2)-19(3/3) 切断後の試験体外観（Case3） 図 3.1.3(2)-20(1/3) 切断後のき裂近傍外観（Case1） 図 3.1.3(2)-20(2/3) 切断後のき裂近傍外観（Case2） 図 3.1.3(2)-20(3/3) 切断後のき裂近傍外観（Case3） 図 3.1.3(2)-21 肉厚計測結果 図 3.1.3(3)-1 貫通部なし試験体 FEM モデルおよび実機の形状 図 3.1.3(3)-2 解析モデル形状および寸法 図 3.1.3(3)-3 圧力荷重履歴 図 3.1.3(3)-4 付加的な解析条件 図 3.1.3(3)-5 拘束条件（完全拘束）を設定した節点（△で表示） 図 3.1.3(3)-6 容器底部の変位履歴の比較 図 3.1.3(3)-7 容器の変形形状の比較
xvi 図 3.1.3(3)-8 容器底部の平坦部周辺の変形形状の比較 図 3.1.3(3)-9 貫通部あり（内側）モデル断面の変形の進行状態 図 3.1.3(3)-10 各モデル断面の変形後の板厚 図 3.1.3(3)-11 変形初期における相当弾性ひずみ分布（変形倍率 100 倍） 図 3.1.3(3)-12 変形初期における最大主応力分布（変形倍率 100 倍） 図 3.1.3(3)-13 最終変形状態におけるクリープひずみ分布 図 3.1.3(3)-14 最終変形状態における最大主応力分布 図 3.1.3(4)-1 小規模構造物試験（模擬材料 純鉛 使用）の結果 図 3.1.3(5)-1 左：従来の考え方 右：新提案 図 3.1.4(1)-1 大気圧試験用圧力容器(左)、高圧試験用圧力容器(右) 図 3.1.4(1)-2 加熱系: 銅電極や銅フィン 図 3.1.4(1)-3 荷重負荷系: 空気圧シリンダー(左)、ロードセル(右上)、 バルブや圧力センサー(右下) 図 3.1.4(1)-4 変位計 図 3.1.4(1)-5 試験体の形状と寸法 図 3.1.4(1)-6 試験方法手順: (a) 負荷制御方法, (b) 温度制御方法 図 3.1.4(1)-7 304 ステンレス鋼の温度とヤング率 図 3.1.4(1)-8 厚さ 2mm のプレート試験体の座屈応力 図 3.1.4(1)-9 厚さ 2.5mm のプレート試験体の座屈応力 図 3.1.4(1)-10 座屈荷重: (a) 温度制御方法, (b)両測定方法の比較 図 3.1.4(1)-11 (上図)初期曲がりの概念図、(下図)プレート試験体の写真 図 3.1.4(1)-12 温度制御方法による座屈試験中の温度変化 図 3.1.4(1)-13 クリープ座屈試験の代表的な温度―時間変化 図 3.1.4(1)-14 クリープ座屈試験中の高速度カメラ連続撮影写真 図 3.1.4(1)-15 クリープ座屈試験中の試験体の代表的な軸方向変位 図 3.1.4(1)-16 クリープ座屈試験中の横方向変位変化の代表例 図 3.1.4(1)-17 クリープ座屈試験中の試験体写真の強度プロット 図 3.1.4(1)-18 クリープ座屈破損時間と圧縮応力：（A）線形軸（B）対数軸 図 3.1.4(1)-19 圧縮応力とラーソン・ミラーパラメータの関係 図 3.1.4(1)-20 ラーソン・ミラーパラメータによるクリープ座屈破損時間予測 図 3.1.4(1)-21 ひずみ及びひずみ速度の時間変化(左)と 最小ひずみ速度と破壊時間の関係(右) 図 3.1.4(1)-22 最小横方向変位速度とクリープ座屈破損時間の関係
xvii 図 3.1.4(1)-23 横方向変位相関によるクリープ座屈破損時間予測 図 3.1.4(1)-24 304 ステンレス鋼(SUS304)管状試験体の外観写真 図 3.1.4(1)-25 (A)座屈試験中の温度・圧力変化の例 (B)クリープ座屈試験中の温度・圧力変化の例 図 3.1.4(1)-26 外圧と座屈温度の関係 図 3.1.4(1)-27 座屈温度への管寸法 R/t の影響 図 3.1.4(1)-28 外圧座屈した管状試験体写真 図 3.1.4(1)-29 管 1-03 の外圧と座屈時間(クリープ座屈時間)の関係 図 3.1.4(1)-30 管 3-03 の外圧と座屈時間(クリープ座屈時間)の関係 図 3.1.4(1)-31 ラーソン・ミラーパラメータ(管 1-03) 図 3.1.4(1)-32 ラーソン・ミラーパラメータ(管 3-03) 図 3.1.4(1)-33 座屈及び座屈後挙動実験の一般的な温度と圧力挙動 図 3.1.4(1)-34 座屈でバウンダリー破損(モード I)が生じた実験体の写真 図 3.1.4(1)-35 追加加熱実験での実験体の写真 図 3.1.4(1)-36 管試験体の R/t とバウンダリー破損温度の関係（追加加熱実験） 図 3.1.4(1)-37 追加応力実験で変形する試験体の写真 (外圧無し) 図 3.1.4(1)-38 追加応力実験で変形する試験体の写真 (外圧： 500kPa) 図 3.1.4(2)-1 高温座屈試験板状試験片解析モデル形状及び寸法 図 3.1.4(2)-2 SUS304 真応力-真ひずみ曲線 図 3.1.4(2)-3 変形図 図 3.1.4(2)-4 解析で得られた 800℃における座屈応力と試験結果の比較 図 3.1.4(3)-1 超高温領域での座屈試験結果の Larson-Miller パラメータによる予測値 図 3.1.5(1)①-1 試験片設計図 図 3.1.5(1)①-2 変位データのフーリエ変換 図 3.1.5(1)①-3 実験 1 0～5 秒のひずみ 図 3.1.5(1)①-4 実験 2 ひずみ出力(0～5,80～85,155～160sec) 図 3.1.5(1)①-5 実験 2 実験後の試験片 図 3.1.5(1)①-6 実験 3 0～5 秒のひずみ出力 図 3.1.5(1)①-7 実験 3 実験後の試験片 図 3.1.5(1)①-8 実験 4 0～5 秒のひずみ出力 図 3.1.5(1)①-9 実験 5 ひずみ出力(0～5,45～50,77.5～82.5sec) 図 3.1.5(1)①-10 実験 5 実験後の試験片 図 3.1.5(1)①-11 実験 6 0～5 秒のひずみ出力
xviii 図 3.1.5(1)①-12 実験 8 ひずみ出力(0～5,8～13,16～21sec) 図 3.1.5(1)①-13 実験７ 実験後の試験片 図 3.1.5(1)①-14 実験 8 0～5 秒のひずみ出力 図 3.1.5(1)①-15 実験 8 実験後の試験片 図 3.1.5(1)①-16 実験 9 0～5 秒のひずみ出力 図 3.1.5(1)①-17 実験 9 実験後の試験片 図 3.1.5(1)②-1 熱ラチェット変形発生メカニズム（左）と発生判定法（右） 図 3.1.5(1)②-2 入力加速度と試験体の応答倍率 図 3.1.5(1)②-3 平板振動試験体系 図 3.1.5(1)②-4 ひずみの推移 図 3.1.5(1)②-5 Pb-Sb 合金の進行性変形発生条件図 図 3.1.5(1)②-6 周波数ごとの進行性変形発生条件図 図 3.1.5(1)②-7 片持ち梁モデル 図 3.1.5(1)②-8 見かけの応力での進行性変形発生条件図 図 3.1.5(1)②-9 発生応力での進行性変形発生条件図 図 3.1.5(1)②-10 たわみの弾塑性応答倍率 図 3.1.5(2)-①-1 重錘付きエルボ試験体 図 3.1.5(2)-①-2 固有値解析結果（重錘 100kg の場合） 図 3.1.5(2)-①-3 大型耐震実験施設 図 3.1.5(2)-①-4 入力波形 図 3.1.5(2)-①-5 計測点概要 図 3.1.5(2)-①-6 SLE02 損傷状況 図 3.1.5(2)-①-7 SLE02 損傷探傷試験結果（エルボ内面） 図 3.1.5(2)-①-8 SLE02 エルボ脇部（S107）のひずみ履歴（正弦波①、5m/s2 1 回目） 図 3.1.5(2)-①-9 SLE02、SLE03S、SLE04 の加振履歴と残留ひずみ 図 3.1.5(2)-①-10 エルボ中央断面の外径計測結果 図 3.1.5(2)-①-11 SLE01・弾性域の広帯域ランダム波加振結果から得られた伝達関数 図 3.1.5(2)-①-12 SLE01 入力加速度 1.5m/s2の加振振動数と応答倍率 図 3.1.5(2)-①-13 SLE01 加振振動数 2.5Hz による加振結果 図 3.1.5(2)-①-14 SLE01 入力加速度 4.0m/s2の加振振動数と応答倍率 図 3.1.5(2)-①-15 正弦波加振を行った試験体の入力加速度と応答倍率 図 3.1.5(2)-①-16 SLE02・1.5m/s2加振時と 5.0m/s2加振時の荷重変形関係 図 3.1.5(2)-①-17 SLE05・広帯域ランダム波加振および正弦波掃引加振による伝達関数
xix 図 3.1.2(2)②-1 引張り試験機外観 図 3.1.2(2)②-2 引張り試験時における試験片の撮影 図 3.1.2(2)②-3 純鉛エルボ試験片 図 3.1.2(2)②-4 画像解析によるエルボ角の算出 図 3.1.2(2)②-5 画像解析にエルボ部楕円半径（長径・短径）の算出 図 3.1.2(2)②-6 引張り試験によりエルボ部に発生したき裂 図 3.1.2(2)②-7 引張り試験時の試験力－ストローク関係 図 3.1.2(2)②-8 モーメント-変形角、断面二次モーメント-変形角 図 3.1.2(2)②-9 引張り－圧縮サイクル試験によるエルボ部変形 図 3.1.2(2)②-10 引張り－圧縮サイクル試験時の試験力－ストローク関係 図 3.1.5(2)-③-1 TY ベンド（ヨシザワ LA 株式会社 鉛製品カタログより） 図 3.1.5(2)-③-2 倒立型鉛配管試験体のイメージ 図 3.1.5(2)-③-3 懸垂型鉛配管試験体のイメージ 図 3.1.5(2)-③-4 倒立型鉛配管試験体の解析モデル 図 3.1.5(2)-③-5 事前解析に使用した純鉛の応力ひずみ関係 図 3.1.5(2)-③-6 試験体各部の寸法と質量 図 3.1.5(2)-③-7 静的釣合解析結果（Mises 応力コンター） 図 3.1.5(2)-③-8 固有振動数と固有振動モード 図 3.1.5(2)-③-9 時刻歴応答解析の基本入力波形（テーパ付き正弦波） 図 3.1.5(2)-③-10 解析ケース 1 結果（倒立型、テーパ付き正弦波 10m/s2、4.6Hz） 図 3.1.5(2)-③-11 解析ケース 5 結果（倒立型、テーパ付き正弦波 10m/s2、4.6Hz） 図 3.1.5(2)-③-12 再現解析に使用した FEM モデル 図 3.1.5(2)-③-13 エルボ部の板厚分布 図 3.1.5(2)-③-14 再現解析結果（加速度レベル 3.5m/s2、加振振動数 1Hz、重錘質量 2.24kg） 図 3.1.5(2)-③-15 試験体全体組み立て図 図 3.1.5(2)-③-16 模擬材料を用いたエルボ配管に対する振動試験の入力波 図 3.1.5(2)-③-17（1/2） 計測点（加速度計および変位計） 図 3.1.5(2)-③-17（2/2） 計測点（ひずみ） 図 3.1.5(2)-③-18 LS_p03a JMA 神戸圧縮波加振時の振動台と重錘部の加速度及び変位 図 3.1.5(2)-③-19 SLS_p04 の試験経過状況 図 3.1.5(2)-③-20 SLS_m05 の加振前後の状況 図 3.1.5(2)-③-21 SLS_m05 の修復状況（SLS_m05a 加振前）
xx 図 3.1.5(2)-③-22 倒立型試験体、重錘 2.24kg、入力加速度 3.5m/s2の条件における加振振動 数と倒壊までの定常部サイクル数の関係 図 3.1.5(2)-③-23 倒立型鉛配管試験体の加振振動数と倒壊までの定常部サイクル数の関係 （重錘質量別） 図 3.1.5(2)-③-24 振動数比で整理した倒壊までの定常部サイクル数 図 3.1.5(2)-③-25 重錘質量 2.00kg の試験体の入力加速度と重錘部応答加速度（加振振動数別） 図 3.1.5(2)-③-26 重錘質量 1.50kg の試験体の入力加速度と重錘部応答加速度（加振振動数別） 図 3.1.5(2)-④-1 円筒の断面形状 図 3.1.5(3)-1 切欠きなし試験体および試験装置の形状および寸法 図 3.1.5(3)-2 切欠き付き試験体および試験装置の形状および寸法 図 3.1.5(3)-3 解析モデルと実機の形状 図 3.1.5(3)-4 加振台（ブラケット）の強制変位履歴（基本波形、最大変位 10mm） 図 3.1.5(3)-5 試験体の変形：解析と試験の比較 図 3.1.5(3)-6 試験体の変形：解析と試験の比較 図 3.1.5(3)-7 解析モデル、実機の形状および寸法 図 3.1.5(3)-8 解析に用いた STS410 の真応力-真ひずみ曲線 図 3.1.5(3)-9 変形形状の比較（+x方向最大振幅時） 図 3.1.5(3)-10 +x方向最大振幅時（左）と-x方向最大振幅時（右）の加振解析結果 図 3.1.5(3)-11 試験の亀裂発生個所と、解析による最大応力発生個所 図 3.1.5(3)-12 鉛エルボ配管解析モデル形状および寸法 図 3.1.5(3)-13 Pb100%応力-相当塑性ひずみ曲線 図 3.1.5(3)-14 予備試験および解析結果の比較 図 3.1.5(3)-15 本試験および解析結果の比較 図 3.1.5(3)-16 試験体の変形形状の比較 図 3.1.5(4)-1 平板基礎試験と解析モデル 図 3.1.5(4)-2 ３つの周波数領域で分類した定常曲げ応力と動的曲げ応力の組み合わせに よる進行性変形発生条件 図 3.1.5(4)-3 実機材料配管試験 図 3.1.5(4)-4 模擬材料配管試験 図 3.1.5(5)-1 地震荷重に対する破損モードマップの提案 図 3.2.1(1)-1 SUS304 の平均強度式（降伏点 と引張強さ ）と全試験データの比較 図 3.2.1(1)-2 代表的温度における SUS304 の単調応力ひずみ曲線(平均) 図 3.2.1(1)-3 SUS304 の動的応力ひずみ関係式のパラメータ の多項式 図 3.2.1(1)-4 SUS304 の動的応力ひずみ関係式のパラメータ の多項式
xxi 図 3.2.1(1)-5 定常ヒステリシス曲線の指数 ms 算定式(316FR, SUS304 共通) 図 3.2.1(1)-6 SUS304 の提案式による動的応力ひずみ曲線と単調応力ひずみ曲線 図 3.2.1(1)-7 SUS304 の提案式による定常ヒステリシスループ（600℃） 図 3.2.1(1)-8 SUS304 の提案式による定常ヒステリシスループ（ ） 図 3.2.1(1)-9 SUS304 の 800℃～900℃におけるクリープ破断時間（JAEA のデータ）[13] 図 3.2.1(1)-10 SUS304 のクリープ破断時間の BDS 式による予測値との比較 （JAEA による 800℃～900℃のデータ）[13] 図 3.2.1(1)-11 SUS304 のクリープ破断時間の予測値との比較（破断式作成時のデータ）[14] 図 3.2.1(1)-12 SUS304 のクリープ破断時間の予測（800℃～900℃、BDS 式と実験データ[13]） 図 3.2.1(1)-13 SUS304 の定常クリープ速度の実験値（800℃～900℃）と BDS 式による計算値との比較 図 3.2.1(1)-14 ３次クリープ開始時間と破断時間の関係 図 3.2.1(1)-15 破断時３次クリープひずみと応力の関係 図 3.2.1(1)-16 正規化した３次クリープ式 図 3.2.1(1)-17 SUS304 超高温クリープひずみ式と実験データの比較（800℃） 図 3.2.1(1)-18 SUS304 超高温クリープひずみ式と実験データの比較（850℃） 図 3.2.1(1)-19 SUS304 超高温クリープひずみ式と実験データの比較（900℃） 図 3.2.1(1)-20 STS410 の平均強度式（降伏点 と引張強さ ）と試験データ 及び ASME 基準値との比較 図 3.2.1(1)-21 STS410 の単調応力ひずみ曲線 図 3.2.1(1)-22 STS410 の動的応力ひずみ関係式のパラメータ の算定 図 3.2.1(1)-23 STS410 の動的応力ひずみ関係式のパラメータ の算定 図 3.2.1(1)-24 STS410 の提案式による動的応力ひずみ曲線と単調応力ひずみ曲線 図 3.2.1(1)-25 STS410 の 20℃の動的応力ひずみ提案式と ASME 動的式、実験データとの比較 図 3.2.1(1)-26 STS410 の Δε=6%の各温度の定常ヒステリシス曲線 図 3.2.1(1)-27 STS410 の 20℃における定常ヒステリシス曲線 図 3.2.1(1)-28 STS410 の破断時間と応力の関係（原田ら [14] ） 図 3.2.1(1)-29 STS410 の定常クリープ速度と応力の関係（原田ら[14]） 図 3.2.1(1)-30 STS410 の定常クリープ速度とクリープ破断時間の関係 図 3.2.1(1)-31 STS410 における Monkman-Grant 式の係数 a のアレニウスプロット 図 3.2.1(1)-32 STS410 における Monkman-Grant 式の指数 γ の平均値 図 3.2.1(1)-33 定常クリープ速度の計算値と実験値の比較 図 3.2.1(1)-34 STS410 の破断時間の Larson-Miller パラメータ値
xxii 図 3.2.1(1)-35 STS410 のクリープ曲線（750℃） 図 3.2.1(1)-36 STS410 のクリープ曲線（800℃） 図 3.2.1(1)-37 STS410 のクリープ曲線（850℃） 図 3.2.1(1)-38 鉛及び鉛アンチモン合金の応力-ひずみ関係（室温 23℃、引張強さまで） 図 3.2.1(1)-39 鉛及び鉛アンチモン合金の応力-ひずみ関係（100℃、引張強さまで） 図 3.2.1(1)-40 Pb100 の繰返し応力ひずみループ（23℃） 図 3.2.1(1)-41 Pb100 のピーク応力の変化（23℃） 図 3.2.1(1)-42 Pb96-Sb4 の繰返し応力ひずみループ（23℃） 図 3.2.1(1)-43 Pb96-Sb4 の繰返し応力範囲の変化（23℃） 図 3.2.1(1)-44 Pb90-Sb10 の繰返し応力ひずみループ（23℃） 図 3.2.1(1)-45 Pb90-Sb10 の繰返し応力範囲の変化（23℃） 図 3.2.1(1)-46 Pb96-Sb4 の応力範囲と累積塑性ひずみの関係： 試験データと繰返し硬化モデル化（特性式）の比較 図 3.2.1(1)-47 Pb90-Sb10 の応力範囲と累積塑性ひずみの関係： 試験データと繰返し硬化モデル化（特性式）の比較 図 3.2.1(1)-48 マルチレイヤー移動硬化モデル（並列限界付き線形移動硬化モデル） 図 3.2.1(1)-49 応力―塑性ひずみ関係の多直線近似 図 3.2.1(1)-50 応力―塑性ひずみ基本特性 図 3.2.1(1)-51 ジェネリック応力-塑性ひずみ関係（繰返し硬化の場合） 図 3.2.1(2)-1 SUS304, 600℃の単軸引張問題の解析結果（MK モデル） 図 3.2.1(2)-2 SUS304,600℃の単軸両振繰返し問題の解析結果（MK モデル、MCP-C モデル） 図 3.2.1(2)-3 SUS304,600℃の単軸両振繰返し問題(繰返し硬化)の解析結果（MCP-C モデル） 図 3.2.1(2)-4 STS410, 600℃の単軸引張問題の解析結果（MK モデル） 図 3.2.1(2)-5 STS410,20℃の単軸両振繰返し問題の解析結果（MK モデル、MCP-C モデル） 図 3.2.1(2)-6 STS410,20℃の単軸両振繰返し問題（繰返し硬化考慮）の解析結果 図 3.2.1(2)-7 周方向応力と軸方向ひずみの繰返し負荷を受ける薄肉円筒 図 3.2.1(2)-8 炭素鋼薄肉円筒の周方向ラチェットひずみの解析結果と実験値との比較 図 3.2.1(3)-1 シェル要素による円管の解析モデル 図 3.2.1(3)-2 円管の座屈変形モード 図 3.2.1(3)-3 SUS304 有限長円管の外圧座屈荷重（FEM 解析結果と理論値、実験値との比較） 図 3.2.1(3)-4 座屈発生時の変形図と外面周方向クリープひずみ分布(変形倍率×10) 図 3.2.1(3)-5 最大圧縮クリープひずみ（外面周方向成分）の時間履歴 図 3.2.1(3)-6 試験体（名称：ELB01）形状
xxiii 図 3.2.1(3)-7 応力-ひずみ関係 図 3.2.1(3)-8 試験体のモデル化（節点数：3,502 要素数：3,536） 図 3.2.1(3)-9 変位入力正弦波（振幅±70mm 0.2Hz 20cycle） 図 3.2.1(3)-10 エルボ中央断面のひずみ評価位置 図 3.2.1(3)-11 エルボ中央の曲げモーメント-端部強制変位関係の解析と実験の比較 図 3.2.1(3)-12 変形-Mises 相当応力コンター（MCP-C、外面，20cycle 目：変形倍率×10） 図 3.2.1(3)-13 各評価位置におけるひずみ履歴 図 3.2.1(3)-14 Mises 相当応力コンター 図 3.2.1(3)-15 エルボ中央断面内外面の応力分布（圧縮時） 図 3.2.1(3)-16 エルボ中央断面の応力分布（引張時） 図 3.2.1(3)-17 エルボ中央断面内外面の周方向ひずみ分布 （20 サイクル目の引張時と圧縮時） 図 3.2.1(3)-18 エルボ中央断面内外面の軸方向ひずみ分布 （20 サイクル目の引張時と圧縮時） 図 3.2.1(3)-19 エルボ中央断面の累積相当塑性ひずみの分布 図 3.2.1(3)-20 エルボ中央断面脇部内面（P2 点）のひずみ履歴の解析と実験の比較 図 3.2.1(3)-21 エルボ中央断面脇部外面（P１点）のひずみ履歴の解析と実験の比較 図 3.2.1(3)-22 エルボ中央断面腹部外面（P3 点）のひずみ履歴の解析と実験の比較 図 3.2.1(3)-23 エルボ中央断面内面の P2 点の周方向ひずみピーク値のサイクルごとの変化 図 3.2.1(3)-24 解析結果と疲労線図の比較 図 3.2.1(3)-25 試験体（名称：3D_01）形状 図 3.2.1(3)-26 STPT370 当該料の応力ひずみ式と試験データの比較 図 3.2.1(3)-27 シェルモデル（節点数：10,433 要素数：10,577） 図 3.2.1(3)-28 バルブ模擬重錘のモデル化 図 3.2.1(3)-29 加速度履歴（提示データ） 図 3.2.1(3)-30 固有モード 図 3.2.1(3)-31 解析結果計測位置 図 3.2.1(3)-32 入力加速度 80Gal D01 および D02 における開閉変位 図 3.2.1(3)-33 入力加速度 80Gal D01 エルボ１開閉時における変形－Mises 相当応力分布 図 3.2.1(3)-34 入力加速度 80Gal A03 における加速度履歴 図 3.2.1(3)-35 入力加速度 80Gal D043 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-36 入力加速度 80Gal D091 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-37 入力加速度 700Gal D01 および D02 における開閉変位
xxiv 図 3.2.1(3)-38 入力加速度 700Gal D01 エルボ１開閉時における変形－Mises 相当応力分布 図 3.2.1(3)-39 入力加速度 700Gal A03 における加速度履歴 図 3.2.1(3)-40 入力加速度 700Gal D043 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-41 入力加速度 700Gal D091 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-42 入力加速度 1850Gal D01 および D02 における開閉変位 図 3.2.1(3)-43 入力加速度 1850Gal D01 エルボ１開閉時における変形－Mises 相当応力分布 図 3.2.1(3)-44 入力加速度 1850Gal A03 における加速度履歴 図 3.2.1(3)-45 入力加速度 1850Gal D043 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-46 入力加速度 1850Gal D091 における ひずみ履歴 図 3.2.1(3)-47 主要な解析結果と実験結果の比較（入力加速度 1850Gal） 図 3.2.2(1)-1 形状寸法と内圧バースト限界圧力の関係（材料：SUS304） 図 3.2.2(1)-2 形状寸法と内圧バースト限界圧力の関係（材料:SGV480） 図 3.2.2(1)-3 形状寸法と外圧座屈に対する限界圧力の関係 図 3.2.2(1)-4 クリープ破断時間の関係 解析モデル 図 3.2.2(1)-5 単純円筒モデル、外圧 7.5 MPa における温度とクリープ破断時間の関係 最長運転時間：10 日 図 3.2.2(1)-6 単純円筒モデル、運転時間=10 日間における温度とクリープ損傷の関係 図 3.2.2(1)-7 R/t=5、10、20 の最終 STEP におけるクリープ損傷コンター図 図 3.2.2(1)-8 単純球殻モデル、運転時間=10 日間における温度とクリープ損傷の関係 図 3.2.2(1)-9 RPV 下鏡 最大応力発生時刻における各コンター(t=0.26h) 図 3.2.2(1)-10 RPV 下鏡 最大応力発生時刻における各コンター(t=12.6h) 図 3.2.2(1)-11 実機模擬解析の 3D 解析モデル（RPV 下鏡、CRD スタブチューブ有り） 図 3.2.2(1)-12 実機模擬解析の 3D 解析モデル（RPV 下鏡、簡素化モデル） 図 3.2.2(1)-13 実機模擬解析の 3D 解析モデル 境界条件 図 3.2.2(1)-14 内圧作用時の応力解析結果（MPa） 図 3.2.2(1)-15 3D モデルによるクリープ損傷解析結果 各種コンター(経過時間：3.5h) 図 3.2.2(1)-16 3D 簡素化モデルによるクリープ損傷解析結果 各種コンター(破断時間：9h) 図 3.2.2(1)-17 下鏡リガメントの板厚内の応力成分（A-A’矢視断面） 図 3.2.2(1)-18 クループ破断想定箇所（180°鏡面表示） 図 3.2.2(1)-19 温度及びクリープ損傷の時刻歴 図 3.2.2(1)-20 Mises 応力と相当クリープひずみの関係 図 3.2.2(1)-21 クリープ損傷に寄与する応力成分の比較 図 3.2.2(1)-22 実機模擬解析の 2D 解析モデル（RPV 下鏡、CRD スタブチューブ有り）
xxv 図 3.2.2(1)-23 CRD 管台有無に対する評価温度とクリープ破断時間の関係（2D） 図 3.2.2(1)-24 RPV-管台 最大応力発生時刻における各種コンター(t=0.25h) 図 3.2.2(1)-25 RPV-管台 管台板厚部 Dc=1.0 時の各種コンター(t=48.9h) 図 3.2.2(1)-26 評価点の温度及びクリープ損傷値の時刻歴 図 3.2.2(1)-27 原子炉格納容器の内圧破損 解析モデル体系 図 3.2.2(1)-28 原子炉格納容器の内圧破損評価結果 図 3.2.2(1)-29 開口形状不連続部と内圧破損の関係 解析モデル 図 3.2.2(1)-30 開口形状不連続部と内圧破損の関係 図 3.2.2(1)-31 開口形状不連続部（板厚補強）の限界ひずみ 図 3.2.2(1)-32 溶接部を想定した解析モデル 図 3.2.2(1)-33 溶接形状による影響（ミーゼス応力） 図 3.2.2(1)-34 溶接部の継手面の食違い+溶接材料の影響（ミーゼス応力） 図 3.2.2(1)-35 溶接部の継手面の食違い+溶接材料の影響（相当塑性ひずみ） 図 3.2.2(1)-36 相当塑性ひずみのコンター図（1/4） 図 3.2.2(1)-37 相当塑性ひずみのコンター図（2/4） 図 3.2.2(1)-38 相当塑性ひずみのコンター図（3/4） 図 3.2.2(1)-39 相当塑性ひずみのコンター図（4/4） 図 3.2.2(1)-40 多軸度と応力集中の関係（溶接形状による影響） 図 3.2.2(1)-41 多軸度と応力集中の関係（溶接部の継手面の食違い+溶接材料の影響） 図 3.2.2(1)-42 最大主応力のコンター図（1/4） 図 3.2.2(1)-43 最大主応力のコンター図（2/4） 図 3.2.2(1)-44 最大主応力のコンター図（3/4） 図 3.2.2(1)-45 最大主応力のコンター図（4/4） 図 3.2.2(1)-46 巨大地震に関する検討（計算条件） 図 3.2.2(1)-47 巨大地震に関する検討（入力加速度） 図 3.2.2(1)-48 巨大地震に関する検討（検討結果） 図 3.2.2(1)-49 配管系モデル 図 3.2.2(1)-50 地震条件 図 3.2.2(1)-51 モード図（1/2） 図 3.2.2(1)-52 モード図（2/2） 図 3.2.2(1)-53 弾性応力評価結果 図 3.2.2(1)-54 応答変位 図 3.2.2(1)-55 応答加速度
xxvi 図 3.2.2(2)-1 破損モードマップの例（円筒形状の内圧荷重） 図 3.2.2(2)-2 破損モードマップの例（配管の地震荷重） 図 3.2.2(2)-3 RPV 下鏡を対象とした破損モードマップの具体例 図 3.2.2(2)-4 配管系の破損モードマップのイメージ例（崩壊のみ） 図 3.2.2(2)-5 配管要素（エルボ）の崩壊発生に関する破損モードマップの具体例 図 3.2.2(2)-6 平板の崩壊発生に関する破損モードマップの具体例 図 3.2.2(4)-1 信頼性評価手順 図 3.2.2(4)-2 SUS304 の 0.2%耐力 図 3.2.2(4)-3 0.2%耐力の推定値と実測値との関係 図 3.2.2(4)-4 SUS304 の引張り強さ 図 3.2.2(4)-5 引張り強さの推定値と実測値との関係 図 3.2.2(4)-6 0.2%耐力と引張り強さの温度依存性 図 3.2.2(4)-7 降伏点および引張り強さサンプルデータの正規確率紙プロット 図 3.2.2(4)-8 降伏点および引張り強さの母集団推定データ（SUS304）と 評価された規格化標準偏差 図 3.2.2(4)-9 降伏点（上）および引張り強さ（下）の母集団推定データ （SUS304）と評価された規格化標準偏差 図 3.2.2(4)-10 降伏点と引張り強さの相関 図 3.2.2(4)-11 降伏点と引張り強さの同時正規分布 図 3.2.2(4)-12 SUS304 の単調応力ひずみ曲線のばらつき特性（室温） 図 3.2.2(4)-13 SUS304 のクリープ破断強さ 図 3.2.2(4)-14 クリープ破断時間の推定値と実測値との関係 図 3.2.2(4)-15 SUS304 のクリープ破断強さ 図 3.2.2(4)-16 クリープ破断時間の推定値と実測値との関係 図 3.2.2(4)-17 SUS304 のクリープ破断強さ 図 3.2.2(4)-18 クリープ破断時間の推定値と実測値との関係 図 3.2.2(4)-19 SUS304 のクリープ破断強さ 図 3.2.2(4)-20 クリープ破断強さの母集団推定の対象データ（SUS304） 図 3.2.2(4)-21 クリープ破断強さサンプルデータの対数正規確率紙プロット 図 3.2.2(4)-22 クリープ破断強さの母集団推定データ（SUS304）と 評価された規格化対数標準偏差 図 3.2.2(4)-23 信頼性指標β の定義 図 3.2.2(4)-24 設計点（破壊点）X*と感度係数α*
xxvii 図 3.2.2(4)-25 部分安全係数法の概要 図 3.2.2(4)-26 破損圧力と円筒形状（半径板厚比）の関係 図 3.2.2(4)-27 温度および半径板厚比と信頼性指標の関係 図 3.2.2(4)-28 温度および半径板厚比と破損確率の関係 図 3.2.2(4)-29 標準正規空間における各条件に対する限界状態曲面 図 3.2.2(4)-30 弾性・塑性座屈圧力（無限長円管、半径板厚比=10、SUS304） 図 3.2.2(4)-31 信頼性に基づく破損評価線図（等破損確率曲線図）：半径板厚比＝10 図 3.2.2(4)-32 部分安全係数値 図 3.2.2(4)-33 寿命係数 FNの各サブファクターの確率分布 図 3.2.2(4)-34 寿命係数 FNの確率分布 図 3.2.2(4)-35 寿命係数 FNの不確実性を考慮した疲労曲線 図 3.2.2(4)-36 破断絞りφ および真破断延性 εf0の確率分布 図 3.2.2(4)-37 配管要素試験体形状 図 3.2.2(4)-38 入力変位負荷波形 図 3.2.2(4)-39 エルボ中央断面のひずみ評価位置 図 3.2.2(4)-40 評価位置におけるひずみ履歴 図 3.2.2(4)-41 変位負荷 20 サイクル終了時点（FEM 解析終了時点）での F 値の分布 図 3.2.2(4)-42 変位負荷 20 サイクル終了時点（FEM 解析終了時点）でのηの分布 図 3.2.2(4)-43 変位負荷 200 サイクル終了時点での F 値の分布 図 3.2.2(4)-44 変位負荷 200 サイクル終了時点でのηの分布 図 3.2.2(4)-45 変位負荷 400 サイクル終了時点での F 値の分布 図 3.2.2(4)-46 変位負荷 400 サイクル終了時点でのηの分布 図 3.2.2(4)-47 負荷変位サイクル数と疲労破損確率との関係 図 3.2.2(4)-48 各確率変数の平均値に対する疲労破損確率 Pf-F の感度 図 3.2.2(4)-49 各確率変数の変動係数に対する疲労破損確率 Pf-F の感度 図 3.2.2(4)-50 信頼性に基づく破損評価線図（等破損確率曲線図） 図 3.2.2(4)-51 部分安全係数値 図 3.3-1 LBB 思想 図 3.3-2 コーンルーフタンク 図 3.3-3 緊急遮断弁周りの相対強度 図 3.3-4 福島原子力発電所一号機の炉心配列(東電による) 図 3.3-5 中性子計装管 図 3.3-6 燃料被覆管最高表面温度 図 3.3-7 制御棒被覆管最高温度
xxviii 図 3.3-8 酸化反応による総水素発生量 図 3.3-9 燃料被覆管温度分布 図 3.3-10 制御棒被覆管温度分布 図 3.3-11 炉心溶融時刻 図 3.3-12 原子炉容器圧力 図 3.3-13 格納容器圧力
