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JP7210366B2 - Nondestructive evaluation method and nondestructive evaluation system - Google Patents
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JP7210366B2 - Nondestructive evaluation method and nondestructive evaluation system - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、非破壊評価方法および非破壊評価システムに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to nondestructive evaluation methods and nondestructive evaluation systems.

40年超える原子力発電プラントの運転においては、圧力容器の中性子照射脆化評価による健全性担保が求められる。現在、脆化評価は予測と実測の両面から行われている。予測は、照射により金属組織中に形成される脆化因子である溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度、低合金鋼の化学組成、照射速度、照射時間などの関数である脆化予測式により行われている。一方、実測は、原子炉内に設置された監視試験片を破壊試験に供することで行われている。しかし、運転開始時に設置された試験片数が40年運転相当分であったことから、将来、監視試験片の数が不足することが懸念されている。その解決策として、超微小硬さ試験により脆化度合いを評価することで、測定に伴う試験片の損傷を最小限に抑える方法、超音波を用いて脆化度合いを非破壊で評価する方法などが知られている。 In the operation of a nuclear power plant for more than 40 years, it is required to ensure the soundness by neutron irradiation embrittlement evaluation of the pressure vessel. Currently, embrittlement assessment is performed from both prediction and actual measurements. The prediction is performed using an embrittlement prediction formula that is a function of the number density of solute atom clusters and dislocation loops, which are embrittlement factors formed in the metal structure by irradiation, the chemical composition of the low-alloy steel, the irradiation rate, and the irradiation time. It is On the other hand, the actual measurement is performed by subjecting a monitoring test piece installed in the nuclear reactor to a destructive test. However, since the number of test pieces installed at the start of operation was equivalent to 40 years of operation, there is concern that the number of monitoring test pieces will be insufficient in the future. As a solution to this problem, a method to minimize the damage to the test piece due to measurement by evaluating the degree of embrittlement using an ultra-micro hardness test, and a method to evaluate the degree of embrittlement non-destructively using ultrasonic waves. etc. are known.

特許第5562726号公報Japanese Patent No. 5562726 特開平11-248691号公報JP-A-11-248691

原子炉構造材の監視試験方法(JEAC4201-2007) 一般社団法人日本電気協会Surveillance Test Method for Reactor Structural Materials (JEAC4201-2007) Japan Electric Association 電力中央研究所報告 軽水炉圧力容器鋼材の照射脆化予測法の式化に関する研究-照射脆化予測法の開発- 一般財団法人電力中央研究所Report of the Central Research Institute of Electric Power Industry: Study on Formulation of Irradiation Embrittlement Prediction Method for Light Water Reactor Pressure Vessel Steel -Development of Irradiation Embrittlement Prediction Method- Central Research Institute of Electric Power Industry

脆化予測式の入力値となる溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度評価を行うためには、監視試験片から観察試料を作製する必要があるため、監視試験片が損傷を受ける。また、超微小硬さ試験による評価方法では測定後の試験片表面に圧痕が残るため、同一箇所での再測定が不可能となる。一方、超音波による評価方法では、評価後の試験片に損傷は生じないが、脆化因子である溶質原子クラスターおよび転位ループを分離して評価することができないため、脆化予測式への入力値となる溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度を得ることができない。試験片に損傷を与えることなく、溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度を分離して評価したいという要望がある。 In order to evaluate the number density of solute atom clusters and dislocation loops, which are the input values of the embrittlement prediction formula, it is necessary to prepare observation specimens from the monitoring specimens, and the monitoring specimens are damaged. In addition, in the evaluation method using the ultra-microhardness test, indentations remain on the surface of the test piece after measurement, making re-measurement at the same location impossible. On the other hand, in the ultrasonic evaluation method, although no damage occurs in the specimen after evaluation, it is not possible to separate and evaluate the solute atom clusters and dislocation loops, which are embrittlement factors. Values for the number density of solute atom clusters and dislocation loops cannot be obtained. There is a desire to separately evaluate the number density of solute atom clusters and dislocation loops without damaging the specimen.

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、金属材料中に形成された脆化因子を非破壊で評価することができる非破壊評価技術を提供することを目的とする。 The embodiments of the present invention have been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a non-destructive evaluation technique capable of non-destructively evaluating embrittlement factors formed in metal materials. do.

本発明の実施形態に係る非破壊評価方法は、金属材料の物性値の変化に基づいて前記金属材料における中性子照射脆化による脆化因子を評価する工程を含み、電気特性値および磁気特性値を含む少なくとも2種類の前記物性値の変化に基づいて前記脆化因子を評価するものであり、前記電気特性値は、電気抵抗率であり、前記磁気特性値は、交流磁化測定により評価される角型比であり、前記金属材料は、監視試験片とアーカイブ用材料とを含み、前記監視試験片は、原子炉を収容する圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記原子炉の運転開始時に前記圧力容器の内部に設置されるものであり、前記アーカイブ用材料は、前記圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記圧力容器の内部には設置されず、中性子の照射を受けない場所で保管されるものであり、前記脆化因子を評価するときに前記監視試験片を前記圧力容器の内部から取り出し、前記監視試験片および前記アーカイブ用材料から取得される前記物性値に基づいて、前記圧力容器の前記中性子照射脆化による前記脆化因子の評価を行い、前記脆化因子の評価後に前記監視試験片を前記圧力容器の内部に再設置するA non-destructive evaluation method according to an embodiment of the present invention includes a step of evaluating an embrittlement factor due to neutron irradiation embrittlement in a metal material based on changes in physical property values of the metal material, and an electrical property value and a magnetic property value The embrittlement factor is evaluated based on changes in at least two of the physical properties including The metal material includes a monitoring test piece and an archival material, and the monitoring test piece is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when manufacturing the pressure vessel containing the nuclear reactor. , which is installed inside the pressure vessel when the reactor starts operating, and the archive material is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when the pressure vessel is manufactured, and is used for the pressure vessel. It is not installed inside and is stored in a place where it is not irradiated with neutrons, and when evaluating the embrittlement factor, the monitoring test piece is taken out from the pressure vessel, and the monitoring test piece and Based on the physical property values obtained from the archive material, the embrittlement factor due to the neutron irradiation embrittlement of the pressure vessel is evaluated, and after the embrittlement factor is evaluated, the monitoring test piece is placed inside the pressure vessel. to be re-installed .

本発明の実施形態により、金属材料中に形成された脆化因子を非破壊で評価することができる非破壊評価技術が提供される。 An embodiment of the present invention provides a nondestructive evaluation technique that can nondestructively evaluate embrittlement factors formed in metal materials.

第1実施形態の非破壊評価システムを示すブロック図。1 is a block diagram showing the nondestructive evaluation system of the first embodiment; FIG. 第1実施形態の非破壊評価方法を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a non-destructive evaluation method according to the first embodiment; 第2実施形態の非破壊評価システムを示すブロック図。The block diagram which shows the nondestructive evaluation system of 2nd Embodiment. 第2実施形態の非破壊評価方法を示すフローチャート。8 is a flowchart showing a non-destructive evaluation method according to the second embodiment;

(第1実施形態)
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第1実施形態の非破壊評価方法および非破壊評価システムについて図1から図2を用いて説明する。
(First embodiment)
The present embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the nondestructive evaluation method and nondestructive evaluation system of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

図1の符号1は、第1実施形態の非破壊評価システムである。この非破壊評価システム1は、原子力発電プラントにおいて原子炉を収容する圧力容器を構成する材料の評価を行うために用いられる。なお、原子力発電プラントの一例としては、沸騰水型原子炉(BWR)がある。 Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes the nondestructive evaluation system of the first embodiment. This non-destructive evaluation system 1 is used to evaluate materials that constitute a pressure vessel that houses a nuclear reactor in a nuclear power plant. An example of a nuclear power plant is a boiling water reactor (BWR).

圧力容器は、原子炉で発生する中性子が長年に亘って照射される。そのため、圧力容器には、中性子照射に基づく脆化が生じる。この圧力容器の中性子照射脆化の度合を、非破壊評価システム1を用いて評価する。なお、圧力容器のみならず、原子力発電プラントを構成するその他の部材の中性子照射脆化の度合を、非破壊評価システム1を用いて評価しても良い。 The pressure vessel is irradiated for many years by neutrons generated in the nuclear reactor. Therefore, embrittlement occurs in the pressure vessel due to neutron irradiation. A non-destructive evaluation system 1 is used to evaluate the degree of neutron irradiation embrittlement of this pressure vessel. The nondestructive evaluation system 1 may be used to evaluate the degree of neutron irradiation embrittlement of not only the pressure vessel but also other members constituting the nuclear power plant.

圧力容器は、分解および交換が不可能な部材である。そのため、原子力発電プラントの運転開始時に予め多数の監視試験片(金属材料)が圧力容器の内部に設置され、中性子の照射に曝されるようになっている。これらの監視試験片は、圧力容器を製造したときの材料と、同一の組成および熱処理により製造されている。つまり、監視試験片は、圧力容器を形成する金属材料に対応している。 A pressure vessel is a member that cannot be disassembled and replaced. Therefore, a large number of monitoring specimens (metallic materials) are installed inside the pressure vessel in advance at the start of operation of the nuclear power plant, and are exposed to neutron irradiation. These monitoring specimens are manufactured with the same composition and heat treatment as the material from which the pressure vessel was manufactured. That is, the monitoring test strip corresponds to the metallic material forming the pressure vessel.

さらに、圧力容器を製造したときの材料と、同一の組成および熱処理により製造されたアーカイブ用材料(金属材料)がある。このアーカイブ用材料は、圧力容器を形成する金属材料に対応している。なお、アーカイブ用材料は、圧力容器の内部には設置されず、中性子の照射を受けない場所で保管される。 Furthermore, there are archive materials (metallic materials) manufactured by the same composition and heat treatment as the materials used to manufacture the pressure vessel. This archival material corresponds to the metal material forming the pressure vessel. Archival materials are not placed inside the pressure vessel and are stored in a place where they are not exposed to neutron irradiation.

本実施形態では、監視試験片およびアーカイブ用材料から取得される物性値に基づいて、圧力容器の中性子照射脆化による脆化因子の評価を行う。なお、以下の説明では、監視試験片およびアーカイブ用材料を金属材料と称する。 In this embodiment, embrittlement factors due to neutron irradiation embrittlement of pressure vessels are evaluated based on physical property values obtained from monitoring test pieces and archival materials. In the following description, the monitoring test piece and archival material are referred to as metal materials.

なお、アーカイブ用材料を中性子照射前の金属材料とみなす。一方、監視試験片を中性子照射後の金属材料とみなす。これら中性子の照射量が異なる金属材料の物性値の変化量により、金属材料の中性子照射脆化の評価を行うことができる。 In addition, archive materials are regarded as metal materials before neutron irradiation. On the other hand, the surveillance specimen is regarded as a metallic material after neutron irradiation. The neutron irradiation embrittlement of the metal material can be evaluated based on the amount of change in the physical properties of the metal material with different neutron irradiation doses.

なお、中性子照射期間、つまり、圧力容器に設置されていた期間が異なる複数の監視試験片を用いても良い。例えば、中性子照射期間が第1期間(例えば、10年)である物性値と、中性子照射期間が第1期間よりも長い第2期間(例えば、20年)である物性値とに基づいて、金属材料の脆化因子を評価しても良い。なお、第1期間は、中性子照射期間が全く無いこと、つまり、中性子照射期間がゼロ(例えば、0年)であることを含む。 A plurality of monitoring specimens having different neutron irradiation periods, ie, periods of being installed in the pressure vessel, may be used. For example, based on the physical property value that the neutron irradiation period is the first period (e.g., 10 years) and the physical property value that is the second period (e.g., 20 years) that is longer than the first period, the metal The embrittlement factor of the material may be evaluated. Note that the first period includes no neutron irradiation period at all, that is, the neutron irradiation period is zero (for example, 0 years).

圧力容器を形成する金属材料は、低合金鋼である。なお、低合金鋼とは、鉄に含まれるAl、B、Co、Cr、Cu、La、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Pb、S、Se、Siなどの所定の合金元素の合計量が5%以下の合金鋼のことである。 The metal material forming the pressure vessel is low alloy steel. The low-alloy steel is the total amount of predetermined alloying elements such as Al, B, Co, Cr, Cu, La, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, S, Se, and Si contained in iron. is 5% or less of alloy steel.

本実施形態では、中性子照射に伴う低合金鋼の物性値変化を評価することにより、金属材料の組織中に形成された脆化因子の数密度を非破壊で評価する。特に、中性子照射を受けた圧力容器の低合金鋼に対応する金属材料に本実施形態を適用することで、金属材料の組織中に形成された脆化因子である溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度を非破壊で評価することができる。 In this embodiment, the number density of embrittlement factors formed in the structure of the metal material is non-destructively evaluated by evaluating changes in the physical properties of the low-alloy steel due to neutron irradiation. In particular, by applying this embodiment to metal materials corresponding to low-alloy steel for pressure vessels that have been irradiated with neutrons, the number of solute atom clusters and dislocation loops, which are embrittlement factors, formed in the structure of the metal material Density can be evaluated non-destructively.

監視試験片を破壊せずに測定するだけで評価が行えるため、圧力容器の内部から取り出した監視試験片であれば、評価後に圧力容器の内部へ再設置することが可能となる。さらに、評価した溶質原子クラスターおよび転位ループの数密度を脆化予測式の入力値とすることで、脆化量の指標となる延性脆性遷移温度などの変化量を評価することが可能となる。なお、脆化予測式は、電力中央研究所などの研究機関が定めているものを用いる(例えば、非特許文献1、2参照)。 Since evaluation can be performed simply by measuring the monitoring test piece without destroying it, if the monitoring test piece is removed from the inside of the pressure vessel, it can be reinstalled inside the pressure vessel after evaluation. Furthermore, by using the evaluated number densities of solute atom clusters and dislocation loops as input values for the embrittlement prediction formula, it is possible to evaluate the amount of change in the ductile embrittlement transition temperature, which is an index of embrittlement. Note that the embrittlement prediction formula used is defined by research institutes such as the Central Research Institute of Electric Power Industry (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

本実施形態では、少なくとも2種類の物性値の変化に基づいて脆化因子を評価する。このようにすれば、溶質原子クラスターと転位ループとを含む少なくとも2種類の脆化因子の評価を行うことができる。 In this embodiment, the embrittlement factor is evaluated based on changes in at least two physical property values. In this way, at least two types of embrittlement factors can be evaluated, including solute atom clusters and dislocation loops.

また、物性値は、電気特性値、磁気特性値、硬さのうちの少なくともいずれかを含む。このようにすれば、金属材料を破壊せずにその物性値を取得することができる。 Also, the physical property value includes at least one of an electrical property value, a magnetic property value, and hardness. By doing so, it is possible to acquire the physical property values of the metal material without destroying it.

また、電気特性値は、電気抵抗率である。このようにすれば、金属材料から非破壊で電気特性値の取得をすれば良いため、その取得作業を容易に行うことができる。 Also, the electrical property value is the electrical resistivity. In this way, the electrical characteristic values can be obtained from the metal material in a non-destructive manner, so that the obtaining work can be easily performed.

また、磁気特性値は、交流磁化測定により評価される角型比である。このようにすれば、金属材料から非破壊で磁気特性値の取得をすれば良いため、その取得作業を容易に行うことができる。なお、磁気特性値には、保磁力、飽和磁束密度、残留磁束密度、透磁率なども含まれる。 Also, the magnetic characteristic value is a squareness ratio evaluated by AC magnetization measurement. In this way, the magnetic characteristic value can be obtained from the metal material in a non-destructive manner, so that the obtaining work can be easily performed. The magnetic property values also include coercive force, saturation magnetic flux density, residual magnetic flux density, magnetic permeability, and the like.

また、脆化因子は、溶質原子クラスターおよび転位ループを含む。このようにすれば、中性子照射脆化の主要因である溶質原子クラスターおよび転位ループの評価を行うことができる。 Embrittlement factors also include solute atom clusters and dislocation loops. In this way, solute atom clusters and dislocation loops, which are the main factors of neutron irradiation embrittlement, can be evaluated.

また、金属材料は、低合金鋼である。このようにすれば、中性子を最も多く照射される圧力容器に用いられている低合金鋼の評価を行うことができる。 Also, the metal material is low alloy steel. In this way, it is possible to evaluate low-alloy steels used in pressure vessels that are most frequently irradiated with neutrons.

次に、非破壊評価システム1のシステム構成を図1に示すブロック図を参照して説明する。 Next, the system configuration of the nondestructive evaluation system 1 will be described with reference to the block diagram shown in FIG.

非破壊評価システム1は、非破壊測定装置2と評価装置3と備える。非破壊測定装置2は、金属材料の物性値を測定する。評価装置3は、非破壊測定装置2で測定した物性値に基づいて金属材料の脆化因子の評価を行う。 A nondestructive evaluation system 1 includes a nondestructive measurement device 2 and an evaluation device 3 . The nondestructive measuring device 2 measures physical properties of metal materials. The evaluation device 3 evaluates the embrittlement factor of the metal material based on the physical property values measured by the nondestructive measurement device 2 .

本実施形態の非破壊評価システム1の評価装置3は、CPU、ROM、RAM、HDDなどのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の非破壊評価方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。 The evaluation device 3 of the non-destructive evaluation system 1 of this embodiment has hardware resources such as a CPU, ROM, RAM, and HDD. It consists of a computer implemented using Furthermore, the nondestructive evaluation method of this embodiment is implemented by causing a computer to execute a program.

評価装置3は、メイン制御部4と情報入力部5と物性値取得部6と脆化因子評価部7と表示出力部8とを備える。これらは、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。 The evaluation device 3 includes a main control unit 4 , an information input unit 5 , a physical property value acquisition unit 6 , a fragility factor evaluation unit 7 and a display output unit 8 . These are implemented by executing programs stored in the memory or HDD by the CPU.

メイン制御部4は、非破壊評価システム1を統括的に制御する。 The main control unit 4 controls the nondestructive evaluation system 1 in an integrated manner.

情報入力部5は、評価装置3を使用する使用者の操作に応じて所定の情報が入力される。この情報入力部5には、マウスまたはキーボードなどの入力装置が含まれる。つまり、これら入力装置の操作に応じて所定の情報が情報入力部5に入力される。 Predetermined information is input to the information input unit 5 according to the operation of the user who uses the evaluation device 3 . The information input unit 5 includes an input device such as a mouse or keyboard. That is, predetermined information is input to the information input unit 5 according to the operation of these input devices.

物性値取得部6は、非破壊測定装置2が測定した金属材料の物性値を取得する。つまり、物性値取得部6は、物性値を取得する工程を実行する。なお、物性値の記憶を行っても良い。 The physical property value acquiring unit 6 acquires the physical property values of the metal material measured by the nondestructive measuring device 2 . In other words, the physical property value acquisition unit 6 executes a step of acquiring physical property values. Incidentally, physical property values may be stored.

脆化因子評価部7は、金属材料の物性値の変化に基づいて金属材料における中性子照射脆化による脆化因子を評価する。つまり、脆化因子評価部7は、脆化因子を評価する工程を実行する。 The embrittlement factor evaluation unit 7 evaluates embrittlement factors of metal materials due to neutron irradiation embrittlement based on changes in physical property values of the metal materials. That is, the embrittlement factor evaluation unit 7 executes a process of evaluating embrittlement factors.

表示出力部8は、脆化因子評価部7の評価結果、例えば、脆化因子の数密度の計算結果を出力する制御を行う。 The display output unit 8 performs control to output the evaluation result of the embrittlement factor evaluation unit 7, for example, the calculation result of the embrittlement factor number density.

本実施形態の非破壊評価システム1には、評価結果の出力を行うディスプレイなどの表示装置が含まれる。つまり、表示出力部8は、ディスプレイに表示される画像の制御を行う。なお、ディスプレイはコンピュータ本体と別体であっても良いし、一体であっても良い。さらに、ネットワークを介して接続される他のコンピュータが備えるディスプレイに表示される画像の制御を表示出力部8が行っても良い。 The non-destructive evaluation system 1 of this embodiment includes a display device such as a display for outputting evaluation results. That is, the display output unit 8 controls the image displayed on the display. The display may be separate from the computer main body, or may be integrated with the computer main body. Furthermore, the display output unit 8 may control the image displayed on the display of another computer connected via the network.

なお、本実施形態では、表示装置としてディスプレイを例示するが、その他の態様であっても良い。例えば、プロジェクタを用いて情報の表示を行っても良い。さらに、紙媒体に情報を印字するプリンタをディスプレイの替りとして用いても良い。つまり、表示出力部8が制御する対象としてプロジェクタまたはプリンタが含まれても良い。 In addition, although a display is exemplified as a display device in the present embodiment, other modes may be used. For example, information may be displayed using a projector. Furthermore, a printer that prints information on a paper medium may be used as an alternative to the display. That is, the target controlled by the display output unit 8 may include a projector or a printer.

次に、第1実施形態の非破壊評価システム1が実行する非破壊評価処理について図2のフローチャートを用いて説明する。なお、図1に示すブロック図を適宜参照する。 Next, nondestructive evaluation processing executed by the nondestructive evaluation system 1 of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the block diagram shown in FIG. 1 will be referred to as appropriate.

図2に示すように、まず、ステップS11において、非破壊評価システム1の非破壊測定装置2は、金属材料の物性値の測定を行う。 As shown in FIG. 2, first, in step S11, the nondestructive measurement device 2 of the nondestructive evaluation system 1 measures physical property values of the metal material.

次のステップS12において、非破壊評価システム1の評価装置3の物性値取得部6は、非破壊測定装置2が測定した金属材料の物性値を取得する。例えば、物性値1、物性値2、…、物性値n、を取得する。ただし、n≧1とする。つまり、1種類以上の物性値を取得する。 In the next step S<b>12 , the physical property value acquisition unit 6 of the evaluation device 3 of the nondestructive evaluation system 1 acquires the physical property values of the metal material measured by the nondestructive measurement device 2 . For example, physical property value 1, physical property value 2, . . . , physical property value n are acquired. However, n≧1. That is, one or more physical property values are acquired.

次のステップS13において、脆化因子評価部7は、取得された物性値に基づいて脆化因子の数密度計算を行う。ここで、脆化因子の数密度を次の数式1を用いて計算する。 In the next step S13, the embrittlement factor evaluation unit 7 performs number density calculation of embrittlement factors based on the obtained physical property values. Here, the number density of the embrittlement factor is calculated using Equation 1 below.

Figure 0007210366000001
Figure 0007210366000001

ここで、
は、脆化因子jの数密度(j=1,2,…,m)、
(x,x,…,x)は、中性子照射後の金属材料の物性値i(i=1,2,…,n)、
ij(x)は、脆化因子jの形成に伴う物性値iの変化量(i=1,2,…,n、j=1,2,…,m)、
は、中性子照射前の金属材料の物性値i(i=1,2,…,n)、
である。
ただし、n≧m≧1である。
here,
x j is the number density of embrittlement factor j (j = 1, 2, ..., m),
P i (x 1 , x 2 ,..., x m ) is the physical property value i (i=1, 2,..., n) of the metal material after neutron irradiation,
q ij (x j ) is the amount of change in the physical property value i due to the formation of the embrittlement factor j (i=1, 2, . . . , n, j=1, 2, . . . , m);
si is the physical property value i of the metal material before neutron irradiation (i = 1, 2, ..., n),
is.
However, n≧m≧1.

金属材料に対する非破壊評価によって得られる1種類以上の物性値i(i=1,2,…,n)に関して、中性子照射前の金属材料(例えば、アーカイブ用材料)の物性値をsに代入し、中性子照射後の金属材料(例えば、監視試験片)の物性値をP(x,x,…,x)に代入する。qij(x)は、x(j=1,2,…,m)の関数であるため、数式1を連立して解くことで、脆化因子jの数密度が得られる。 For one or more physical property values i (i = 1, 2, ..., n) obtained by non-destructive evaluation of the metallic material, substitute the physical property value of the metallic material (for example, archive material) before neutron irradiation into si Then, the physical property values of the metal material (for example, the monitoring test piece) after neutron irradiation are substituted for P i (x 1 , x 2 , . . . , x m ). Since q ij (x j ) is a function of x j (j=1, 2, .

次のステップS14において、表示出力部8は、脆化因子の数密度の計算結果の出力を行う。そして、処理を終了する。 In the next step S14, the display output unit 8 outputs the calculation result of the number density of embrittlement factors. Then, the process ends.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態の非破壊評価システム1Aおよび非破壊評価方法について図3から図4を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a nondestructive evaluation system 1A and a nondestructive evaluation method according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.

まず、第2実施形態の非破壊評価システム1Aのシステム構成を図3に示すブロック図を参照して説明する。 First, the system configuration of the nondestructive evaluation system 1A of the second embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG.

第2実施形態の評価装置3Aは、メイン制御部4と情報入力部5と関係式作成部9と係数決定部10と物性値取得部6と脆化因子評価部7と機械特性評価部11と表示出力部8とを備える。これらは、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。 The evaluation apparatus 3A of the second embodiment includes a main control unit 4, an information input unit 5, a relational expression creation unit 9, a coefficient determination unit 10, a physical property value acquisition unit 6, a brittleness factor evaluation unit 7, and a mechanical property evaluation unit 11. and a display output unit 8 . These are implemented by executing programs stored in the memory or HDD by the CPU.

関係式作成部9は、脆化因子数密度と物性値の関係式の作成を行う。つまり、関係式作成部9は、関係式を作成する工程を実行する。 The relational expression creating unit 9 creates a relational expression between the embrittlement factor number density and the physical property value. In other words, the relational expression creation unit 9 executes the step of creating the relational expression.

係数決定部10は、関係式作成部9にて作成された関係式中の係数の決定を行う。つまり、係数決定部10は、係数を決定する工程を実行する。 The coefficient determination unit 10 determines coefficients in the relational expression created by the relational expression creation unit 9 . That is, the coefficient determination unit 10 executes the process of determining coefficients.

機械特性評価部11は、脆化因子評価部7が算出した脆化因子に基づいて金属材料の機械特性を評価する。つまり、機械特性評価部11は、金属材料の機械特性を評価する工程を実行する。このようにすれば、金属材料の具体的な脆化を把握することができる。なお、機械特性は、例えば、延性脆性遷移温度である。なお、延性脆性遷移温度とは、金属材料の破壊形態が延性破壊の領域から脆性破壊の領域に移る温度を示す。このようにすれば、金属材料が温度低下によって延性を失い、脆性が現れて脆くなる温度を把握することができる。 The mechanical property evaluation unit 11 evaluates mechanical properties of the metal material based on the embrittlement factor calculated by the embrittlement factor evaluation unit 7 . That is, the mechanical property evaluation unit 11 executes a step of evaluating the mechanical properties of the metal material. In this way, specific embrittlement of the metal material can be grasped. The mechanical property is, for example, the ductile-brittle transition temperature. The ductile-brittle transition temperature is the temperature at which the fracture mode of a metal material shifts from the ductile fracture region to the brittle fracture region. By doing so, it is possible to grasp the temperature at which the metal material loses ductility due to a decrease in temperature and becomes brittle.

次に、第2実施形態の非破壊評価システム1Aが実行する非破壊評価処理について図4のフローチャートを用いて説明する。なお、図3に示すブロック図を適宜参照する。 Next, nondestructive evaluation processing executed by the nondestructive evaluation system 1A of the second embodiment will be described using the flowchart of FIG. Note that the block diagram shown in FIG. 3 will be referred to as appropriate.

第2実施形態は、前述の第1実施形態の脆化因子数密度と物性値の関係式である数式1のqij(x)が既知でない場合の実施形態である。また、物性値2の例として、交流磁化測定により得られる残留磁束密度と飽和磁束密度の比である角型比を評価する。なお、両者は、どちらから評価してもよい。また、脆化因子は、溶質原子クラスターおよび転位ループの2種類である。 The second embodiment is an embodiment in which q ij (x j ) in Equation 1, which is the relational expression between the embrittlement factor number density and the physical property value in the first embodiment, is not known. Further, as an example of the physical property value 2, the squareness ratio, which is the ratio of the residual magnetic flux density and the saturated magnetic flux density obtained by AC magnetization measurement, is evaluated. In addition, you may evaluate both from whichever. There are also two types of embrittlement factors: solute atom clusters and dislocation loops.

図4に示すように、まず、ステップS21において、非破壊評価システム1Aの評価装置3Aの関係式作成部9は、脆化因子数密度と物性値の関係式を作成する。 As shown in FIG. 4, first, in step S21, the relational expression creation unit 9 of the evaluation device 3A of the nondestructive evaluation system 1A creates a relational expression between the embrittlement factor number density and the physical property value.

次のステップS22において、係数決定部10は、関係式作成部9にて作成された関係式中の係数(比例係数)の決定を行う。 In the next step S22, the coefficient determining unit 10 determines the coefficient (proportionality coefficient) in the relational expression created by the relational expression creating unit 9. FIG.

次のステップS23において、非破壊評価システム1Aの非破壊測定装置2は、金属材料の物性値の測定を行う。 In the next step S23, the nondestructive measurement device 2 of the nondestructive evaluation system 1A measures physical property values of the metal material.

次のステップS24において、物性値取得部6は、非破壊測定装置2が測定した金属材料の物性値を取得する。 In the next step S24, the physical property value acquiring unit 6 acquires the physical property values of the metal material measured by the nondestructive measuring device 2. FIG.

次のステップS25において、脆化因子評価部7は、取得された物性値に基づいて脆化因子の数密度計算を行う。 In the next step S25, the embrittlement factor evaluation unit 7 performs number density calculation of embrittlement factors based on the obtained physical property values.

次のステップS26において、表示出力部8は、脆化因子の数密度の計算結果の出力を行う。 In the next step S26, the display output unit 8 outputs the calculation result of the number density of embrittlement factors.

次のステップS27において、機械特性評価部11は、脆化因子評価部7が算出した脆化因子の数密度の計算結果を脆化予測式へ入力して計算を行う。 In the next step S27, the mechanical property evaluation unit 11 inputs the calculation result of the number density of the embrittlement factor calculated by the embrittlement factor evaluation unit 7 into the embrittlement prediction formula and performs calculation.

次のステップS28において、機械特性評価部11は、脆化予測式の計算結果に基づいて金属材料の機械特性を評価する。 In the next step S28, the mechanical property evaluation unit 11 evaluates the mechanical properties of the metal material based on the calculation result of the embrittlement prediction formula.

次のステップS29において、表示出力部8は、機械特性評価部11の金属材料の機械特性の評価結果の出力を行う。そして、処理を終了する。 In the next step S<b>29 , the display output unit 8 outputs the evaluation result of the mechanical properties of the metal material of the mechanical property evaluation unit 11 . Then, the process ends.

次に、関係式作成部9、係数決定部10、物性値取得部6、脆化因子評価部7および機械特性評価部11が、前述のステップにて実行する具体的な計算態様について説明する。 Next, specific calculation modes executed by the relational expression creation unit 9, the coefficient determination unit 10, the physical property value acquisition unit 6, the embrittlement factor evaluation unit 7, and the mechanical property evaluation unit 11 in the above steps will be described.

前述の第1実施形態に示す通り、異なる種類の脆化因子は、それぞれ独立して物性値に影響を与える。その影響は、各々の数密度に比例するため、前述の数式1は、比例係数a,b,c,dを用いて次の数式2のように表すことができる。 As shown in the first embodiment described above, different types of embrittlement factors independently affect physical property values. Since the effect is proportional to each number density, Equation 1 above can be expressed as Equation 2 below using proportionality coefficients a, b, c, and d.

Figure 0007210366000002
Figure 0007210366000002

ここで、
xは、溶質原子クラスターの数密度、
yは、転位ループの数密度、
R(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の電気抵抗率、
は、中性子照射前の低合金鋼の電気抵抗率、
M(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の角型比、
は、中性子照射前の低合金鋼の角型比、
である。
here,
x is the number density of solute atom clusters,
y is the number density of dislocation loops,
R (x, y) is the electrical resistivity of the low alloy steel after neutron irradiation;
r 0 is the electrical resistivity of the low alloy steel before neutron irradiation,
M (x, y) is the squareness ratio of the low alloy steel after neutron irradiation,
m 0 is the squareness ratio of the low alloy steel before neutron irradiation,
is.

これらの比例係数は、圧力容器を形成する材料と同一の組成および熱処理により製造された低合金鋼の監視試験片、または、圧力容器の製造時のアーカイブ用材料に対して、熱時効処理および電子線照射をそれぞれ実施し、溶質原子クラスターおよび転位ループをそれぞれ単独で形成させた上で、電気抵抗率および角型比を評価することによって、求めることができる。 These proportionality factors are for monitoring specimens of low-alloy steel manufactured with the same composition and heat treatment as the material forming the pressure vessel, or for archival material during the manufacture of the pressure vessel, thermal aging and electronic It can be determined by performing radiation irradiation, forming solute atom clusters and dislocation loops independently, and then evaluating the electrical resistivity and squareness ratio.

一例として、表1に示す組成および表2に示す熱処理条件で製造された低合金鋼の比例係数の求め方を示す。表1は、対象とする低合金鋼の組成を示す。表2は、対象とする低合金鋼の熱処理条件を示す。 As an example, how to obtain the proportionality factor of low alloy steel manufactured under the composition shown in Table 1 and the heat treatment conditions shown in Table 2 will be shown. Table 1 shows the composition of the target low-alloy steel. Table 2 shows the heat treatment conditions of the target low alloy steel.

Figure 0007210366000003
Figure 0007210366000003

Figure 0007210366000004
Figure 0007210366000004

例えば、低合金鋼への熱時効処理によって銅を主成分とする6.4・10~2.7・10nm程度の体積の溶質原子クラスターを1.2・1022個/mの数密度で形成させる場合に、電気抵抗率は-2.6・10-1μΩ・cm変化するとともに、角型比は5.1・10-3変化する。 For example, by thermal aging treatment of low alloy steel, 1.21022 solute atom clusters with a volume of about 6.4104 to 2.7105 nm3 mainly composed of copper are formed. , the electrical resistivity changes by −2.6·10 −1 μΩ·cm and the squareness ratio changes by 5.1·10 −3 .

また、電子線照射によって直径が数nm~10数nm程度の格子間原子型の転位ループを1.0・1020個/mの数密度で形成させる場合には、電気抵抗率は6.6・10-1μΩ・cm変化するとともに、角型比は1.9・10-3変化する。 Further, when interstitial-type dislocation loops with a diameter of several nanometers to ten and several nanometers are formed by electron beam irradiation at a number density of 1.0·10 20 /m 3 , the electric resistivity is 6.0. The squareness ratio changes by 1.9·10 −3 with a change of 6·10 −1 μΩ·cm.

よって、それぞれの物性値の変化量をそれぞれの脆化因子の数密度で除することで、a=-2.2・10-23、b=6.6・10-21、c=4.3・10-25、d=1.9・10-23が得られる。 Therefore, by dividing the amount of change in each physical property value by the number density of each embrittlement factor, a = -2.2 10 -23 , b = 6.6 10 -21 , c = 4.3 ·10 −25 , d=1.9·10 −23 are obtained.

前述の比例係数を用いることで、物性値の変化量から脆化因子の数密度を推定することができる。 By using the aforementioned proportional coefficient, the number density of embrittlement factors can be estimated from the amount of change in the physical property value.

例えば、電気抵抗率および角型比が溶質原子クラスターの形成に伴い、それぞれX,Y変化したとすると、その数密度はX/a(=Y/c)と推定される。また、電気抵抗率および角型比が転位ループの形成に伴い、それぞれX,Y変化したとすると、その数密度はX/b(=Y/d)と推定される。なお、前述の低合金鋼に中性子照射を行う前の電気抵抗率はr=2.5・10(μΩ・cm)であり、角型比はm=7.4・10-1である。これらの値を数式2に代入すると、次の数式3を得る。 For example, if the electrical resistivity and squareness ratio change by X 1 and Y 1 with the formation of solute atom clusters, the number density is estimated to be X 1 /a (=Y 1 /c). If the electrical resistivity and the squareness ratio change by X 2 and Y 2 respectively due to the formation of dislocation loops, the number density is estimated to be X 2 /b (=Y 2 /d). The electrical resistivity of the low-alloy steel described above before neutron irradiation is r 0 =2.5·10 (μΩ·cm), and the squareness ratio is m 0 =7.4·10 -1 . . By substituting these values into Equation 2, the following Equation 3 is obtained.

Figure 0007210366000005
Figure 0007210366000005

ここで、
R(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の電気抵抗率、
M(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の角型比、
である。
here,
R (x, y) is the electrical resistivity of the low alloy steel after neutron irradiation;
M (x, y) is the squareness ratio of the low alloy steel after neutron irradiation,
is.

そして、中性子照射後の低合金鋼の電気抵抗率および角型比を非破壊評価した結果、以下の値が得られたとする。 Assume that the following values are obtained as a result of non-destructive evaluation of the electrical resistivity and squareness ratio of the low-alloy steel after neutron irradiation.

R(x,y)=2.9・10(μΩ・cm)
M(x,y)=8.0・10-1
R (x, y) = 2.9 10 (μΩ cm)
M(x,y)=8.0· 10-1

これらの値を数式3に代入して連立方程式を解くことで、x=9.8・1022、y=9.3・1020が得られる。そして、中性子照射により形成された溶質原子クラスターが9.8・1022個/mであり、転位ループの数密度が9.3・1020個/mであることが分かる。 By substituting these values into Equation 3 and solving the simultaneous equations, x=9.8·10 22 and y=9.3·10 20 are obtained. It can also be seen that the number of solute atom clusters formed by neutron irradiation is 9.8·10 22 /m 3 and the number density of dislocation loops is 9.3·10 20 /m 3 .

また、これらの値を脆化予測式の入力値とすることで、脆化量の指標となる延性脆性遷移温度などの変化量を評価することが可能となる。 Moreover, by using these values as input values for the embrittlement prediction formula, it is possible to evaluate the amount of change in the ductile embrittlement transition temperature, which is an index of embrittlement amount.

なお、数式2の比例係数a,b,c,dは、軽水炉の監視試験片を用いても求められる。一例として、軽水炉のn回目および(n+1)回目(nは自然数)の定期検査時に取り出した監視試験片を用いた比例係数の求め方を示す。k回目に取り出した監視試験片において、溶質原子クラスター数密度、転位ループ数密度、電気抵抗率、角型比が、それぞれx、y、R、Mである場合に、次の数式4が成り立つ。これを解くことで、比例係数a,b,c,dを求めることができる。 The proportionality coefficients a, b, c, and d in Equation 2 can also be obtained using light water reactor monitoring test pieces. As an example, a method of determining the proportionality coefficient using monitoring specimens taken out during the nth and (n+1)th (n is a natural number) periodical inspections of a light water reactor will be described. When the solute atom cluster number density, dislocation loop number density, electrical resistivity, and squareness ratio are x k , y k , R k , and M k in the monitoring specimen taken out k-th time, the following formula 4 holds. By solving this, the proportionality coefficients a, b, c, and d can be obtained.

Figure 0007210366000006
Figure 0007210366000006

ここで、
は、中性子照射前の監視試験片の電気抵抗率、
は、中性子照射前の監視試験片の角型比、
である。
here,
r 0 is the electrical resistivity of the monitoring specimen before neutron irradiation;
m 0 is the squareness ratio of the monitoring specimen before neutron irradiation,
is.

第2実施形態では、(n+2)回目以降の定期検査時に取り出す監視試験片を対象に、電気抵抗率および角型比を非破壊評価した結果を、数式2に代入して解くことで、監視試験片の溶質原子クラスター数密度および転位ループ数密度を非破壊で評価することができる。なお、n回目および(n+1)回目の定期検査時に取り出した監視試験片については、溶質原子クラスター数密度および転位ループ数密度を評価する際に破壊評価が必要となる。 In the second embodiment, the result of non-destructive evaluation of the electrical resistivity and squareness ratio of the monitoring test piece taken out during the (n+2)th and subsequent periodic inspections is substituted into Equation 2 and solved to perform the monitoring test. The solute atom cluster number density and dislocation loop number density of the piece can be evaluated non-destructively. Note that the monitoring specimens taken out during the nth and (n+1)th periodic inspections require destructive evaluation when evaluating the solute atom cluster number density and the dislocation loop number density.

本実施形態に係る非破壊評価方法および非破壊評価システムを第1実施形態から第2実施形態に基づいて説明したが、いずれか1の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。 The nondestructive evaluation method and the nondestructive evaluation system according to the present embodiment have been described based on the first embodiment and the second embodiment, but the configuration applied in any one embodiment is applied to the other embodiment. Alternatively, configurations applied in each embodiment may be combined.

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 In addition, in the flowchart of the present embodiment, each step is exemplified in a form in which each step is executed in series. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.

本実施形態のシステムは、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。 The system of this embodiment includes a dedicated chip, an FPGA (Field Programmable Gate Array), a GPU (Graphics Processing Unit), or a CPU (Central Processing Unit) processor such as a control device highly integrated, ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), external storage devices such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), display devices such as displays, and input devices such as mice or keyboards , and a communication interface. This system can be realized with a hardware configuration using a normal computer.

なお、本実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。 It should be noted that the program executed by the system of the present embodiment is pre-installed in a ROM or the like and provided. Alternatively, this program can be stored as an installable or executable file on a non-transitory computer-readable storage medium such as CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, flexible disk (FD), etc. may be stored and provided.

また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。 Also, the program executed by this system may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, downloaded via the network, and provided. In addition, this system can also be configured by combining separate modules that independently perform each function of the constituent elements and are interconnected by a network or a dedicated line.

なお、本実施形態では、沸騰水型原子炉(BWR:Boiling Water Reactor)に適用しているが、その他の態様であっても良い。例えば、改良型沸騰水型軽水炉(ABWR:Advanced Boiling Water Reactor)または加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)に本実施形態を適用しても良い。 In addition, although this embodiment is applied to a boiling water reactor (BWR: Boiling Water Reactor), it may be applied to other aspects. For example, the present embodiment may be applied to an advanced boiling water reactor (ABWR) or a pressurized water reactor (PWR).

なお、本実施形態では、軽水炉の圧力容器の評価を行っているが、その他の態様であっても良い。例えば、核燃料を冷却する冷却材としてのナトリウムなどの液体金属を用いる原子炉の原子炉容器の評価を行うために本実施形態を適用しても良い。 In addition, although the pressure vessel of the light water reactor is evaluated in this embodiment, other modes may be used. For example, the present embodiment may be applied to evaluate a reactor vessel of a nuclear reactor using liquid metal such as sodium as a coolant for cooling nuclear fuel.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、金属材料の物性値の変化に基づいて金属材料における中性子照射脆化による脆化因子を評価する工程を含むことにより、金属材料中に形成された脆化因子を非破壊で評価することができる。 According to at least one embodiment described above, embrittlement formed in the metal material is evaluated by including the step of evaluating the embrittlement factor due to neutron irradiation embrittlement in the metal material based on changes in the physical properties of the metal material. Transformation factors can be evaluated non-destructively.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1(1A)…非破壊評価システム、2…非破壊測定装置、3(3A)…評価装置、4…メイン制御部、5…情報入力部、6…物性値取得部、7…脆化因子評価部、8…表示出力部、9…関係式作成部、10…係数決定部、11…機械特性評価部。 1 (1A)... non-destructive evaluation system, 2... non-destructive measuring device, 3 (3A)... evaluation device, 4... main control unit, 5... information input unit, 6... physical property value acquisition unit, 7... embrittlement factor evaluation 8 Display output unit 9 Relational expression creation unit 10 Coefficient determination unit 11 Mechanical property evaluation unit.

Claims (10)

金属材料の物性値の変化に基づいて前記金属材料における中性子照射脆化による脆化因子を評価する工程を含
電気特性値および磁気特性値を含む少なくとも2種類の前記物性値の変化に基づいて前記脆化因子を評価するものであり、
前記電気特性値は、電気抵抗率であり、
前記磁気特性値は、交流磁化測定により評価される角型比であり、
前記金属材料は、監視試験片とアーカイブ用材料とを含み、
前記監視試験片は、原子炉を収容する圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記原子炉の運転開始時に前記圧力容器の内部に設置されるものであり、
前記アーカイブ用材料は、前記圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記圧力容器の内部には設置されず、中性子の照射を受けない場所で保管されるものであり、
前記脆化因子を評価するときに前記監視試験片を前記圧力容器の内部から取り出し、
前記監視試験片および前記アーカイブ用材料から取得される前記物性値に基づいて、前記圧力容器の前記中性子照射脆化による前記脆化因子の評価を行い、
前記脆化因子の評価後に前記監視試験片を前記圧力容器の内部に再設置する、
非破壊評価方法。
A step of evaluating an embrittlement factor due to neutron irradiation embrittlement in the metal material based on changes in physical property values of the metal material;
evaluating the embrittlement factor based on changes in at least two physical property values including electrical property values and magnetic property values;
The electrical property value is electrical resistivity,
The magnetic property value is a squareness ratio evaluated by AC magnetization measurement,
The metallic materials include surveillance test strips and archival materials;
The monitoring test piece is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when manufacturing the pressure vessel containing the nuclear reactor, and is installed inside the pressure vessel when the reactor starts operating,
The archival material is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when manufacturing the pressure vessel, is not installed inside the pressure vessel, and is stored in a place not exposed to neutron irradiation. ,
removing the monitoring specimen from the interior of the pressure vessel when evaluating the embrittlement factor;
Based on the physical property values obtained from the monitoring test piece and the archive material, the embrittlement factor due to the neutron irradiation embrittlement of the pressure vessel is evaluated,
Reinstalling the monitoring specimen inside the pressure vessel after evaluating the embrittlement factor;
Non-destructive evaluation method.
前記脆化因子の数密度を評価する、assessing the number density of said embrittlement factor;
請求項1に記載の非破壊評価方法。The nondestructive evaluation method according to claim 1.
前記脆化因子は、溶質原子クラスターおよび転位ループを含む、
請求項1または請求項に記載の非破壊評価方法。
said embrittlement factors comprise solute atom clusters and dislocation loops;
The nondestructive evaluation method according to claim 1 or 2 .
前記金属材料は、低合金鋼である、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非破壊評価方法。
The metal material is low alloy steel,
The nondestructive evaluation method according to any one of claims 1 to 3 .
前記脆化因子に基づいて前記金属材料の機械特性を評価する工程を含む、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非破壊評価方法。
evaluating mechanical properties of the metallic material based on the embrittlement factor;
The nondestructive evaluation method according to any one of claims 1 to 4 .
前記機械特性は、延性脆性遷移温度である、
請求項に記載の非破壊評価方法。
wherein the mechanical property is a ductile-brittle transition temperature;
The nondestructive evaluation method according to claim 5 .
中性子照射期間が第1期間である前記物性値と中性子照射期間が前記第1期間よりも長い第2期間である前記物性値とに基づいて前記脆化因子を評価する、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非破壊評価方法。
Evaluating the embrittlement factor based on the physical property value in which the neutron irradiation period is a first period and the physical property value in which the neutron irradiation period is a second period longer than the first period;
The nondestructive evaluation method according to any one of claims 1 to 6 .
前記脆化因子を評価する工程にて、前記脆化因子の数密度を次の数式を用いて計算する、
Figure 0007210366000007
ここで、
は、脆化因子jの数密度(j=1,2,…,m)、
(x,x,…,x)は、中性子照射後の金属材料の物性値i(i=1,2,…,n)、
ij(x)は、脆化因子jの形成に伴う物性値iの変化量(i=1,2,…,n、j=1,2,…,m)、
は、中性子照射前の金属材料の物性値i(i=1,2,…,n)、
である、
ただし、n≧m≧1である、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非破壊評価方法。
In the step of evaluating the embrittlement factor, the number density of the embrittlement factor is calculated using the following formula:
Figure 0007210366000007
here,
x j is the number density of embrittlement factor j (j = 1, 2, ..., m),
P i (x 1 , x 2 ,..., x m ) is the physical property value i (i=1, 2,..., n) of the metal material after neutron irradiation,
q ij (x j ) is the amount of change in the physical property value i due to the formation of the embrittlement factor j (i=1, 2, . . . , n, j=1, 2, . . . , m);
si is the physical property value i of the metal material before neutron irradiation (i = 1, 2, ..., n),
is
provided that n≧m≧1,
The nondestructive evaluation method according to any one of claims 1 to 7 .
前記脆化因子を評価する工程にて、前記脆化因子の数密度を次の数式を用いて計算する、
Figure 0007210366000008
ここで、
xは、溶質原子クラスターの数密度、
yは、転位ループの数密度、
R(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の電気抵抗率、
は、中性子照射前の低合金鋼の電気抵抗率、
M(x,y)は、中性子照射後の低合金鋼の角型比、
は、中性子照射前の低合金鋼の角型比、
である、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非破壊評価方法。
In the step of evaluating the embrittlement factor, the number density of the embrittlement factor is calculated using the following formula:
Figure 0007210366000008
here,
x is the number density of solute atom clusters,
y is the number density of dislocation loops,
R (x, y) is the electrical resistivity of the low alloy steel after neutron irradiation;
r 0 is the electrical resistivity of the low alloy steel before neutron irradiation,
M (x, y) is the squareness ratio of the low alloy steel after neutron irradiation,
m 0 is the squareness ratio of the low alloy steel before neutron irradiation,
is
The nondestructive evaluation method according to any one of claims 1 to 8 .
金属材料の物性値の変化に基づいて前記金属材料における中性子照射脆化による脆化因子を評価する脆化因子評価部を備え
前記脆化因子評価部が、電気特性値および磁気特性値を含む少なくとも2種類の前記物性値の変化に基づいて前記脆化因子を評価するものであり、
前記電気特性値は、電気抵抗率であり、
前記磁気特性値は、交流磁化測定により評価される角型比であり、
前記金属材料は、監視試験片とアーカイブ用材料とを含み、
前記監視試験片は、原子炉を収容する圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記原子炉の運転開始時に前記圧力容器の内部に設置されるものであり、前記脆化因子を評価するときに前記圧力容器の内部から取り出され、かつ前記脆化因子の評価後に前記圧力容器の内部に再設置されるものであり、
前記アーカイブ用材料は、前記圧力容器を製造したときの材料と同一の組成および熱処理により製造され、前記圧力容器の内部には設置されず、中性子の照射を受けない場所で保管されるものであり、
前記脆化因子評価部が、前記監視試験片および前記アーカイブ用材料から取得される前記物性値に基づいて、前記圧力容器の前記中性子照射脆化による前記脆化因子の評価を行う、
ように構成されている、
非破壊評価システム。
an embrittlement factor evaluation unit that evaluates embrittlement factors due to neutron irradiation embrittlement in the metal material based on changes in physical property values of the metal material ;
The embrittlement factor evaluation unit evaluates the embrittlement factor based on changes in at least two physical property values including an electrical property value and a magnetic property value,
The electrical property value is electrical resistivity,
The magnetic property value is a squareness ratio evaluated by AC magnetization measurement,
The metallic materials include surveillance test strips and archival materials;
The monitoring test piece is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when manufacturing the pressure vessel containing the nuclear reactor, and is installed inside the pressure vessel when the reactor is started to operate. removed from the interior of the pressure vessel when assessing the embrittlement factor and reinstalled within the interior of the pressure vessel after assessment of the embrittlement factor;
The archival material is manufactured by the same composition and heat treatment as the material used when manufacturing the pressure vessel, is not installed inside the pressure vessel, and is stored in a place not exposed to neutron irradiation. ,
The embrittlement factor evaluation unit evaluates the embrittlement factor due to the neutron irradiation embrittlement of the pressure vessel based on the physical property values obtained from the monitoring test piece and the archive material.
configured as
Nondestructive evaluation system.
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