大阪府立大学大学院工学研究科航空宇宙海洋系専攻海洋システム工学分野の柴原正和准教授、日本原子力研究開発機構物質科学研究センターの秋田貢一ディビジョン長、発電設備技術検査協会溶接・非破壊検査技術センターの古川敬所長らの共同研究グループは、原子炉構造物の溶接部における応力腐食割れを抑制するための表面改質技術のひとつである「ショットピーニング工法(SP)」によって、発生する圧縮力を実用レベルで解析するシステムの開発に成功した。
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溶接部へのショットピーニング施工により、配管表面に圧縮力が導入されている様子 |
原子炉溶接部の長期安全性を確保するためには、応力腐食割れを防止することが重要だ。その防止策の1つに、部材表層に圧縮残量応力を導入し割れの発生を抑えるSPが用いられる。しかしこれまで、SPによって導入される圧縮残留応力や、そのプラント稼働期間中における持続性を予測する手法はなかった。
そこで本研究グループは、「理想化陽解放有限解析手法」にSPの力学モデルを組み込むことで、圧縮残留応力とその持続性を実用レベルで予測できる解析システムの開発に初めて成功した。本研究成果は、原子炉溶接部における応力腐食割れ発生リスクの低減に有効であり、波及効果として、SPが適用されている船舶や橋梁などの溶接構造物や自動車の機械部品などの開発期間短縮や強度信頼性向上への貢献が期待される。
本研究は、文部科学省国家課題対応型研究開発推進事業「英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業」により実施された「原子力発電機器における応力改善工法の長期安全性評価のための基盤技術開発」(研究代表者:原子力機構秋田貢一氏)の成果の一部。研究成果は、Welding in the World誌2017年5月号に掲載された。
