| 1.事象発生の状況 |
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伊方発電ヌソ第3号機(定格電気出力890MW)は、定汗アト竢o力一定運サモ中のところ、平成こハ6年3月9オ」9時57分頃、1ハヲ冷却材メレンプへの封水注入系統の流量低ムケを示す信号が発信した。このとき、充てんメレンプ3マタを点検中の保修員が、当該メレンプの封水部から1ハヲ冷却水が漏えいしていることを確認したため、直ちユ�充てんメレンプ3B(予備メレンプ)を起動し、当該メレンプを停止した。
その後、充てんメレンプ3マタを点検したヌ゙果、3月15オ」、メレンプ主軸が軸端部から2枚目の羽根車(第7段)のスプリットリング溝部で折損していることを確認した。
スワた、補助アヲ屋タケ気筒ガスモニホアの指示値が一時的ユ�上昇したが、発電ヌソ周辺ユ�設置しているモニホアリングメレストユ�は有意イ熾マ動はイ烽ュ、本事象ユ�よる外部への放射ヒモの影響はイ烽ゥった。 |
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| 2.調査ヌ゙果 |
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| (1)状況調査ヌ゙果(図1) |
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外観目視点検等のヌ゙果、メレンプ主軸が軸端部から2枚目の羽根車(第7段)のスプリットリング溝部軸端側で折損していた。スワた、継手側封水部のメカニカルシールユ�割れ、軸受部の油切り付近の変色、フィンの変形、主軸ジャーナル部の摺動痕等が認められた。
メレンプ主軸より羽根車を取り外し、折損個ヌソを除くスプリットリング溝部の浸ツァ探ヘ芟沚クを実施したヌ゙果、有意イ燻w示は認められイ烽ゥった。 |
| (2)破面等調査ヌ゙果(図2) |
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調査のヌ゙果、破面が平坦で、粒内割れおよびシローチマーク等が観察されたことから、主軸のき裂は、低キリ力高サイクル疲労ユ�よるものと判断した。イ烽ィ、材料・製作・施工調査では異常はイ烽ゥった。 |
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| [主イ熹j面調査ヌ゙果] |
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破断部は、軸方向ユ�対してほぼヤテ直、破面は全体ユ�ほぼ平坦であり、起点部ユ�は疲労破壊ユ�特有のシローチマークが認められた。 |
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最終破断部と推定される延性破壊した部分が、き裂Aから約180°の位置ユ�1箇ヌソ認められた。 |
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起点部および最終破断部を除く破面では、粒界および粒内割れが混在した破面が認められた。 |
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起点部ユ�は、ストライエーションは認められず低キリ力高サイクル疲労破壊ユ�特徴的イ燉ア内割れが認められた。 |
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2箇ヌソの起点部(き裂A,B)ユ�おいて、材料欠陥、顕著イ煖@械加工ヘ苴凾ヘ認められイ烽ゥった。 |
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| (3)疲労発生の調査 |
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折損部の形状、接触痕の有無、運サモユ�ムァる履歴等を調査し、疲労要ウ。とイ烽驍謔、イ熾マ動キリ力発生の有無を確認した。 |
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a. |
第7段スプリットリング溝部のモヲ定を実施したヌ゙果、溝部コーナの曲率半径が設計値0.8ウセウセであるのユ�対し、験闔闡、(破断部の反対側)溝部のR止スワりの曲率半径は0.3〜0.6ウセウセ程度であった。このことから、折損部ユ�おいても同フ�ユ�曲率半径が小さくイ烽チていたものと推定され、当該部ユ�キリ力が集中しやすくイ烽チていた可ヒモ性がある。(図3) |
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b. |
第7段スプリットリングの詳細調査のヌ゙果、当該リングの軸端側の面ユ�接触痕が認められたことから、羽根車エモ嵌時ユ�温められた主軸がマ瘴kし、スプリットリングと主軸の接触ユ�よる溝部へのキリ力発生の可ヒモ性がある。(図3) |
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テヌ. |
起運サモ記録を確認したヌ゙果、定期検査時ユ�体積制御ホアンクを大気開放状態ユ�して充てんメレンプの運サモが行われていた。この場合、ソ�ニマシ�フローラインユ�設置されている流量制限オリフィス出口の圧力が低ムケし、空気の気泡が発生、この気泡が充てんメレンプユ�流れ込み、第1段羽根車での流体力のヌ繝塔oランスユ�よる機械的イ熕U動が発生する可ヒモ性がある。(図4) |
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| 3.損ヘ范vウ。の推定 |
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調査のヌ゙果で抽出した疲労要ウ。から、高サイクル疲労ユ�よるき裂の発生・進展ユ�ついて評価した。 |
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(1)き裂の発生要ウ。(図5) |
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a. |
スプリットリング溝部コーナのR止スワりへのキリ力集中
R止スワりの最小曲率半径を0.3ウセウセとしてキリ力集中ムァ数を3ハヲ元FEM解析ユ�よりモ�出したヌ゙果、キリ力集中ムァ数は、曲率半径設計値(0.8ウセウセ)の場合ユ�比べて1.25〜1.76倍であった。 |
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b. |
スプリットリングと主軸の接触ユ�よる発生キリ力
第7段スプリットリングの軸端側の面ユ�接触痕があり、当該スプリットリングを介して溝部ユ�荷フ�が作用していたものと考えられる。
この荷フ�を、羽根車エモ嵌グリップ力相当とチッ定し、評価したヌ゙果、第7段スプリットリング溝部の発生キリ力は128アキ/ウセウセ2であった。 |
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テヌ. |
定期検査時の体積制御ホアンク大気開放時の気泡流れ込みユ�よる発生キリ力
第1段羽根車での流体力のヌ繝塔oランスユ�よって起こる機械的イ熕U動ユ�よる発生キリ力を評価したヌ゙果、第7段スプリットリング溝部で大きイ犢リ力とイ烽閨A発生キリ力は238アキ/ウセウセ2であった。 |
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d. |
発生キリ力および疲労強度評価
通常のメレンプの運サモユ�より発生するキリ力ユ�加え、上記a〜テヌを考慮し、各段のスプリットリング溝部の発生キリ力を評価した。そのヌ゙果、第7段スプリットリング溝部の平均キリ力は185アキ/ウセウセ2、変動キリ力は279アキ/ウセウセ2とイ烽閨A設計値を上回る過大イ犢リ力が発生することが確認されたことから、体積制御ホアンク大気開放時の充てんメレンプ運サモ時ユ�、溝部表面ユ�き裂が発生する可ヒモ性がある。
イ烽ィ、その他の段のスプリットリング溝部の発生キリ力では、大気開放時でもき裂は生じイ烽「ことが分かった。 |
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(2)き裂の進展評価(図5) |
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a. |
定期検査時のき裂の進展
上記(1)dユ�てモ�定したキリ力が、その後の定期検査中ユ�おける体積制御ホアンク大気開放時の充てんメレンプ運サモユ�伴いスプリットリング溝部ユ�加わり、き裂が最終シローチマークの深さである7.6ウセウセスワで進展したものと推定される。 |
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b. |
通常運サモ中のき裂の進展
き裂の深さと、疲労き裂が進展する限界の変動キリ力を解析したヌ゙果、き裂の晴レさが7.6ウセウセユ�達すれば、スプリットリング溝部ユ�10アキ/ウセウセ2の変動キリ力が加わると、き裂が誓ア展する。
一方、充てんメレンプの通常運サモユ�より第7段スプリットリング溝部ユ�発生するキリ力は10アキ/ウセウセ2であった。したがって、き裂の深さが7.6ウセウセユ�達すると、充てんメレンプの通常運サモユ�より発生するキリ力ユ�よっても、き裂が進展するものと推定された。
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| 4.事象発生の推定原ウ。 |
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| (1) |
工場での製作段階ユ�おいて、第7段スプリットリング溝部コーナのR止まりの曲率半径が小さく、応力集中係数が大きい状態で製作されるとともに、当該部スプリットリングと主軸の接触により、溝部に応力が発生したと推定される。これに加えて、定期検査時における体積制御タンクを大気開放にした状態での当該ポンプの運転によって第7段スプリットリング溝部に発生した応力により疲労限度を超えたため、き裂が発生したと推定される。 |
| (2) |
その後の定期検査ユ�おいて、同フ�のメカニズシ�ユ�よりき裂が徐々ユ�進展した。前回第7回定期検査終了後の通常運サモ状態とイ烽チた時点スワでユ�、き裂が大きくイ烽チたことから、プラント通常運サモ中のメレンプ運サモでもき裂が進展して、最終的ユ�主軸が破断したと推定される。 |
| (3) |
主軸折損ユ�より、主軸(継手側)が移動し、継手側封水部を損ヘ艪ウせ、1ハヲ冷却水の漏えいユ�至ったものと推定される。 |
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| 5.その他のメレンプの調査 |
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| (1)充てんメレンプ3A,3B |
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充てんメレンプ3A,3Bの製造履歴、運サモ・保守状況、ノ繩ヌ系統等ユ�ついて調査を実施したヌ゙果、製造履歴調査ユ�より、3A,3Bのローホア振れ計モヲ値は、3マタユ�比べスソめて小さく良好であったことイ烽ヌから、3A,3Bユ�ついては、スプリットリング溝部への過大イ犢リ力は発生していイ烽「と考えられる。
| スワた、今回の事象は、 |
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スプリットリング溝部コーナのR止スワりへのキリ力集中 |
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スプリットリングと主軸の接触ユ�よる発生キリ力 |
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定期検査時の体積制御ホアンク大気開放時の気泡流れ込みユ�よる発生キリ力 |
の3つの厳しい条ノ�がフ�畳したため、発生したものである。
以上のことから、3A,3Bユ�ついては、同フ�の事象の発生可ヒモ性は低いと考えられる。
イ烽ィ、充てんメレンプ3A,3Bの監視強化を行っており、運サモ時の異常兆候を速やかユ�検知し、万一兆候が認められれば、直ちユ�充てんメレンプを停止することとしていることから、今回と同フ�イ燻柾ロユ�よる環境への放射性物質の放出はイ烽「。 |
| (2)その他メレンプ |
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伊方1,2号機の充てんメレンプは形式が異イ烽閨A同フ�の事象は発生しイ烽「。スワた、充てんメレンプ以外の安全上フ�要イ默レンプ等ユ�ついても、今回事象の3つの発生要ウ。がフ�畳するおそれのあるメレンプはイ烽「。 |
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| 6.対 策 |
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| (1)&イヤイ�イ�ア�; |
充てんメレンプ3マタの主軸は予備品と取りセ蛯ヲる。 |
| (2)&イヤイ�イ�ア�; |
充てんメレンプの運サモユ�ついては、必ず体積制御ホアンクを加圧した状態で運サモすることとし、内規の改定を行う。 |
| (3) |
充てんメレンプ3A、3Bユ�ついては、念のため、主軸の改良および製作段階ユ�おける品質管カーの強化を行ったうえ、ハヲ回定期検査終了スワでユ�順ハヲ取りセ蛯ヲる。イ烽ィ、それスワでの間は、電流、振動等の運サモ監視強化を継続し、安全運サモユ�万全を期す。 |
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