Small specimen test results and application of advanced models for fracture mechanics assessment of RPV integrity
Creators
- 1. AREVA NP GmbH (Germany)
- 2. VGB (DE)
- 3. e-on Kernkraft (DE)
- 4. VENE (DE)
- 5. EnBW (DE)
- 6. RWE (DE)
- 7. KKW Goesgen (DE)
Description
For the RPV (reactor pressure vessel) integrity assessment the transferability of specimen test results to components is of main importance. The international project TIMES (transferability of fracture toughness of irradiated materials to components and structures) is focussed on the transferability of fracture mechanical characteristics of irradiated materials to components or structures, in order to allow the quantification of differences between sample and component characteristics based on experiments and calculations. The studies were performed for the brittle and brittle-ductile regions of the material characteristics using specimens from original RPV materials in different conditions. Based on case studies the consequence of a component assessment with postulated defects are shown when specimen-related materials properties are used. Since it is not possible to prove the transferability for an RPV in detail, component-similar effects were investigated that allow in combination with numerical modelling to quantify the safety margin. Samples and experimental procedures were developed that simulated the real component situation. The effects of crack depth and multiaxial loads, relevant for real components, were investigated with these samples. A micromechanical model was developed based on the weakest link theory and the statistical failure probability; this model is used for the prediction of fracture toughness of samples and components with defects. For a component with postulated defects the safety margin was assessed using different methodologies, based on standard fracture mechanical samples, taking into account component specific aspects
Abstract (German)
Fuer die Bewertung der RDB-Integritaet ist die Uebertragbarkeit von Probenkennwerten auf Bauteile von grosser Bedeutung. Dazu wurde das Projekt ''TIMES'' - ein internationales Projekt zur Uebertragbarkeit von Bruchzaehigkeitskennwerten von bestrahlten Materialien auf Komponenten und Strukturen - durchgefuehrt, um anhand von Experimenten und Berechnungen Abstaende zwischen Proben- und Bauteilkennwerten zu quantifizieren und aufzuzeigen, welche Moeglichkeiten fuer die Uebertragbarkeit bestehen. Die Untersuchungen wurden fuer den sproed- und sproedduktilen Uebergangsbereich der Materialkennkurve durchgefuehrt. Sie beinhalten Versuche an original-RDB-Werkstoffen in verschiedenen Zustaenden. Anhand von Fallstudien wird gezeigt, welche Konsequenzen sich fuer eine Bauteilbewertung ergeben, wenn Materialkennwerte ermittelt an Proben fuer die Bewertung von Bauteilen mit postulierten Fehlern verwendet werden. In diesem Projekt wurde als Bauteil der Reaktordruckbehaelter betrachtet. Da es nicht moeglich ist, experimentell die volle Kette der Uebertragbarkeit Probe → RDB nachzuweisen, wurden in TIMES (Transferability of fracture toughness of irradiated materials to components and structures) verschiedene bauteilaehnliche Effekte untersucht, die es erlauben, zusammen mit den numerischen Modellen Sicherheitsabstaende zu quantifizieren. So wurden Proben entwickelt und Experimente durchgefuehrt, die bauteilaehnliche Situationen simulieren, wobei in TIMES spezifisches Augenmerk auf die Verwendung von original bestrahlten RDBWerkstoffen gerichtet wurde. Anhand der Proben wurden Einfluesse wie Risstiefe und mehrachsige Belastung untersucht, die fuer Fehler in Bauteilen relevant sind. Ferner wurden neben diesen Experimenten numerische Verfahren weiterentwickelt, die es erlauben, die Bruchzaehigkeiten der Proben und auch der Bauteile mit Fehlern vorherzusagen. Dazu wurde ein mikromechanisches Modell, basierend auf der weakest link Theorie und der statistischen Versagenswahrscheinlichkeit generiert und fuer die Vorhersagen herangezogen. Fuer ein Bauteil mit postulierten Fehlern wurde mittels verschiedener Methoden der Sicherheitsabstand aufgezeigt, der sich aus der Verwendung von Standard-Bruchmechanikproben und der Beruecksichtigung von bauteilspezifischen Aspekten ergibt. (orig.)Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Ergebnisse von Kleinproben und Anwendung von Modellansaetzen zur bruchmechanischen Bewertung der RDB-Integritaet
Publishing Information
- Imprint Title
- 34. MPA seminar 2008. Proceedings
- Imprint Pagination
- 985 p.
- Journal Page Range
- 23 p.
- ISSN
- 1861-5414
- Report number
- INIS-DE--0519
Conference
- Title
- 34. MPA seminar 2008
- Original Conference Title
- 34. MPA Seminar 2008
- Dates
- 9-10 Oct 2008
- Place
- Stuttgart (Germany)
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 40003917
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE; S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference, Numerical Data
- Descriptors DEI
- BIBLIS-3 REACTOR; BRITTLE-DUCTILE TRANSITIONS; CRACKS; EXPERIMENTAL DATA; FERRITIC STEELS; FINITE ELEMENT METHOD; FRACTURE MECHANICS; FRACTURE PROPERTIES; NUMERICAL ANALYSIS; PRESSURE VESSELS; RADIATION EFFECTS; REACTOR COMPONENTS; RESIDUAL STRESSES; SAFETY MARGINS; SAMPLE PREPARATION; SIMULATION; THERMAL SHOCK
- Descriptors DEC
- ALLOYS; CALCULATION METHODS; CARBON ADDITIONS; CONTAINERS; DATA; ENRICHED URANIUM REACTORS; INFORMATION; IRON ALLOYS; IRON BASE ALLOYS; MATHEMATICAL SOLUTIONS; MATHEMATICS; MECHANICAL PROPERTIES; MECHANICS; NUMERICAL DATA; NUMERICAL SOLUTION; POWER REACTORS; PWR TYPE REACTORS; REACTORS; STEELS; STRESSES; THERMAL REACTORS; TRANSITION ELEMENT ALLOYS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS
Optional Information
- Notes
- Imprint:Available as CD-ROM;34. MPA Seminar 2008. Vortraege