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確率的破壊力学を援用することにより、高速増殖炉における液体ナトリウムの高サイクルの温度変動に起因する熱疲労現象、いわゆるサーマルストライピング現象における原子炉構造部材の残存寿命に対する、確率論的見地からの理論的考察を行った。得られた主な結果は以下の通りである。
1.まず、液体ナトリウムの温度変動スペクトルが狭帯域型の場合について、熱疲労き裂のき裂長確率分布の時間変化、ならびに構造部材の残存寿命分布を解析的な形で導出することができた。さらに、応力緩和係数の概念を導入することにより、多数の縁き裂が存在する場合への確率モデルの拡張に成功した。
2.内表面温度の変動幅やスペクトル形状などが残存寿命分布に及ぼす影響を調べ、き裂進展のランダムな特性は、主に材質のランダム性に支配され、内表面温度のスペクトル形状にはほとんど影響を受けないことが明らかとなった。
3.き裂が多数存在する場合の定量的解析により、き裂間隔が短くなると応力緩和の効果が強く現れて残存寿命分布が長寿命側に移行すること、き裂個数の増加は寿命分布の短寿命側への移行を引き起こすが、個数が15を超えるあたりから寿命の短縮は頭打ちとなること、などを明らかとした。
4.温度変動スペクトルが広帯域型の場合について、応力拡大係数の局所的な期待値に着目した拡張手法を提案し、スペクトルのバンド幅の増加は残存寿命分布を短寿命側へ移行させることを明らかとした。以上のように、本手法が任意のスペクトル形状に対して適用可能であることを理論的に明らかとした点で、実用的意義が大きいと考えられる。
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