再処理施設の高レベル廃液蒸発乾固事故での凝縮器を想定した事故対処策のリスク低減効果に係る実機解析

Analysis of risk reduction effect of supposed steam condenser implementation as accident measure for accident of evaporation to dryness by boiling of reprocessed high level liquid waste

吉田 一雄 ; 玉置 等史 ; 桧山 美奈*

Yoshida, Kazuo; Tamaki, Hitoshi; Hiyama, Mina*

再処理施設の過酷事故の一つである高レベル放射性廃液貯槽の冷却機能喪失による蒸発乾固事故では、沸騰により廃液貯槽から発生する硝酸-水混合蒸気とともにルテニウム(Ru)の揮発性の化学種が放出される。そのための事故対処策の一つとして貯槽から発生する混合蒸気を積極的に凝縮する凝縮器の設置案が示されている。この事故対策では、硝酸蒸気の拡散防止、Ruの除去率の向上などが期待できる。本報では、実規模の仮想的な再処理施設を対象に凝縮器を設けて施設内での蒸気及びRuの移行挙動の模擬を試行した。模擬解析では、MELCORを用いて施設内の熱流動解析を行い、得られた熱流動状態を境界条件として硝酸、窒素酸化物等の化学挙動を解析するSCHERNコードを用いてRuの定量的な移行挙動を模擬した。解析から、凝縮器による蒸気拡散防止及びRuの除去効率の向上効果を定量的に分析するとともに、凝縮器の解析モデル上の課題を明らかにすることができた。

An accident of evaporation to dryness by boiling of high level liquid waste (HLLW) is postulated as one of the severe accidents caused by the loss of cooling function at a fuel reprocessing plant. In this case, volatile radioactive materials, such as ruthenium (Ru) are released from the tanks with water and nitric-acid mixed vapor into atmosphere. An idea has been proposed to implement a steam condenser as an accident countermeasure. This measure is expected to prevent nitric acid steam diffusing in facility building and to increase gaseous Ru trapping ratio into condensed water. A simulation study has been carried out with a hypothetical typical facility building to analyze the efficiency of steam condenser. In this study, SCHERN computer code simulates chemical behaviors of Ru in nitrogen oxide, nitric acid and water mixed vapor based on the conditions obtained from simulation with thermal-hydraulic computer code MELCOR. The effectiveness of steam condenser has been analyzed quantitively in preventing mixed vapor diffusion and gaseous Ru trapping effect. Some issues to be solved in analytical model has been also clarified in this study.