Counter-permeation of deuterium and hydrogen through INCONEL 600

インコネル600中の重水素-水素対向透過

武田 哲明; 岩月 仁* 

Takeda, Tetsuaki; Iwatsuki, Jin*

高温工学試験研究炉(HTTR)に接続する水素製造システムにおいては、中間熱交換器や水蒸気改質器に使用されている高温耐熱材料中の水素同位体透過は重要な問題である。本研究では管の外側に存在する水素が重水素の透過量に及ぼす影響を調べることが目的である。管内の重水素の分圧が100Paより低く、外側の水素分圧が10kPaより高いとき、管外の水素分圧が増大すると重水素の透過量が減少した。対向透過における重水素透過量は、金属表面での水素,重水素,HD分子の平衡状態を考慮し、重水素拡散係数に対する効果係数を用いた解析により定量的に予測することができた。これより、HTTRの1次系から水素製造システムへ移行するトリチウム量は、改質器反応管内の高分圧水素の存在により、少なくすることができると予想できる。

The objective of this study is to investigate the effect of the existence of hydrogen in a pipe outside on the amount of permeated deuterium through the pipe. It was found that the amount of permeated deuterium decreases with increasing the partial pressure of hydrogen in the pipe outside when the partial pressure of deuterium in the pipe is lower than 100 Pa and that of hydrogen in the pipe outside is higher than 10 kPa. The amount of permeated deuterium on counter permeation was predicted quantitatively by using an effectiveness factor for diffusivity of deuterium in metals and by taking into account the equilibrium state for hydrogen, deuterium and HD molecules on the metal surface. From the results obtained in this study, it is supposed that the amount of tritium transferred from the primary circuit of the HTTR to the hydrogen production system will be reduced by the existence of high-pressure hydrogen in the catalyst pipe of the steam reformer.