Experimental and analytical study on chemical reaction loss accident with a mock-up model of HTTR hydrogen production system

HTTR水素製造システムの模擬試験装置を用いた化学反応停止時におけるシステム制御特性試験及び解析結果

大橋 弘史 ; 西原 哲夫 ; 武田 哲明; 前田 幸政; 佐藤 博之  ; 稲葉 良知  ; 林 光二; 高田 昌二; 稲垣 嘉之

Ohashi, Hirofumi; Nishihara, Tetsuo; Takeda, Tetsuaki; Maeda, Yukimasa; Sato, Hiroyuki; Inaba, Yoshitomo; Hayashi, Koji; Takada, Shoji; Inagaki, Yoshiyuki

原研では、高温核熱利用の有用性の実証を目的として、HTTRと水素製造設備との接続技術の開発を進めている。接続技術に関する技術課題の一つとして、原子炉への熱外乱抑制が挙げられる。HTTR水素製造システムでは、2次ヘリウムガスループ中の水蒸気改質器下流に設置した蒸気発生器を用いて、中間熱交換器戻り2次ヘリウムガス温度変動を緩和し、水素製造設備に起因する原子炉スクラムを回避する設計としている。本試験では、蒸気発生器によるヘリウムガス熱外乱抑制効果を確認することを目的として、HTTR水素製造システムの1/30スケールの規模を有する模擬試験装置を用い、水素製造設備の異常を想定した化学反応停止試験を行った。本試験の結果、化学反応停止時の水蒸気改質器出口における189Cのヘリウムガス温度上昇に対し、蒸気発生器出口においてヘリウムガス温度変動を目標とする10C以内に緩和でき、化学反応停止の異常時においても、原子炉をスクラムさせることなく、原子炉の運転を継続できる見通しを得た。また、解析コードによる解析結果は、実験結果とよく一致した。

Japan Atomic Energy Research Institute has been developing a hydrogen production system coupling with the High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR). In the design of a HTTR hydrogen production system, a steam generator (SG) is installed at the downstream of a steam reformer (SR) as a thermal absorber to keep the secondary helium gas temperature within an allowable value at an intermediate heat exchanger inlet to prevent a reactor scram. Prior to construction of it, a mock-up model test facility, approximately 1/30-scale model of the HTTR hydrogen production system, was fabricated and simulation test on chemical reaction loss accident has been carried out to investigate the mitigation of thermal disturbance using SG. It was confirmed that fluctuation of helium gas temperature could be mitigated within a target range from -10 to 10C at SG outlet, whereas SR outlet helium gas temperature increased 189 C, and numerical analysis results agree well with experimental results.