Effects of helium on separation characteristics of cryogenic distillation column cascade for fusion reactor

核融合炉用深冷蒸留塔カスケードの分離特性に及ぼすヘリウムの影響

木下 正弘

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ロスアラモスで開発された深冷蒸留塔カスケードをとり上げ、塔の分離特性に及ぼすヘリウムの影響を解析した。Column2が主に影響を受ける。カスケードへのフィールド中のヘリウムが1%なら、塔性能はコンデンサーの容量を増やすことによって確保でき、特にヘリウム分離器を設ける必要はないが、塔内径やコンデンサーの容量をより大きくすることを設計時に考慮しておかねばならない。5%のときは、コンデンサーの容量と操作圧力を2倍以上にしなければならない。そして、トップガス中のトリチウムのレベルコントロールは、大きな圧力上昇とリボイラーの液レベルの減少を伴うため、きわめて困難となる。一般に、ヘリウムが塔の動作性に及ぼす影響は、定常特性に及ぼす影響よりもはるかに大きく、カスケードへのフィールド中のヘリウムが1%を越えるときは、ヘリウム分離器が必ず必要であるものと考えられる。

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