窒素注入後ナトリウム燃焼残渣の炭酸ガス安定化条件確認確証実験; Run-F9-1,Run-F9-2

Conclusive Experimental Study of Prevention Measures Against Sodium Combustion Residuum Reignition; Run-F9-1, Run-F9-2

石川 浩康 ; 大野 修司  ; 宮原 信哉  

Ishikawa, Hiroyasu; Ohno, Shuji; Miyahara, Shinya

液体金属ナトリウムを冷却材として用いる原子炉において、ナトリウムが空気雰囲気中に漏えいし、燃焼するような事故の場合に、その燃焼を抑制あるいは停止させるための一つの手段として窒素ガス雰囲気とすることが考えられる。しかし、ナトリウムの燃焼を窒素ガスにより途中で停止させた場合、未燃焼ナトリウムを含む燃焼残渣が室温まで冷却するのを待って再び空気雰囲気とすると瞬時に再着火することがある。そこで、本試験研究においては、再着火防止のために湿り炭酸ガスで安定化する方法に関して確証試験を実施した。 実験は、FRAT-1試験装置を用い、ナトリウム漏えい燃焼時の空気中湿分濃度および安定化確認のための湿分濃度条件だけを変更して2回実施した。まず、約2.5kgのナトリウムを空気中に漏えいさせ、そのナトリウム燃焼を途中で窒素ガスにより停止させた。次に、燃焼残渣を窒素ガス雰囲気のまま冷却し、炭酸ガス濃度が4%、湿分濃度が6000vppm、酸素が3%の窒素ガスベースの混合ガスを用いて燃焼残渣を安定化(炭酸化)処理した。最後に燃焼残渣を再び空気雰囲気にさらしても再着火しないことを確認した。これらにより、本試験研究で確立した湿り炭酸ガスによる安定化の方法が有効であることを確認できた。

Nitrogen gas can be an extinguisher or a mitigating material in the case of sodium leak and fire accident in an air atmosphere, which may occur at a liquid metal cooled nuclear power plant. However, sodium combustion residuum sometimes reignites in the air atmosphere even at room temperature when it was produced by nitrogen gas injection to the burning sodium. Then, in this study we executed conclusive experiments of prevention measures against sodium combustion residuum reignition by a mixture of carbon-dioxide (C0 sub2) gas, humidity and nitrogen gas. The experiments were carried out with the FRAT-1 test equipment; the humidity conditions were changed in air which were used to sodium combustion atmosphere and exposure air for confirmation of prevented combustion residue reignition. First of all, the sodium of about 2.5kg was leaked in air atmosphere, and next, the sodium combustion was stopped by nitrogen gas injection. Next, the combustion residuum was cooled in the nitrogen atmosphere, and then the combustion residuum was exposed to atmosphere of carbon-dioxide (4%); humidity (6000vppm); oxygen (3%)-nitrogen (based gas) mixture. It was confirmed that the combustion residuum was not reignition even if exposed to the air atmosphere again at the end of experiment. We had confirmed that the prevention measures against sodium combustion residuum reignition to establish by this research were effective.