Development of control technology for HTTR hydrogen production system with mock-up test facility; System controllability test for loss of chemical reaction

模擬試験装置によるHTTR水素製造システムの制御技術開発; 化学反応停止試験

大橋 弘史 ; 稲葉 良知  ; 西原 哲夫 ; 武田 哲明; 林 光二; 高田 昌二; 稲垣 嘉之

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

日本原子力研究開発機構では、高温核熱利用の有用性の実証を目的として、HTTRによる水素製造の実証試験を計画している。原子炉による水素製造を実現するための技術課題の一つとして、原子炉の運転に影響を与えない水素製造設備の制御技術開発が挙げられる。HTTR水素製造システムでは、2次ヘリウムガスループ中の化学反応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の変動を緩和し、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。蒸気発生器によるヘリウムガス温度変動緩和機能を確認するため、模擬試験装置を用いて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。試験の結果、化学反応停止時の化学反応器出口における約200C以上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以内に緩和できた。これにより、水素製造設備における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。

The Japan Atomic Energy Agency has been planning the demonstration test of hydrogen production with the High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR). In a HTTR hydrogen production system (HTTR-H2), it is required to control a primary helium temperature within an allowable value at a reactor inlet to prevent a reactor scram. A Cooling system for a secondary helium with a steam generator (SG) and a radiator is to be installed at the downstream of a chemical rector in a secondary helium loop in order to mitigate the thermal disturbance caused by the hydrogen production system. Prior to construction of HTTR-H2, the simulation test with a mock-up test facility has been carried out to establish the controllability on the helium temperature using the cooling system against the loss of chemical reaction. It was confirmed that the fluctuations of the helium temperature at chemical reactor outlet, more than 200 K, at the loss of chemical reaction could be successfully mitigated within the target of 10 K at SG outlet. A dynamic simulation code of the cooling system for the HTTR-H2 was verified with the obtained test data.