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Safety studies on hydrogen production system with a high temperature gas-cooled reactor

高温ガス炉水素製造システムの安全性に関する研究

武田 哲明

Takeda, Tetsuaki

高温ガス炉の一次冷却系配管が破断した場合には、破断口から空気が浸入し、黒鉛構造物が酸化する可能性がある。本論文では、配管破断事故時の空気浸入現象に関する実験と解析結果、及び空気浸入防止方法を述べる。黒鉛酸化反応による各成分気体の濃度,混合気体密度及び空気の自然循環流発生時間に関する数値解析結果は実験結果とよく一致した。HTTRに接続する水素製造システムはHTTRの10MWの核熱を用いて、熱化学法ISプロセスによる水素製造が可能である。HTTR水素製造システムは世界で初めて原子炉に接続するシステムであり、このため、数値解析コードの開発と安全審査に必要な中間熱交換器内の水素同位体透過に関する基礎データを取得した。ここでは、ハステロイXRの水素及び重水素透過係数についても報告する。

A primary-pipe rupture accident is one of the design-basis accidents of a High-Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR). When the primary-pipe rupture accident occurs, air is expected to enter the reactor core from the breach and oxidize in-core graphite structures. This paper describes an experiment and analysis of the air ingress phenomena and the method for the prevention of air ingress into the reactor during the primary-pipe rupture accident. The numerical results are in good agreement with the experimental ones regarding the density of the gas mixture, the concentration of each gas species produced by the graphite oxidation reaction and the onset time of the natural circulation of air. A hydrogen production system connected to the High-Temperature Engineering Test Reactor (HTTR) is being designed to be able to produce hydrogen by themo-chemical Iodine-Sulfur process, using a nuclear heat of 10 MW supplied by the HTTR. The HTTR hydrogen production system is first connected to a nuclear reactor in the world; hence a permeation test of hydrogen isotopes through heat exchanger is carried out to obtain detailed data for safety review and development of analytical codes. This paper also describes an overview of the hydrogen permeation test and permeability of hydrogen and deuterium of Hastelloy XR.

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