Study on the separation distance in the HTGR hydrogen production system (GTHTR300C)

高温ガス炉水素製造システム(GTHTR300C)における離隔距離に関する検討

西原 哲夫 ; 國富 一彦 ; 村上 知行

Nishihara, Tetsuo; Kunitomi, Kazuhiko; Murakami, Tomoyuki

高温ガス炉水素製造システムにおいて、水素製造プラントは原子炉に近接されるため、水素漏えい事故に対する設計上の考慮が必要となる。配管破断時には高圧水素はジェットとして噴出するため、水素蒸気雲爆発に対する安全評価を実施するには、原子炉施設周りの水素の噴流拡散挙動を解析する必要がある。本検討においては、水素漏えい量,配管口径,障壁等の効果を調べることを目的として、STAR-CDを用いた解析により、拡散特性を評価した。水平移動距離を移流距離と定義し、それぞれのケースについて比較検討を行った。爆風圧力の評価は汎用的なマルチエネルギー法を用いた。爆発時の有効エネルギーは拡散解析の結果を元に算出した。水素ガスの移流拡散距離と爆風圧減衰距離を組合せたものを離隔距離として提案した。この方法を用いて、水素製造プラントと原子炉施設に離隔距離を最適化することができる。

An accidental release of hydrogen is the most important safety issues in the HTGR hydrogen production system because the hydrogen production plant is close to the reactor building. Evaluation of the hydrogen dispersion around the reactor building is necessary to perform the safety assessment against hydrogen explosion. Numerical analyses for diffusion using the STAR-CD are carried out to survey the effect of inventory, pipe diameter, existence of wall and so on. Maximum horizontal distance from the release point to the explosive hydrogen cloud is compared each other. Blast overpressure is evaluated by Multi-Energy Method. The available energy of explosion is calculated using the results of diffusion analysis. Coupling the numerical analyses of the hydrogen diffusion and the blast overpressure derives a precision separation distance between the hydrogen production plant and the HTGR. The plant layout of the HTGR hydrogen production system can be optimized by using this proposed method.