Isotope effect of hydrogen rapidly supplied from the metal storage bed

金属トリチウム貯蔵ベッドから急速供給された水素の同位体効果

林 巧; 鈴木 卓美; 洲 亘; 山西 敏彦

Hayashi, Takumi; Suzuki, Takumi; Shu, Wataru; Yamanishi, Toshihiko

ITERのトリチウム貯蔵供給設備においては、DT燃料の同位体比をいかに制御するかが、安定した最適な運転のための鍵となる課題の1つである。基本的には、水素-金属系での平衡圧には、大きな同位体効果(PHPDPT)があるが、ITERのトリチウム貯蔵設備の条件下で真空ポンプにより急速供給した水素の同位体組成に関する情報は非常に少ない。したがって、その急速供給した水素の同位体組成を調べるため、ITERの1/10スケールの貯蔵ベッドとスクロールポンプを用い、温度(573K623K)と初期貯蔵時の水素同位体組成(H:D=1:99:1)をパラメーターとして一連の急速供給実験を実施した。水素同位体組成はインラインの質量分析計で連続的に計測した。本論文では、これらの結果をまとめ、その同位体効果について議論する。また、その同位体比の効率的な制御手法についても、ベッドの設計条件がより優しくなる方向で議論する。

In the tritium Storage and Delivery System (SDS) of ITER, how to control the isotope balance of DT fuel is one of the key issues for the stable and optimum operation. Basically, the equilibrium pressure of hydrogen-metal system has large isotope effect such as PH PD PT, however, there is only a limited data of the isotope composition of hydrogen mixture, which is supplied rapidly from the storage bed by a vacuum pump under ITER/SDS conditions. Therefore, in order to investigate the isotope composition of supplied hydrogen gases, a series of rapid supply experiments was performed using a 1/10 ITER scale ZrCo bed with a scroll pump as functions of bed temperature (573 K 623 K) and isotope composition of hydrogen mixture stored initially (H:D = 1:9 9:1). The isotope composition was measured by in-line mass spectrometer during continuous hydrogen supply. In this paper, the above results are summarized and the isotope effect is discussed. The effective way to control the isotope balance of DT fuel is also discussed with more moderate SDS design conditions.