Research program on tritium control methods in supercritical CO gas-cooled reactors

超臨界炭酸ガス冷却原子炉におけるトリチウム制御に関する研究計画

中村 博文; 磯部 兼嗣; 中道 勝

Nakamura, Hirofumi; Isobe, Kanetsugu; Nakamichi, Masaru

超臨界炭酸ガスを2次冷却系に使用する原子炉(SCCO原子炉)は、高い熱効率と安全性を備え持つ魅力的な原子炉システムであるが、冷却系へのトリチウム透過が多くなるため、トリチウム濃度を制御する必要がある。そのための2種類の研究開発、熱交換器からのトリチウム透過抑制に関する研究と炭酸ガス冷却系でのトリチウム濃度制御手法の確立に関する研究を行っている。トリチウムの透過抑制に関しては、JAEAで開発したトリチウム透過防止膜のSCCO環境での適用性を検証するものであり、透過防止膜とSCCOの共存性試験と、SCCOに浸積された透過防止膜の重水素透過抑制確証試験よりなる。SCCO中のトリチウム濃度制御に関しては、炭酸ガス中のトリチウムの存在化学形をトリチウム-炭酸ガスの自己放射化学反応試験により評価し、炭酸ガスからのトリチウムの有効な除去方法を評価するものである。これらの研究開発に関する実験装置を製作し、一部の試験を行った結果、100時間のSCCO (823K, 12.5MPa)への浸積後の透過防止膜の分析の結果、有意な欠損,化学変化等はなく、透過防止膜の健全性が損なわれないことが確認された。

Super critical carbon dioxide (SCCO) cooled reactor is attractive because of its higher thermal efficiency and low reactivity with the primary coolant. But, tritium permeation from primary coolant to the secondary coolant (SCCO) through the heat exchanger tubes will increase in this system, it is important to control tritium in the secondary coolant. JAEA has been investigated a research on the tritium control method in the SCCO cooling reactor. This program consists of two activities; those are development of the tritium permeation reduction coating through the heat exchanger tubes and development of tritium removal method from the SCCO. As to the permeation reduction, the glassy coating developed by JAEA as the tritium permeation reduction barrier for the water cooled fusion reactors are applied to the SCCO cooling system. As a result of experiment, physical and chemical stability of the coating under 100 hours soaking in the SCCO has been demonstrated. As to the tritium control in the coolant, it is essential to identify the chemical state of tritium in the SCCO in order to remove tritium from the SCCO system. In this viewpoint, self-radio chemical reaction study between tritium and CO has been initiated. Based on these results, effective tritium control method in the SCCO system will be proposed. In the presentation, detail of this program and experimental results will be reported.