次世代原子力プラントにおけるトリチウム挙動の評価及びトリチウム濃度低減対策の検討

Analytical study on tritium migration in NGNP and countermeasures to reduce tritium contamination

大橋 弘史 ; Sherman, S. R.*

Ohashi, Hirofumi; Sherman, S. R.*

次世代原子力プラントにおける製品水素中及び水素製造設備内の熱交換器に内包される3次ヘリウム冷却材中トリチウム濃度の解析評価を行った。製品水素中トリチウム濃度は米国環境保護庁(EPA)による飲料水中許容値、3次ヘリウム冷却材中トリチウム濃度は、NRCによる排気中限度濃度を上回る結果となった。トリチウム濃度低減対策として、トリチウム放出速度低減,純化設備容量増加,高温部でのトリチウム除去,伝熱管透過係数低減とともに、ヘリウム冷却材への水素インジェクションにより透過を抑制する方法及び水インジェクションにより同位体交換反応(HT+HO=H+HTO)を進行させトリチウム(HT)をトリチウム水(HTO)に変化させ透過を抑制する方法を新たに提案し、これらの効果を評価した。本研究で提案した水インジェクションによる対策により、実現可能なインジェクション量の条件下でトリチウム濃度を大幅に低減できることができ、規制値を満足できることが示された。

Tritium migration behavior in the Next Generation Nuclear Plant (NGNP) employing a high-temperature electrolysis (HTE) process to produce hydrogen is estimated by a numerical analysis. Estimated tritium concentrations in the hydrogen product and in a tertiary heat transport fluid in heat exchangers in the HTE process are higher than the limit in drinking water defined by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) and in effluent at the boundary of an unrestricted area defined by the U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC), respectively. The effect of some countermeasures to reduce tritium concentrations in the hydrogen product and the tertiary heat transport fluid are evaluated. Decreasing the tritium permeation rate between the secondary and tertiary heat transport circuits by the proposed water injection which produces HTO from HT according to an isotope exchange reaction in the heat transport fluids is an effective measure to decrease the tritium concentrations.