ナトリウム/二酸化炭素反応に関する試験研究

Experimental study of sodium/carbon dioxide reaction

石川 浩康 ; 宮原 信哉  ; 吉澤 善男*

Ishikawa, Hiroyasu; Miyahara, Shinya; Yoshizawa, Yoshio*

ナトリウム(Na)冷却高速炉システムの新概念として「超臨界COガスタービン発電高速炉」が検討されている。この概念においてはNa/水反応を排除できるものの、プラント概念の成立性を検討するためにはNaと二酸化炭素(CO)が接触した場合の事象、すなわち熱交換器伝熱管が破損しCOがNa側に漏えいした場合のプラントへの影響を把握する必要がある。本研究においてはNa/CO反応を基礎的に把握するために15g程度のNaを取り扱え、熱電対による温度変化が測定できる装置を用いた。個体の反応生成物はX線回折及び化学分析により定性・定量分析し、気体の反応生成物はガスクロマトグラフにより定性・定量分析した。実験の結果、Na温度が570Cより低い場合には反応がNaプール表面だけで停止し、580Cより高い場合にはCO供給直後から火炎を伴い継続的に反応することが観察された。

Supercritical CO is being investigated as a material for a secondary cooling system of Na-cooled fast reactor in to avoid Na/water reaction. In this type of reactor, however, it is necessary to consider the consequences of Na/CO reaction, which might occur in the case of tube rupture in a heat exchanger between primary and secondary systems. Experiments were carried out with test equipment for the Na/CO reaction, which can handle 1-5 g order of Na. The solid products of the Na/CO reaction sampled from the equipment were analyzed by XRD and chemical analysis. From these experimental results, we proved that the reaction proceeded between liquid Na and CO. The Na/CO reaction stopped only the pool surface reaction with a small quantity of aerosol emission when the temperature was lower than 570C. On the other hand, the reaction continuously proceeded with on orange-colored flame and aerosol release when the temperature was higher than 580C.