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Development of tritiated vapor absorbent applicable to the atmospheric detritiation system in a nuclear facility

核施設雰囲気トリチウム除去システムに適用可能なトリチウム水蒸気吸着剤の進展

岩井 保則; 山西 敏彦

Iwai, Yasunori; Yamanishi, Toshihiko

トリチウム取扱施設の雰囲気トリチウム除去系には貴金属触媒を充填した水素酸化反応器と発生する水蒸気を吸着する水分吸着剤を充填した水分吸着塔を組合せたシステムが適用されている。水分吸着剤にはモレキュラーシーブ5Aに代表される合成ゼオライトが使用される。しかし 将来の大規模トリチウム取扱施設においてモレキュラーシーブ5Aを適用する場合、おもに水分脱離の困難さから水分吸着塔が巨大化する懸念があった。よってカルシウムをカチオンとし、シリカアルミナ比を高めたフォジャサイト型ゼオライトを水分吸着剤に適用することを着想した。シリカアルミナ比の高いゼオライトを使用することで水分脱離性能が大幅に改善することを明らかとした。またトリチウム除去係数は水分吸着塔の空塔速度に強く依存し、1000以上を確保するためには空塔速度を250h$$^{-1}$$以下とする必要があることを示した。カルシウムをカチオンとするゼオライトは低水蒸気分圧で優れた水分吸着性能を示す。しかしSiO$$_{2}$$/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$を7以上にするとこの特性が失われるため、SiO$$_{2}$$/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$を5に調整したゼオライトが水分吸着剤に最も適していることを明らかとした。

The combination of hydrogen oxidation reactor and water vapor absorber has been applied to the atmospheric detritiation system of tritium handling facility. Application of CaY faujasite-type zeolite to the adsorbent was investigated. The dehydration behavior was significantly improved using CaY zeolite with a high framework silica-to-alumina ratio. In contrast, detritiation factor for a CaY zeolite depended on the space velocity through the absorber. To apply a CaY zeolite to the ADS absorbent, the space velocity less than 250 h$$^{-1}$$ was recommended to maintain the detritiation factor more than 1000. The steep increase in water adsorption at the relative pressure lower than 0.05 is a feature of synthetic zeolite with calcium-cation. However, such an increase was not observed in the water adsorption on CaY zeolite with a framework SiO$$_{2}$$/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ ratio more than 7.0. Consequently, the CaY zeolite with the framework SiO$$_{2}$$/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ ratio of 5.0 is a promising candidate for absorbent of ADS absorber.

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パーセンタイル:30.68

分野:Chemistry, Inorganic & Nuclear

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