Recent R&D results on polymeric materials for a SPE-type high-level tritiated water electrolyzer system

固体高分子電解型高濃度トリチウム水電解システムに使用する高分子材に関する最近の研究開発結果

岩井 保則; 佐藤 克美; 廣木 章博; 玉田 正男; 林 巧; 山西 敏彦

Iwai, Yasunori; Sato, Katsumi; Hiroki, Akihiro; Tamada, Masao; Hayashi, Takumi; Yamanishi, Toshihiko

固体高分子電解型高濃度トリチウム水電解システムに使用する高分子材につき耐酸性や耐放射線性を精査した。バイトン,アフラス,変性PPE樹脂,カプトンポリイミドを二年間にわたり高濃度硫酸に浸漬した結果、伸び率等の機械的特性に大きな変化が生じないことを明らかとした。また、1500kGyまで電子線で照射したナフィオン電解膜の室温水蒸気飽和条件におけるイオン伝導度では1000kGyを超える試料で若干の低下が見られた。Oリングシールに使用するゴム材のデュロメータ硬度の放射線影響については1500kGyまで照射したバイトン,アフラス等は若干硬度が上昇することを明らかとしたが、Oリングシールとして十分に使用可能な柔軟性は維持をしていた。放射線照射に伴う架橋や分解の進展により、一般に照射量の上昇とともに大きく増加するゴム材中のトリチウム水滞留量について、バイトンは1500kGyまでトリチウム水滞留量がほぼ一定値に安定することを見いだした。

The deteriorations of polymeric materials for a SPE-type high-level tritiated water electrolyzer composed of the Water Detritiation System (WDS) against sulfonic acid environment and radiation environment were discussed. A long-term durability of VITON, AFLAS, denaturated polyphenylene ether, and Kapton polyimide immersed in a sulfonic acid was demonstrated. Negligible degradation in percent elongation at break of these polymeric materials was observed up to the immersing period of 2 years. The detectable radiation deterioration in ionic conductivity of Nafion N117CS ion exchange membrane irradiated with electron beams up to the integrated dose of 1500 kGy was measured. The ionic conductivity of Nafion N117CS ion exchange membrane irradiated at more than 1000 kGy was slightly deteriorated. As for the elastomers for its use as a seal, the radiation degradation in hardness of VITON, AFLAS was investigated. Negligible degradation in hardness of these rubbers was observed up to the integrated dose of 1500 kGy. The water uptake of rubbers was generally increased as the integrated dose was increased. However, irradiated VITON rubbers had constant water uptake up to the integrated dose of 1500 kGy.