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Hydrogen evolution in the radiolysis of boiling water and non-homogenous distribution

沸騰水中の放射線分解で発生する水素とその不均一な広がり

勝村 庸介*; 松浦 千尋*; 山下 真一; 平出 哲也  ; 岩松 和宏; 田口 光正

Katsumura, Yosuke*; Matsuura, Chihiro*; Yamashita, Shinichi; Hirade, Tetsuya; Iwamatsu, Kazuhiro; Taguchi, Mitsumasa

東京電力福島第一原発事故に関連して、沸騰水の放射線分解について、コバルト60$$gamma$$線を用いて行った。沸騰状態では明らかに水素ガスが発生するが、たとえ97$$^{circ}$$Cであっても沸騰していない状態では水素ガス発生は極めて少なかった。沸騰状態における水素ガス発生のG値は0.37であった。また、海水とほぼ同程度である3.5%NaCl水溶液中では発生が増大し、G値は0.7となった。逆に酸素ガス発生は水素ガス発生より遥かに少なく、形成された過酸化水素が反応せずに残っていることが示唆された。また、沸騰していない状態における水素ガス発生量は、ほぼ、純水中と同程度であった。これらは、液気界面の面積が重要であることを示唆している。さらに、$$gamma$$線を使用しないで外部から水素ガスを導入する方法で、沸騰状態での容器内部での水素ガスの挙動についても調べ、発生した水素ガスが容器内部の表面に選択的に溜まることも明らかとなった。

Relevant to the nuclear accident at Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station, a radiolysis study of boiling water irradiated with Co-60 $$gamma$$ rays has been conducted. The evolution of hydrogen gas was clearly detected under boiling condition, while an extremely small amount of gas formation was found under the stable condition without boiling even at 97$$^{circ}$$C. The G(H$$_{2}$$) of 0.37 was obtained under boiling condition. It was found that solution of 3.5% NaCl, similar to seawater, enhances the evolution, and the value of 0.7 was obtained. On the contrary, the O$$_{2}$$ gas formation was much lower than that of H$$_{2}$$, suggesting the formed H$$_{2}$$O$$_{2}$$ is not decomposed and remained in liquid. In addition, it was found that the evolved hydrogen is distributed selectively at the inner surface of the container under boiling condition. Gas injection experiments were also done without irradiation to clarify the behavior of hydrogen in the container.

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