ナトリウム-水化学反応の温度依存性

Temperature dependence on sodium-water chemical reaction

田村 健太*; 出口 祥啓*; 鈴木 浩一*; 高田 孝*; 山口 彰*; 菊地 晋  ; 大島 宏之

Tamura, Kenta*; Deguchi, Yoshihiro*; Suzuki, Koichi*; Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Kikuchi, Shin; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却型高速炉では冷却材に伝熱性能に優れている液体ナトリウムを用いている。一方で液体ナトリウムは水蒸気に対して強い化学反応性を有している。ナトリウム冷却型高速炉の設計基準事象の一つに伝熱管破損により水蒸気が液体ナトリウムへ漏れでる事象がある。この事象はナトリウム冷却型高速炉の伝熱管にダメージを与える。このため、ナトリウム-水化学反応に関する研究は伝熱管の安全評価上、重要である。本研究では、レーザー計測技術を用いてナトリウム-水反応機構を解明することを目的とした。LIFやCARSを用いて、ナトリウム-水蒸気が対応する反応場の温度やH, HO, OH, Naや微粒子等を計測することができた。計測結果から、ナトリウム-水反応の主要な気相反応について特定した。

In a sodium-cooled fast reactor (SFR), liquid sodium is used as a heat transfer fluid because of its excellent heat transport capability. On the other hand, it has strong chemical reactivity with water vapor. One of the design basis accidents of the SFR is the water leakage into the liquid sodium flow by a breach of heat transfer tubes. This process ends up damages on the heat transport equipment in the SFR. Therefore, the study on sodium-water chemical reactions is of paramount importance for security reasons. This study aims to clarify the sodium-water reaction mechanisms using laser diagnostics. Temperature, H, HO, OH, Na and Particulate matter were measured using laser induced fluorescence and CARS in the counter-flow reaction field. From the measured results, major gas-phase reaction of sodium-water reaction was identified.