レーザ計測技術を用いたナトリウム-水化学反応場の反応経路解析

Reaction path analysis of sodium-water chemical reaction field using laser diagnostics

村中 亮太*; 出口 祥啓*; 田村 健太*; 高田 孝*; 菊地 晋  ; 栗原 成計 

Muranaka, Ryota*; Deguchi, Yoshihiro*; Tamura, Kenta*; Takata, Takashi*; Kikuchi, Shin; Kurihara, Akikazu

ナトリウム冷却高速炉では、冷却材に優れた伝熱性能を有する液体ナトリウムを用いている。一方、ナトリウムは水蒸気との激しい反応性を有している。ナトリウム冷却高速炉の設計基準事象の一つとして、伝熱管破損により、流れている液体ナトリウムに水が漏えいする事象がある。それゆえ、ナトリウムと水の化学反応に関する研究が安全上重要な課題である。本研究では気相反応におけるナトリウムと水反応の経路及び反応生成物を明らかにすることを目的としている。ラマン散乱などの光学的手法によりナトリウムと水の対向流場におけるNa, Na, HOと反応生成物について計測を行った。その結果、ナトリウム-水反応における主要な生成物はNaOHであることがわかり、その反応経路についてはナトリウムと水との素反応解析により検討した。

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. Therefore, the study on sodium-water chemical reactions is of importance for security reasons. This study aims to clarify the gas phase sodium-water reaction path and reaction products. Na, Na, HO, and reaction products in the counter-flow sodium-water reaction field were measured using laser diagnostics such as Raman scattering and photo-fragmentation. The main product in the sodium-water reaction was determined to be NaOH and its reaction path was discussed using Na-HO elementally reaction analysis.