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軽水炉過酷事故時の破損燃料に与える海水影響の熱力学的評価

Thermodynamic evaluation on effect of sea water to degraded nuclear fuel in severe accident of LWR

倉田 正輝; 白数 訓子; 小川 徹*

Kurata, Masaki; Shirasu, Noriko; Ogawa, Toru*

福島第一原子力発電所で発生した過酷事故では、大量の海水が破損炉心に導入された。海水中の主成分である塩化ナトリウムだけでなく含有されるマイナー成分が破損燃料と化学反応し、破損過程に様々な影響を与えた可能性がある。例えば、FPの蒸発特性への影響、破損燃料の化学状態への影響、腐食性ガスの発生の可能性、等が懸念される。熱力学解析は、このような挙動の起こる傾向に関し、有用な知見を与える。本研究での解析により、Cs, Sr, Te等のFPの蒸発が、海水中のマイナー成分との化学反応により促進される可能性があることが示された。また、海水を高温で加熱することで、HClやH$$_{2}$$S等の腐食性ガスが発生する可能性があることが示された。これらの効果は、炉内の酸素ポテンシャルの変化に大きく影響されることも明らかになった。

In the severe accident of Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant, large amount of sea water was introduced into reactor pressure vessels. Not only sodium chloride but also several minor elements contained in sea water possibly reacted with degraded fuel debris or molten corium. Varous concerns are pointed out, such as volatilization of FP, characterization of fuel debris, formation of corrosive gases, and etc. Thermodynamic evaluation can give useful information on the general tendency of these sea-water effects. Volatility of Cs, Sr, and Te is potentially increased due to the change in the chemical species. Corrosive gases, such as HCl, H$$_{2}$$S, and etc. are possibly generated from sea-water heated at high temperature. These phenomena are predicted to be varied with change in oxygen potential.

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