Study of hydrogen mitigation for safe storage of spent cesium adsorption vessels

使用済みセシウム吸着剤の安全保管に向けた水素影響緩和にかかる研究

上地 優; 寺田 敦彦  ; 岡垣 百合亜  ; 日野 竜太郎

Kamiji, Yu; Terada, Atsuhiko; Okagaki, Yuria; Hino, Ryutaro

福島第一原子力発電所の使用済セシウム吸着塔の安全な保管に向けて、水素対策は重要な課題である。吸着塔内では、残留水の放射線水分解により、水素が発生し、容器内に蓄積する可能性がある。本稿では、FLUENTコードを用いた熱流動解析結果の検証のために、模擬容器内の流動をPIVにより計測した結果を報告する。試験結果から、容器内では非常に低速な上昇流が生じるとともに、ステップ部において循環流が生じることが明らかになった。この流動様相は解析結果とも一致した。加えて、触媒による水素再結合反応についてその効果を確認した。実機環境において想定される高湿度環境においても触媒が機能することが明らかになった。

Hydrogen mitigation is one of the important issues for safe storage of spent cesium adsorption vessels at the Fukushima Daiichi NPS because the production and accumulation of hydrogen is induced by the radiolysis of residual water in the vessel. In the present study, an experimental examination was performed using a miniature acrylic vessel to simulate an upper section of the vessel using particle image velocimetry to clarify the internal flow and to verify the analytical results by the FLUENT code. As the result, weak upflow and circulating flow at the stepped section were successfully visualized, and the validity of the analytical results was confirmed by the flow patterns. Additionally, catalytic reaction test was conducted to evaluate its effectiveness. The results showed that the catalyst retains activity under the humid condition assumed in the real vessel.