A Study on self-terminating behavior of sodium-concrete reaction

ナトリウム-コンクリート反応の終息挙動に関する研究

河口 宗道   ; 土井 大輔  ; 清野 裕 ; 宮原 信哉  

Kawaguchi, Munemichi; Doi, Daisuke; Seino, Hiroshi; Miyahara, Shinya

ナトリウム冷却高速炉の過酷事故において、ナトリウム-コンクリート反応(SCR)は構造コンクリートを侵食及び水素ガスを発生するため重要な現象の一つである。本研究では、反応の終息機構を調べるために長時間のSCR試験を実施した。本試験の結果、コンクリート上に十分な量のNaが残存していてもSCRは終息することが示され、温度、水素発生といったSCR終息挙動のデータを採取した。反応生成物は、液体ナトリウム中に微粒化した固体がスラリー状態となり、発生した水素によって移行した。そのため水素の発生速度が速い場合は、活発にNaが移行しコンクリート表面を侵食しているが、一旦水素の発生速度が減少すると質量移行係数は減少し、反応生成物は徐々に沈降した。そのため反応面でのNa濃度は減少し、結果として自然にSCRは停止したものと考えられる。

A sodium concrete reaction (SCR) is one of the important phenomena to cause the structural concrete ablation and the release of H gas in the case of sever accident of sodium cooled fast reactors. In this study, the long-time SCR test had been carried out to investigate the self-termination mechanism. The results showed the SCR terminated even if the enough amount of Na remained on the concrete. The quantitative data were collected on the SCR terminating such as temperature and H generation. The reaction products, which became the small solids in liquid Na were transferred with slurry state by generated H bubbles. Though the Na transfers actively and ablated the concrete surface with the high H generation rate, the mass exchange coefficient defined as decreased and the reaction products settled gradually with decreasing the H generation rate. Therefore, the Na concentration decreased at the reaction front and resulted in the SCR terminating naturally.