Evaluation of tritium release behavior from LiTiO during DT neutron irradiation by use of an improved tritium collection method

改良トリチウム捕集法を用いたLiTiOからのトリチウム放出挙動評価

枝尾 祐希; 河村 繕範; 星野 毅; 落合 謙太郎

Edao, Yuki; Kawamura, Yoshinori; Hoshino, Tsuyoshi; Ochiai, Kentaro

TBMにおけるトリチウム回収システム設計において、増殖材からのトリチウム放出挙動を把握しておくことが必要であり、トリチウム挙動把握のためにはトリチウムの正確な測定が必要不可欠である。酸化銅と水バブラーを組み合わせたトリチウム捕集法は、酸化銅内で酸化して生じたトリチウム水蒸気が酸化銅に吸着する影響で、トリチウム放出速度が実際よりも遅れて測定されることになるため、中性子照射中のLiTiOからのトリチウム放出挙動の測定には適していない。そこで、酸化銅の代わりに疎水性触媒を適用することによって吸着の問題を解消し、正確なトリチウム放出挙動の測定を可能にした。トリチウム燃料サイクルの観点からトリチウムを水素状で回収することが望まれているため、様々なスイープガス条件における中性子照射中のLiTiOからのトリチウム放出特性を調べ、トリチウムが水素状で放出するための条件を評価した。トリチウムを速やかに放出させるためにはLiTiO表面の同位体交換反応を促進させる必要で、水素状トリチウムとして放出させるにはスイープガス中に水素を添加することが必須であり、LiTiOの温度がトリチウムの放出化学形を決める支配的要因であることが示された。

The accurate measurement of behavior of bred tritium released from a tritium breeder is indispensable to understand the behavior for a design of a tritium extraction system. The tritium collection method combined a CuO bed and water bubbles was not suitable to measure transient behavior of tritium released from LiTiO during neutron irradiation because tritium released behavior was changed to be delayed due to adsorption of oxidized tritium on the CuO. Hence, the tritium collection method with hydrophobic catalyst instead of the CuO was demonstrated and succeeded the accurate release measurement of tritium from LiTiO. With the method, we assessed the behavior of tritium release under the various conditions since tritium should be released from LiTiO as the form of HT as much as possible from the view point of the fuel cycle. Our results indicated; promotion of isotopic exchange reaction on the surface of LiTiO by addition of hydrogen in sweep gas is mandatory in order to release tritium smoothly from LiTiO irradiated with neutrons; the favorable sweep gas to release as the form of HT was hydrogen added inert gas; and the temperature of LiTiO was the dominant parameter to control the chemical form of tritium released from the LiTiO.