硝酸ウラニル水溶液の過渡臨界における水素ガス発生量の推定

Evaluation of hydrogen gas production at transient criticality in uranyl nitrate solution

吉田 涼一朗 ; 山根 祐一  ; 阿部 仁 

Yoshida, Ryoichiro; Yamane, Yuichi; Abe, Hitoshi

溶液燃料の臨界事故では、核分裂に伴って水素ガスが発生することが知られている。溶液の密度低下を通じた出力の一時的低減効果や、爆発などの二次的事故の誘因可能性から、その発生量を核分裂数と結び付けて精度よく推定することが臨界事故時の安全性評価上重要である。過渡臨界実験装置TRACYで取得した、硝酸ウラニル水溶液の過渡臨界時に発生する水素ガスのベントガス中濃度の経時データは、反応度添加から500秒前後にピークに達することとその後の長いテールから、単純な拡散等の考え方では説明できない。そこで、テイラー拡散等の複数のモデルを組み合わせることで炉心タンク内における水素ガスの移行挙動を計算し、水素ガス濃度を評価した結果計測値をよく再現することができた。また、水素ガス発生量は10 fissionあたり4molと評価できた。

At criticality accident on solution fuel, it is known that hydrogen gas is generated with nuclear fission. Because of the temporary decrease effect on power through density decrease and the possibility which causes secondary accident such as explosion, it is important on safety evaluation at criticality accident that to estimate relating the amount of hydrogen gas and the number of nuclear fissions. The time history data of concentration of hydrogen gas in vent gas when the transition critically used uranyl nitrate solution, which was obtained from Transient Experiment Critical Facility (TRACY), could not be explained by simple diffusion, because of peak about 500 seconds later from reactivity addition and after that long tail. Then, calculating the transition behavior of hydrogen gas in reactor core tank by combining multiple models such as Taylor dispersion, and evaluating concentration of hydrogen gas result reproducing the measured value well. The amount of hydrogen gas also evaluated 4 mol per 10 fissions.