SCHERN: 再処理施設の高レベル廃液蒸発乾固事故でのNOxの化学的挙動解析プログラム

SCHERN: Analysis program for chemical behavior of nitrogen oxide in accident of evaporation to dryness by boiling of reprocessed high level liquid waste in Fuel Reprocessing Facilities

桧山 美奈*; 玉置 等史 ; 吉田 一雄 

Hiyama, Mina*; Tamaki, Hitoshi; Yoshida, Kazuo

再処理施設で想定される重大事故の一つに高レベル廃液貯槽の蒸発乾固事故がある。高レベル廃液には、再処理の過程で取り除かれた核分裂生成物の硝酸塩が含まれ、それらの崩壊熱で発熱するため常時冷却する必要がある。このため全電源の喪失などにより冷却機能が全喪失した状態が継続した場合、廃液が沸騰しいずれ乾固する。この間、ルテニウムの揮発性化学種が硝酸-水混合蒸気とともに気相へ移行し、施設外へ放出される可能性がある。乾固時には、廃液に含まれる硝酸塩の熱分解による脱硝反応が進行しNOxガスが発生する。NOxはルテニウムの施設内での移行挙動に大きく影響することが実験的に確認されており、硝酸及び水が共存する環境では気液各相で複雑に化学変化することが知られている。そこで建屋区画内での熱流動条件を境界条件として各化学種の濃度変化を解析する計算プログラムを開発した。

An accident of evaporation to dryness by boiling of high level liquid waste (HLLW) is postulated as one of the severe accidents caused by the loss of cooling function at a fuel reprocessing plant. In this case, volatile radioactive materials, such as ruthenium (Ru) are released from the tanks with water and nitric-acid mixed vapor into atmosphere. In addition to this, nitrogen oxides (NOx) are also released formed by the thermal decomposition of metal nitrates of fission products (FP) in HLLW. It has been observed experimentally that NOx affects strongly to the transport behavior of Ru at the anticipated atmosphere condition in cells and/or compartments of the facility building. Chemical reactions of NOx with water and nitric acid are also recognized as the complex phenomena to undergo simultaneously in the vapor and liquid phases. An analysis program has been developed to simulate chemical reaction coupled with the thermo-hydraulic condition in the flow paths in the facility building.