Rapid clogging of high-efficiency particulate air filters during in-cell solvent fires at reprocessing facilities

再処理施設でのセル内火災事故における高性能微粒子除去フィルタ(HEPAフィルタ)の急速目詰まり

大野 卓也 ; 田代 信介 ; 天野 祐希 ; 吉田 涼一朗 ; 阿部 仁 

Ono, Takuya; Tashiro, Shinsuke; Amano, Yuki; Yoshida, Ryoichiro; Abe, Hitoshi

再処理施設におけるセル内溶媒火災事故は、近年の日本の規制基準において注目されている事象である。本研究では、再処理施設の換気系を模した試験系でリン酸トリブチル/ドデカン混合溶媒を燃焼させ、発生したエアロゾルをHEPAフィルタに負荷させた。その結果、ドデカンが混合溶媒中から焼失した後にフィルタ差圧が急激に上昇する現象が確認された。我々は、この現象を急速目詰まりと呼び、ドデカン焼失に起因する現象であると考えている。急速目詰まりとドデカン焼失の関係を把握することは、再処理施設における規制基準の構築にとって有用であると思われる。また、エアロゾルの分析結果からは、急速目詰まりが生じている間に生成されたエアロゾルは、粒径が大きく、未燃溶媒成分に富んでいることが明らかになった。これらの結果より、急速目詰まりの原因は、未燃溶媒の放出又は未燃溶媒蒸気と煤煙の相互作用によるものであると考えられる。総じて、この研究が示唆するところによると、火災事故時においてはこれまで予想されてきたよりも急速に換気系フィルタの目詰まりが進行する可能性があるといえる。

Recent Japanese nuclear regulations have focused on the hazards of in-cell solvent fires at reprocessing facilities. In this work, a mixture of tributyl phosphate and dodecane-based solvents was burned to generate an aerosol composed of soot and unburned solvent that was then loaded onto a high-efficiency particulate air filter simulating the ventilation system of reprocessing facilities. A radical increase of differential pressure occurred in the filters during these tests after the dodecane burned out from the solvent in a phenomenon we named as rapid clogging, likely caused by the burnout of dodecane. This relationship provides valuable insight into the establishment of new regulations for reprocessing facilities. This work indicates that clogging of ventilation filters during solvent fires may occur more rapidly than previously estimated.