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Measurement of thermal decomposition temperature and rate of sodium hydride

水素化ナトリウムの熱分解温度と速度の測定

河口 宗道

Kawaguchi, Munemichi

Na冷却高速炉の廃止措置を行う上で、コールドトラップの解体では作業員が放射線量を被ばくする可能性がある。コールドトラップはナトリウム冷却材の純化のために核分裂生成物のトリチウムがトラップされるため、比較的線量の高い機器である。本研究は、コールドトラップの前処理の加熱分解法を改良する基礎的研究として、水素化ナトリウムの熱分解温度及び速度を測定した。TG-DTA装置(NETSCH Japan製STA2500)によりAl$$_2$$O$$_3$$ルツボ内の水素化ナトリウム粉末(Sigma-Ardrich社製: 95.3%)を使って、熱分解温度及び速度を測定した。測定における加熱速度は$$beta$$=2.0, 5.0, 10.0, 20.0K/minとして重量減少を測定し、その重量減少開始の温度やキッシンジャープロットから熱分解温度及び速度を算出した。さらに600K近傍の熱分解温度に設定した熱分解曲線を測定した。加熱に伴う化学組成の変化(NaHからNa)はX線分析により測定した。結果、熱分解温度は約600Kで顕著な重量減少が見られ、1時間以内で水素化ナトリウム中の水素は全量放出した。熱分解速度は温度に強く依存することが分かった。

In decommissioning sodium-cooled fast reactors, the operators can be exposed to radiation during dismantling of the cold trap equipment (C/T). The C/T has higher dose equipment because the C/T trapped the tritium of the fission product during the operation to purify the sodium coolant. In this research, the thermal decomposition temperature and rate of sodium hydride were measured as the fundamental research for improvement of the thermorlysis method prior to the dismantling. We measured the thermal decomposition temperature and rate using sodium hydride powder (95.3%, Sigma-Aldrich) in Al$$_2$$O$$_3$$ crucible with TG-DTA (STA2500, NETASCH Japan). The heating rates were set to $$beta$$ = 2.0, 5.0, 10.0, 20.0 K/min, and the weight decrease was measured. The thermal decomposition temperature and rate were obtained from the temperature of the onset of the weigh decrease and the Kissinger plot, respectively. Furthermore, we set to the thermal decomposition temperature of around 600 K, and the weight decreasing rates were measured. The change of the chemical composition of the sodium hydride with heating (from NaH to Na) was measured with X-Ray Diffraction (XRD) analysis. As a result, the thermal decomposition occurred at around 600 K, and the almost all hydrogen in the sodium hydride released within 1 h. The thermal decomposition rate strongly depended on the heating temperature.

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