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Investigation of deposits on filter element of primary gas circulators in HTTR

HTTRにおける1次ヘリウム循環機のフィルタエレメント付着物の調査

長谷川 俊成  ; 長住 達; 根本 隆弘; 中嶋 國弘; 横山 佳祐 ; 藤原 佑輔 ; 荒川 了紀 ; 飯垣 和彦 ; 猪井 宏幸; 川本 大樹

Hasegawa, Toshinari; Nagasumi, Satoru; Nemoto, Takahiro; Nakajima, Kunihiro; Yokoyama, Keisuke; Fujiwara, Yusuke; Arakawa, Ryoki; Iigaki, Kazuhiko; Inoi, Hiroyuki; Kawamoto, Taiki

2021年のHTTR(高温工学試験研究炉)の運転中に発生した1次ヘリウム循環機フィルタ差圧上昇の原因を調べるために、フィルタエレメントとその付着物に対してSEM観察とEDX解析を実施した。フィルタエレメント表面に対するSEM観察の結果、ろ過孔よりも小さい塊状の付着物及び繊維状の付着物並びにろ過孔よりも大きい棒状付着物を確認した。付着物に対するEDX解析の結果、塊状の付着物及び繊維状付着物に1次ヘリウム純化設備ガス循環機内のシリコンオイルを含むことを示唆し、棒状付着物は1次冷却設備の二重管に使用される断熱材であることを示した。1次ヘリウム純化設備ガス循環機内のシリコンオイルは同機器に用いられている活性炭フィルタから漏れ出たものと考えられる。その後、気化し炉心を通過後、1次ヘリウム循環機のフィルタエレメントにトラップされたものと考えられる。シリコンオイルを含む付着物はフィルタエレメント全体に存在していたことから、ろ過孔が小さくなり流路抵抗が増加することで当該フィルタの差圧が上昇した可能性がある。断熱材は主にフィルタエレメントの下部に現れておりフィルタの目詰まりとは無関係であった。したがって、シリコンオイルが当該フィルタの差圧上昇に寄与した可能性があり、過去のフィルタ差圧上昇の原因であった黒鉛粉末は今回の事象とは無関係であった。

The filter element of the primary gas circulators (PGC) in High Temperature engineering Test Reactor (HTTR) and its deposits were investigated by Scanning Electron Microscope (SEM) observation and Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis to find the cause of the increase of the filter differential pressure during the operation in 2021. SEM observation showed that the clumpy deposits and fibrous deposits smaller than the filtration pore size and the rod-shaped deposits larger than the pore size were present on the filter element. EDX analysis showed that the clumpy deposits and fibrous deposits could include silicone oil in the primary helium purification system (PHPS) gas circulators and that the rod-shaped deposits were thermal insulators inside of the co-axial double pipes in the primary cooling system. It is considered that silicone oil leaked from the PHPS gas circulators due to deterioration in the absorption performance of the activated charcoal filter. Next, it could be vaporized and reach PGC's filter element after passing through the reactor core. Since those deposits including silicone oil were present over the entire surface of the filter element, the filter differential pressure could be increased due to a reduction in the pore size and a rise in its flow resistance. The thermal insulator was unrelated to filter clogging because it was present mainly in the lower part of the filter element. Therefore, silicone oil could increase the filter differential pressure, and the graphite powder, which is the cause of the previous issue was unrelated.

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