Hot zone formation in combustion tests simulating solvent fires in reprocessing plants; Concerns on boilover phenomenon

再処理施設における有機溶媒火災を模擬する燃焼試験における高温層の形成; ボイルオーバー現象に関する懸念

大野 卓也 ; 田代 信介 ; 天野 祐希 ; 吉田 尚生; 吉田 涼一朗 ; 山根 祐一 

Ono, Takuya; Tashiro, Shinsuke; Amano, Yuki; Yoshida, Naoki; Yoshida, Ryoichiro; Yamane, Yuichi

この論文では、再処理施設における有機溶媒火災を模擬した燃焼試験において、高温層が形成された事例を初めて報告する。我々の目的は、火災事故の進行を定量的に予測するための数値モデルにボイルオーバー現象の要素を追加することである。溶媒中で高温層が形成されるとボイルオーバーの燃焼規模が増大するが、リン酸トリブチル(TBP)/ドデカン混合物の燃焼において高温層が形成されるかどうかはまだ明確ではなかった。この点を確認するため、ビーカースケールの燃焼試験を実施し、熱電対を用いて燃焼する溶媒の温度分布を測定した。その結果は以下の通りである。(1)ドデカンのみの燃焼では高温層は形成されなかった。(2)TBP/ドデカン混合物の燃焼では、ドデカンが溶媒中に残存している限り高温層は形成されなかった。(3)TBPのみを燃焼させた場合、高温層が形成された。これらの結果は、再処理施設で有機溶媒と硝酸溶液が混入した火災が発生した場合、高温層をともなうボイルオーバー現象が発生する可能性を示唆する。

This paper reports the first case of hot zone formation in a combustion test simulating an organic solvent fire in a reprocessing plant. Our goal is to add a boilover component to a computational model for quantitatively predicting the accident progression of the fire. Although the scale of boilover combustion increases when hot zones are formed in the solvent, it has not been clarified whether or not a hot zone is formed in the combustion of a 30 percent tributyl phosphate (TBP)/dodecane solvent mixture. To clarify this point, we conducted beaker-scale combustion tests and measured the temperature distribution in the burning solvent with thermocouples to obtain the following results. (1) No hot zone was formed by the combustion of only dodecane. (2) In the combustion of TBP/dodecane, hot zones were not formed as long as dodecane remained in the solvent. (3) A hot zone was formed when only TBP was burned.