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河口 宗道; 宮原 信哉*; 宇埜 正美*
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 6(2), p.021305_1 - 021305_9, 2020/04
ナトリウム-コンクリート反応(SCR)は可燃性ガスである水素とエアロゾルを発生するために、ナトリウム冷却高速炉の過酷事故において重要な現象の一つである。本研究では、反応領域への熱負荷等の影響を調査するために、内部加熱器を使用したSCR実験を実施した。さらに内部加熱器がSCRの自己終息に及ぼす影響を議論した。内部加熱器の存在はコンクリートへのナトリウムの移行を妨げるため、内部加熱器の周囲からナトリウムとコンクリートは反応し始めた。その結果、コンクリート侵食量は内部加熱器周囲の方がその直下よりも大きくなった。また、ナトリウムプール温度の上昇(約800
C)はナトリウムエアロゾルの放出速度を大きく増加させるとともに、ポーラス状の生成物層を形成させた。ナトリウムエアロゾルの放出速度はナトリウムの蒸発と水素のバブリングによって説明された。さらに、ポーラス状の生成物層の空隙率はケイ素の質量収支やEPMAマッピングの画像分析から0.54-0.59であり、これらはお互いに良く一致した。この生成物層が反応領域へのナトリウムの移行量を減少させ、内部加熱器の位置によらず反応領域のナトリウム濃度は約30wt.%となり、SCRの終息に至った。内部加熱器の存在する場合でも、SCRの自己終息時に対して反応領域のナトリウム濃度は支配的なパラメータであることが分かった。
河口 宗道; 宮原 信哉; 宇埜 正美*
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.513 - 520, 2019/06
被引用回数：2 パーセンタイル：21.58(Nuclear Science & Technology)本研究はナトリウム-コンクリート反応(SCR)によって発生する生成物について、融点及び熱伝導率を明らかにしたものである。試料は次の2種類の方法で作製した。1つ目は加熱炉内でナトリウムとコンクリート粉末の混合物を加熱したものである。2つ目はSCR実験を行い、その堆積物をサンプリングしたものである。前者は、過去の実験からナトリウムとコンクリートの混合割合を決定しており、後者は温度履歴やナトリウムとコンクリートの分布等、より現実的な条件を模擬している。熱重量・示唆熱(TG-DTA)測定から、試料の融点は865-942Cであることが示されたが、金属ナトリウムを含む試料の融点は明確には分からなかった。そこで、より現実的な2つの試料については加熱炉内におけるその圧縮成型体の観察を行った。その観察により軟化温度は800-840C、融点は840-850Cであることが分かった。融点はTG-DTAの結果から10-20C低い温度となった。FactSage 7.2による熱力学計算から、融解が始まる温度はNa
SiO
やNa
SiO等の構成物質の融解により起きることが分かった。反応生成物の熱伝導率は
=1-3W/m-Kとなった。これは、xNaO-1-xSiO (x=0.5, 0.33, 0.25)の熱伝導率と同程度であった。700Cにおけるこの熱伝導率は非架橋酸素数(NBO/T)の式によって説明されることが分かった。
河口 宗道; 宇埜 正美*; 小西 賢介; 山本 郁夫*; 宮原 信哉*
no journal, ,
文部科学省公募研究としてナトリウム冷却高速炉の格納容器破損モードに関する評価手法の開発プロジェクトを開始している。本研究では、ナトリウム-コンクリート反応に伴う水素発生とコンクリート浸食現象解明のために、実験を基にした評価手法の開発を行う計画である。本報では計画及びナトリウム試験の一部を報告する。
永井 桂一; 斉藤 淳一; 荒 邦章
no journal, ,
ナトリウム-コンクリート反応の進展挙動を調査し、ナノ流体の反応抑制効果の評価の観点からコンクリート内部水の放出挙動と反応進展の関係を把握し、さらにコンクリート内部水の放出挙動に影響を及ぼすナトリウム温度の影響についての検討結果について報告する。
永井 桂一; 斉藤 淳一; 荒 邦章
no journal, ,
ナトリウムと水反応との現象について、ナノ流体(ナノ粒子分散ナトリウム)の反応抑制に係わる特性や効果を明らかにするとともに、実炉への適用効果の評価について報告する。
永井 桂一; 斉藤 淳一; 荒 邦章
no journal, ,
ナノ粒子分散による反応抑制効果へ寄与する機能について、燃焼反応に起因して生じるナトリウム-コンクリート反応のナトリウムとナノ流体の反応挙動の変化と抑制効果について考察し、その検討結果を報告する。
斉藤 淳一; 永井 桂一; 荒 邦章
no journal, ,
ナトリウム漏えい燃焼とライナ鋼材の破損に続いて起こるナトリウム-コンクリート反応の反応挙動をナノ粒子分散ナトリウムのナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用に起因する物性変化から反応抑制メカニズムを推測する。
河口 宗道; 山本 郁夫; 清野 裕
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント時における格納容器内の事象進展挙動を解析する計算コードCONTAIN-LMRを開発してきた。同コードのナトリウム-コンクリート反応解析モデル(SLAM)について、開発状況及び検証例を報告する。
河口 宗道
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉において、メルトスルー等のシビアアクシデントが発生した場合、溶融燃料と共に冷却材のナトリウムが原子炉容器室に落下し、床コンクリートと反応する可能性がある。通常、床には鋼製ライナーが設置されているが、溶融燃料の崩壊熱等によりライナーは破損することが想定される。このような仮定では、ナトリウム-コンクリート反応により発生した、反応生成物は溶融燃料を覆うように堆積して燃料の放熱を阻害する可能性がある。本研究は、このナトリウム-コンクリート反応生成物の融点及びデブリの放熱に重要となる熱伝導率等の熱物性値を研究した。
