A Design study of a palladium diffuser for a D-T fusion reactor fuel clean-up system

小西 啓之; 吉田 浩; 成瀬 雄二

J.Less-Common Met., 89, p.457 - 464, 1983/00

https://doi.org/10.1016/0022-5088(83)90356-9

核融合炉燃料循環システムでは、プラズマ排ガスから不純物を取り除く燃料精製システムが必要である。パラジウム拡散器は、極めて純度の高い水素が得られるなどの長所を持ち、また最近の研究においてこのシステムへの適用の可能性が確認されている。本研究は、管型パラジウム拡散器の分離特性をモデル計算と実験によって解明したものである。この結果、従来本法の欠点とされていたブリードガス中のトリチウム濃度が低く抑えられ、一基の拡散器で高いトリチウム回収率が達成できることが判明した。数値計算によって水素同位体回収率と処理流量の関係が導かれ、水素-ヘリウム混合ガスを用いた実験との比較が行なわれた。この結果に基き、燃料精製システムの構成を検討し、パラジウム拡散器の諸元を決定した。

Effects of Impurities on Hydrogen Permeability Through Palladium Alloy Membrane at Comparatively High Pressure and Temperature

吉田 浩; 小西 哲之; 勝田 博司; 成瀬 雄二

JAERI-M 82-013, 21 Pages, 1982/03

JAERI-M-82-013.pdf:0.53MB

核融合炉燃料精製法としてパラジウム合金膜法の適用可能性を検討したものである。実験では国産の多元素合金膜Pd-Ag(Au・Ru)を使用し、不純物としてはプラズマ排ガス中に含まれると予想されているNH、CH、CO、CO、O、N等に着目した。操作温度、圧力は実機の設計データを得る目的から、夫々700K及び120~1200kPaを選定した。この実験において、多元系合金膜の被毒現象は全く認められないことから、パラジウム膜法がプラズマ排ガスを対象とした精製プロセスに使用できる見通しを得た。なお、この合金膜が真空ポンプ油蒸気により汚染された場合にも簡単な復活処理(空気ベーキング)により容易に元の透過性能に回復できることを確かめた。パラジウムの触媒作用により種々の化学反応が生ずること、その生成物による被毒作用のないことなども実証された。

Permeabilities of Hydrogen Isotopes Through Pd-25 wt% Ag Alloy Membrane at Comparatively High Pressure and Temperature

吉田 浩; 清水 徳; 松田 祐二; 成瀬 雄二

JAERI-M 9677, 24 Pages, 1981/09

JAERI-M-9677.pdf:0.67MB

本研究は、核融合炉燃料循環系の水素精製工程にパラジウム膜法を適用することの可能性について検討することを目的としたものである。パラジウム膜としては工業的にも実用に至っているPd-25wt%Ag合金膜をとり上げ、水素ガスとしてはH、Dを用いた。実験より、この合金膜のH、Dに対する透過特性は比較的高い操作圧力・温度の下においてもSieverts則及びArrhenius則が成立することが確かめられ、透過係数と操作条件(圧力、温度)とを関係づける実験式が得られた。なお、透過係数、拡散係数において同位体効果が認められたので、これらについても圧力、温度との相関に係を求めた。