High-temperature gaseous reaction of cesium with siliceous thermal insulation; The Potential implication to the provenance of enigmatic Fukushima cesium-bearing material

Rizaal, M.; 中島 邦久; 斉藤 拓巳*; 逢坂 正彦; 岡本 孝司*

ACS Omega (Internet), 7(33), p.29326 - 29336, 2022/08

https://doi.org/10.1021/acsomega.2c03525

Here we report an investigation of the gas-solid reaction between cesium hydroxide (CsOH) and siliceous (calcium silicate) thermal insulation at high temperature, which was postulated as the origin for the formation mechanism of cesium-bearing material emitted from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. A developed reaction furnace consisting of two heating compartments was used to study the reaction at temperatures of 873, 973, and 1073 K. Under the influence of hydrogen-steam atmospheric conditions (H/HO = 0.2), the reaction between cesium hydroxide vapor and solid thermal insulation was confirmed to occur at temperatures of 973 and 1073 K with the formation of dicalcium silicate (CaSiO) and cesium aluminum silicate (CsAlSiO). Water-dissolution analyses of the reaction products have demonstrated their stability, in particular, the CsAlSiO. Constituents similarity of the field-observed cesium-bearing materials near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants with CsAlSiO suggests for the first time that gaseous reaction between CsOH with calcium silicate thermal insulation could be one of the original formation mechanisms of the cesium-bearing materials.

Electrical insulation and conduction coating for fusion experimental devices

小野塚 正紀*; Tsujimura, Seiji*; 豊田 真彦*; 井上 雅彦*; 阿部 哲也; 村上 義夫

Fusion Technology, 29(1), p.73 - 82, 1996/01

https://doi.org/10.13182/FST96-A30657

核融合実験装置へ適用可能な電気絶縁性および導電性を有する膜の大面積コーティング技術の開発を行った。ここでは、コーティング手法として、大面積コーティングが可能な溶射法をとりあげた。電気絶縁膜としては、AlO(アルミナ)膜を、導電性膜としては、CrC-NiCrおよびWC-NiCr膜をそれぞれ選択した。これらの電気絶縁性および導電性膜をSUS基板上にコーティングし、膜の密着性, 耐熱衝撃性, 電気抵抗, 絶縁耐電圧および熱伝導率を測定した。その結果、核融合装置用として使用できる充分な電気絶縁性および導電性を有していることがわかった。

高温二重配管の熱特性試験

井岡 郁夫; 鈴木 邦彦; 稲垣 嘉之; 國富 一彦; 宮本 喜晟; 下村 寛昭

日本原子力学会誌, 32(12), p.1221 - 1223, 1990/12

https://doi.org/10.3327/jaesj.32.1221

今までに、内部断熱方式の高温配管について、数多くの試験結果が報告されているが、それらはすべて単管方式の結果であり、HTTRに用いられる二重管方式の高温配管についての報告はない。そこで、HENDELのT試験部に設置した実寸大の高温二重配管について、実機条件下での内管表面のホットスポットの有無、内部断熱層の有効熱伝導率を測定した。その結果、内管表面にホットスポットの発生はなく、その温度は、設計温度を十分下回っていた。また、内部断熱層の有効熱伝導率と平均温度の実験式を示し、HTTRの高温二重配管の設計が十分安全であることを明らかにした。

電線絶縁材料の加速熱劣化と放射線酸化の複合劣化

八木 敏明; 瀬口 忠男; 吉田 健三

JAERI-M 86-043, 49 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-043.pdf:1.58MB

原子炉用電線・ケ-ブルの寿命を評価する促進劣化試験方法を開発する為に、ケ-ブル絶縁材、被覆材の放射線と熱の複合劣化を行った。PE,EPR,ハイパロン,ネオプレンの配合材料について、Co-60 線を真空中及び酸素加圧下で0.5MGy照射し、その後酸素中で熱劣化した。劣化の度合いは引張り試験とゲル分率、膨潤比の測定で調べた。熱劣化速度は酸素濃度(圧力)に依存し、酸素圧と共に増大したが、0.2MPaを越えると飽和してくる。このとき熱劣化速度は数倍から十倍になった。110C~150Cの範囲で熱劣化を行った結果、前照射を酸素加圧下で行った試料では未照射試料に比べて、劣化速度が数倍大きくなるのに対して,真空中照射試料ではほぼ同じであった。また熱劣化の活性化エネルギ-は酸素加圧下の前照射によって低下する傾向のある事を見出した。

多目的高温ガス実験炉の炉床断熱構造物の特性試験

稲垣 嘉之; 井岡 郁夫; 菱田 誠; 田中 利幸

日本原子力学会誌, 27(12), p.1133 - 1135, 1985/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.27.1133

多目的高温ガス実験炉(VHTR)の炉床部には、黒鉛及び炭素等から成る断熱構造物が使用される。この断熱構造物は、炉心重量を支持すると共に低合金鋼を使用したサポートプレートを高温プレナム部に流出する約950Cのヘリウムガスから断熱し、使用温度を約500Cとする機能を果たす。また、断熱部材料は極めて過酷な条件下で長時間使用されるため、高温高圧下でも寸法安定性、圧縮強度、耐腐食性及び断熱性能が優れていることが要求される。そこで、実験炉の1領域分を模擬した約1/2スケールの炉床断熱部の試験装置を製作し、断熱特性試験を実施した。使用した炭素材は、実験炉の有力な候補材である西独SIGRI社のASR-1RBである。試験の結果、炭素層の熱伝導率は実験炉の要求値12w/m-kをほぼ満足する値であり、また、炭素ブロック1層当たりに約140Cの温度差を与えたが損傷は認められず、実験炉で使用可能な見通しを得た。

二次元水平断熱層内透過流解析コードPERFLOW 1

田所 啓弘

JAERI-M 9083, 30 Pages, 1980/09

JAERI-M-9083.pdf:0.87MB

本報告書は、多目的高温ガス炉に用いられる高温配管において、内部断熱層に設けられた仕切板が破損したときに生じる透過流を解析するための計算コードPERFLOW 1の内容と使用方法についてまとめたものである。解析の対象は配管内において仕切板で区切られた1つの内部断熱層とし、その層内を一相系二次元モデルで取扱った。本コードにより、内部断熱層内の温度、流関数、および流速分布などを計算することができる。計算時間(cpu)は、X軸方向の格子数20、Y軸方向の格子数15に対してFACOM230/75システムで約300秒である。

Transient behaviors of gas in thermal insulation media at rapid depressurization

松本 暢彦*; 時枝 潔*; 岡本 芳三; 越後 亮三*; 宮 健三*

Journal of Nuclear Science and Technology, 16(10), p.732 - 740, 1979/10

https://doi.org/10.3327/jnst.16.732

多目的高温ガス実験炉には、高温断熱システムが多く用いられている。本報では、この断熱システムを対象に、冷却材急速減圧時に示す層内に介在する気体の非定常挙動を解析により求めた。高温断熱システム構造は、断熱材と気体が充填された容器内から外部へ気体が噴出する単純な1次元モデルにおきかえることができる。そこで、この1次元モデルに基づき、急速減圧時に示す層内気体非定常挙動を層内流動はダーシー法則に従うものとし、連続あるいは運動の式から求めた。パラメータはオリフィス開口比そして断熱層透過率であり、これらのパラメータが層内気体の非定常挙動に及ぼす影響を明確にした。また、急速減圧実験を実施し、解析モデルにより、高温断熱層内気体の非定常挙動が表されることを確認した。