蒸気加熱壁と液体窒素冷却壁をもつ水素同位体分離用熱拡散塔の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12358006
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山本 一良 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50023320)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 登 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70293652) ; 榎田 洋一 名古屋大学, 環境量子リサイクル研究センタ, 教授 (40168795)
• Keywords: 同位体分離 / 水素同位体 / 熱拡散法 / 深冷壁熱拡散塔 / 核融合炉燃料サイクル / 分離係数 / トリチウム

Research Abstract

平成12年度に設計・製作した蒸気加熱壁を高温壁として持つ液体窒素冷却型熱拡散塔を用いて水素同位体分離実験を行い、以下のことを明らかにした。
1.水素同位体分離用熱拡散塔の分離性能に対する運転パラメータの影響評価
軽水素(H_2)を主成分とし、低濃度のHDを含んだ供給ガスを用いた分離実験を行い、製作した実験装置が定常到達時における分離係数の圧力依存性を調べた。既往の研究により蓄積された熱拡散塔内部の2次元流れ・濃度分布計算コードにより、実験値を予測可能であることを明らかにした。軽水素(H_2)を主成分とし、低濃度のHTを含んだ供給ガスを用いたを用いた場合では、計算値は実験値を過大評価する傾向があることが示された。
2.水素同位体分離用熱拡散塔の分離性能に対する幾何条件および運転パラメータの影響評価
熱拡散塔の加熱管・冷却管を交換することにより幾何条件を変更し、分離実験および計算機プログラムによる分離性能の予測を行った。全分離係数を最大とする運転圧力について、塔の製作精度の範囲内で幾何条件を変化させて計算した結果、実験による分離性能の圧力依存性を計算機プログラムで予測可能であることを明らかにした。
3.熱拡散塔の動特性
低濃度のTを含んだ供給ガスを用いた分離実験を行い、抜出流中のトリチウム濃度の経時変化を測定し、定常に到達した状況から抜出流量を変化させ、過渡運転性について検討した。既往の研究により蓄積された熱拡散塔内部の濃度分布経時変化解析結果と比較し、計算機プログラムは熱拡散塔の動特性を予測可能であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] KOBAYASHI, N., et al.: "Isotopic Approximations to Thermal Diffusion Factor and Ordinary Diffusion Coefficient in a Mixture More Than 4 Components"Journal of Nuclear Science and Technology. Vol.38[8]. 682-688 (2001)
• [Publications] KOBAYASHI, N., et al.: "Isotope Separation of H_2-HD Gas Mixture with "Cryogenic-Wall" Thermal Diffusion Column with a Heated Tube"Journal of Nuclear Science and Technology. Vol.39[4](印刷中). (2002)