2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on securing performance of detritiation system in an event of fire at fusion facility
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16K06949
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
岩井 保則 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, グループリーダー(定常) (70354610)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 核融合 / 化学工学 / 触媒・化学プロセス / トリチウム / 火災 / ハロゲン / モレキュラーシーブ / 炭化水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの所定の成果を踏まえ、開発した触媒を充填した触媒塔とゼオライトを充填した吸着塔を備えた小規模トリチウム除去系モジュールを作成して、火災を模擬した不純物ガスを導入したトリチウム除去性能維持の確証試験を行った。核融合炉施設火災で発生する可能性がある不純物ガスに対する対策としては、水蒸気は疎水性触媒の適用が酸化効率の低下抑制に有効であり、アンモニア存在下のトリチウム酸化では触媒上の水酸基への吸着を抑制させることが重要であり、ハロゲン化水素には被毒を大幅に抑制できる白金触媒の適用が有効である。よって多孔性触媒母材表面をシラン化処理し、表面水酸基数の低減とアルキル疎水基を付加した疎水性白金触媒の適用が最も有効であった。触媒塔設計に重要なスケール影響については総括反応速度定数の触媒塔スケール影響はないことを実証した。懸念されたメタンとトリチウムの触媒上の副反応により生じるトリチウム化メタンの生成速度は極めて小さいことを実証した。この結果からトリチウム除去率90%以上の確保においてはメタンを燃焼させる目的の高温触媒塔はトリチウム除去システムに必須ではないことを確認した。触媒反応の副反応である多重結合を分子内にもつ炭化水素の反応熱による触媒温度の急激な上昇リスクに対しては多重結合を分子内にもつエチレン等の炭化水素を疎水性触媒により室温近傍の温度で触媒燃焼させることが反応熱による温度上昇抑制に有効であることを示した。反応熱による触媒塔温度の過度な上昇を防止できることで、触媒塔表面からのトリチウムの過剰な透過が生じないことを合わせて示した。結論として、今回の小規模トリチウム除去系モジュール試験の知見を基に核融合トリチウム除去システムの施設火災時における除去性能の確保の方策を技術的に確立した。
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