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2009 Fiscal Year Annual Research Report

核融合炉コンクリート建屋内のトリチウム挙動解明と移行阻止技術の開発

Research Project

Project/Area Number 21360451
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

深田 智  Kyushu University, 総合理工学研究院, 教授 (50117230)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片山 一成  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (90380708)
Keywordsトリチウム / コンクリート / 防水ペイント / 多孔質 / プラズマ核融合炉 / 放射性同位元素 / 閉じ込め / 安全性
Research Abstract

核融合炉では、極めて大量のガス状放射性同位元素トリチウムを生産、回収、閉じ込めをする必要があり、三重閉じ込めシステムが一般的である。一次閉込容器を格納するグローブボックスあるいはセル(二次格納容器)では不活性ガス処理装置が常時作動し、わずかなトリチウム漏れも回収する。しかし、小さいながらも事故放出の可能性が避けられないので、緊急トリチウム回収装置を敷設した建屋を三次閉じ込めシステムとして必要なトリチウム閉じ込め機能が要求されている。本研究では、閉じ込め容器を構成する多孔質コンクリート表面での気体トリチウム移行挙動の定量的把握と、トリチウム透過阻止機能を持つ各種ペイント透過阻止能を材料的側面と化学工学的側面双方から解明するために計画された。
研究初年度には、1.0x10^<-2>Bq/cm^3-740Bq/cm^3までの広範囲にわたる気相トリチウム濃度条件で、セメントとモルタルのHTO拡散係数を求め(D_T=1.2x10^<-11>cm^2/s)、多孔質内の吸着が支配的に関与する拡散である事を明らかにした。またエポキシ防水ペイント塗布状態の拡散律速状態実現を明らかにし、D_T=10^<-16>cm^2/sである事を求めた。さらにシリコン防水ペイントは、疎水性が高く吸着量の小さいペイントであるが、内部に水分が移行しやすく、耐水性に劣る事が分かった。トリチウム移行性能は、各種ペイントの構造、すなわちOH基のあるなし、ベンゼン環の働き等によって生じることが化学分析で明らかになった。さらにトリチウムに汚染したコンクリートからのトリチウム除染のため水溶解法の試験をおこない、何も塗布していないコンクリートでは、数日で内部トリチウムの溶解流出に成功したが、防水性能の良いエポキシ塗料では放出に極めて長時間の保持が観察されたので、母材とペイントの剥離前処理が必要である事と判断された。
これらの研究成果は、数植シミュレーションの成果とともにIAEAの安全性会議で発表されるとともに、関連成果が原子力学会、水素関連の国際学会に発表された。

  • Research Products

    (13 results)

All 2010 2009

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Tritium migration through concrete enclosures of tritium handling facilities2009

    • Author(s)
      S.Fukada, K.Katayama, Y.Edao, K.Sato, K.Kobayashi, T.Hayashi, T.Yamanishi
    • Journal Title

      Proc. 9th International Atomic Energy Agency Technical Meeting on "Fusion Power Plant Safety" (On CD-ROM)

  • [Journal Article] Nb_2O_5添加による水素吸蔵合金の水素吸収速度に及ぼす影響2009

    • Author(s)
      林信孝、宮入嘉夫、深田智、牧原義一
    • Journal Title

      九州共立大学総合研究所紀要 2

      Pages: 29-34

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高温ヒートポンプと核熱利用による水素の効果的製造2009

    • Author(s)
      深田智
    • Journal Title

      九州共立大学総合研究所紀要 2

      Pages: 35-42

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical heat pump system working at elevated temperature of high-temperature-gas-cooled reactor2009

    • Author(s)
      S.Fukada, Y.Edao, M.Terashita
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy 34

      Pages: 540-546

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heat-pump cycle by hydrogen-absorbing alloys to assist high-temperature gas-cooled reactor in producing hydrogen2009

    • Author(s)
      S.Fukada, N.Hayashi
    • Journal Title

      Proc. 4th information meeting of Nuclear Hydrogen Production (On CD-ROM)

  • [Journal Article] Rate-determining step of hydrogen transfer in a fuel cell of SrZr_<0.9>Yb_<0.1>O_<3-a>supplied with CH_4+H_2O2009

    • Author(s)
      S.Fukada, S.Suemori, K.Onoda
    • Journal Title

      Energy Conversion and Management 50

      Pages: 1249-1255

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多孔質材料内のトリチウム移動解明と透過防止被覆の開発2010

    • Author(s)
      枝尾祐希、佐藤紘一、片山一成、深田智、波多野雄治、田口明
    • Organizer
      電気化学会第77回大会
    • Place of Presentation
      富山市
    • Year and Date
      20100300
  • [Presentation] ゼオライト吸着剤を充填した水蒸留塔によるトリチウム濃縮分離2009

    • Author(s)
      深田智、古賀雅人、枝尾祐希
    • Organizer
      日本原子力学会2009年秋の大会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      20090900
  • [Presentation] Tritium migration through concrete enclosures of tritium handling facilities2009

    • Author(s)
      S.Fukada, K.Katayama, Y.Edao, K.Sato, K.Kobayashi, T.Hayashi, T.Yamanishi
    • Organizer
      9th International Atomic Energy Agency Technical Meeting on Fusion Power Plant Safety
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      20090700
  • [Presentation] 水素RFプラズマで作成された金属スパッタ膜からの水素放出挙動2009

    • Author(s)
      藤木俊也、片山一成、深田智、西川正史
    • Organizer
      第一回九州大学燃料電池ワークショップ
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Year and Date
      20090600
  • [Presentation] 固体高分子形燃料電池における物質移動現象2009

    • Author(s)
      間宮裕子、西川正史、深田智
    • Organizer
      第一回九州大学燃料電池ワークショップ
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Year and Date
      20090600
  • [Presentation] Heat pump cycle by hydrogen-absorbing alloys to assist high-temperaturegas-cooled reactor in producing hydrogen2009

    • Author(s)
      S.Fukada, Y.Edao
    • Organizer
      4th OECD-NEA information meeting on Nuclear Production Hydrogen
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      20090500
  • [Presentation] 核融合炉建屋におけるコンクリートとペイントの影響に関する研究2009

    • Author(s)
      佐藤紘一、深田智、片山一成、枝尾祐希、竹石敏治
    • Organizer
      日本原子力学会九州支部第28回研究発表講演会
    • Place of Presentation
      春日市
    • Year and Date
      2009-12-09

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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