2010 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
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21360451
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
深田 智 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (50117230)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 一成 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (90380708)
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| Keywords | プラズマ・核融合 / トリチウム / コンクリート / 安全性 / 原子力エネルギー |
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| Research Abstract |
水素放射性同位元素のトリチウムを、核融合炉燃料として150g/GWday(=5.5x10^<16>Bq/GWday)の量製造、循環、回収、注入する必要がある。RIを確実に閉じ込めるため三重閉じ込めシステムが考えられ、コンクリート建屋はその最終格納装置として重要な役割がある。本研究では、セメント、モルタル、コンクリートにエポキシ系やシリコン系防水ペイントを塗布した状態でトリチウム水蒸気の構造材内部吸着拡散量を実験的に求め、炉システムからの漏洩率を評価した.これまで得られた結果をまとめると次の様になる。
(1)ペイントを塗布しない場合のトリチウム移動は、セメント内細孔への吸着水拡散で支配され、その有効拡散係数は1.2x10^<-11>m^2/sであった。砂や砂利等の緻密物質内への溶解拡散は生じず、空隙率を考慮に入れることで、コンクリート複雑構造物でも単純な拡散方程式で記述できることが分かった。(2)エポキシペイントを塗布すると、トリチウム拡散はペイント内拡散に支配され、その拡散係数は1.0x10^<-16>m^2/sであった。(3)シリコンペイント塗布状態では、トリチウム移動は拡散支配ではなく、トリチウム捕捉量が線形に増加した。これはシリコン塗料が長時間水接触でコンクリートとペイント間の接触状態が変わることに起因し、これはマクロ観察でも確認された。(4)トリチウム捕捉量は、シリコンペイントより、エポキシペイントの方が多く、ペイント分子構造に含まれるOH基とOCH_3基の違いにより、表面吸着量が異なるものと考えられる。いずれにせよ、コンクリート防水加工をした状態の三次閉じ込めシステム内のトリチウム移行挙動が分かった。
平成22年度は最終年度であり、コンクリートからのトリチウム除染、移行阻止技術開発のための基礎研究をとりまとめ、水同位体交換、加熱処理等の影響としてまとめて原子力学会で発表した。
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