高温工学試験研究炉HTTRを用いた1次ヘリウム冷却材中不純物の能動的制御技術の開発
Development of active control technology for impurities in coolant helium using High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR)
濱本 真平; 根本 隆弘; 関田 健司; 齋藤 賢司
Hamamoto, Shimpei; Nemoto, Takahiro; Sekita, Kenji; Saito, Kenji
高温ガス炉で使用される1次ヘリウムヘリウムに含まれる化学的不純物の組成に依存して起こる脱炭現象は、炭化物の析出によって強化された合金に著しい強度低下を起こす。そのため、高温工学試験研究炉(HTTR)の1次ヘリウム純化設備は、不純物の発生速度を予測して1次ヘリウム純化設備の容量を設定することで、浸炭性雰囲気が形成されるように設計されている。これまでに、HTTRの運転中の1次ヘリウム中の雰囲気は、浸炭性が形成されていることが確認されているが、実用高温ガス炉では長期間の運転するため、運転期間中に不純物の発生速度が変化することを考慮しなければならない。変化する不純物発生速度に対する一つの対策として、1次ヘリウム純化設備の能力を運転中に制御し、除去速度を制御する方法がある。脱炭性を浸炭性に改善するためには、H$$_{2}$$とCOの濃度を増加させることが有効であり、そのためにはHTTRの1次ヘリウム純化設備のうち、酸化銅反応筒(CuOT)の除去効率を下げることで可能となる。そこで、CuOTの効率を明らかにするため、HTTRの既設の1次ヘリウム純化設備にH$$_{2}$$とCOの混合ガスを注入し、CuOTの効率の温度依存性及び不純物濃度依存性を測定する実験を行った。実験の結果、CuOTの温度を50$$^{circ}$$Cから110$$^{circ}$$Cに調整すれば、H$$_{2}$$の除去量を低減できること、またCuOTの温度制御が原子炉の1次冷却系に影響しないことを明らかにした。これらの結果から、実用高温ガス炉で任意の不純物環境を形成する方法として、1次ヘリウム純化設備の除去効率を制御する技術を実機に適用できることを明らかにした。
The decarburization may take place depending on the chemical impurity composition in helium gas used as the primary coolant in High-Temperature Gas-cooled Reactors, and will significantly reduce the strength of the alloy. The ability to remove impurities by a helium purification system was designed according to the predicted generation rate of impurities so as to make the coolant become the carburizing atmosphere. It has been confirmed that the coolant becomes the carburizing atmosphere during the operation period of the High Temperature engineering Test Reactor (HTTR). However, it is necessary to consider changes of generation rates of impurities since lifetime of commercial reactor is longer than the life of the HTTR. To avoid the influence of the change of generation rate, the control of removal efficiency of impurity in the helium purification system was considered in this study. To reform the decarburizing into the carburizing atmosphere, it is effective to increase the H$$_{2}$$ and CO concentration in the coolant helium. By controlling the efficiency of the Cooper Oxide Trap (CuOT), it is possible to increase the H$$_{2}$$ and CO concentrations. Therefore, an experiment was carried out by injecting the gas mixture of H$$_{2}$$ and CO into the existing purification system of HTTR to investigate the dependencies of temperature and impurity concentration on the removal efficiency of CuOT. The experimental results are described as the following, (1) By adjusting the temperature of helium at the CuOT within a range from 110$$^{circ}$$C to 50$$^{circ}$$C, it is possible to reduce the removal efficiency of H$$_{2}$$ sufficiently. (2) Temperature change of helium gas in the CuOT is sufficiently reduced by the cooler located at the downstream of the CuOT, which does not affect the primary cooling system of HTTR. As the results, the applicability of removal efficiency control of CuOT was verified to improve the decarburizing atmosphere for the actual HTGR system.
使用言語 : Japanese
報告書番号 : JAEA-Technology 2015-048
ページ数 : 62 Pages
発行年月 : 2016/03
特許データ :
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キーワード : HTTR; HTGR; Removal efficiency control; Helium purification system; Decarburization; Carburization; CuOT
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広報プレスリリース :
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(成果普及情報誌)
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登録番号 : TN20150048
抄録集掲載番号 : 44000612
Accesses  (From Jun. 2, 2014)
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