由長岡工業大學、關西學院大學、宇都宮大學、大發汽車株式會社、ADVAN ENGINE和日本原子能機構組成的研究小組對與核電站退役相關的燃料碎片(注)等放射性廢物進行了調查福島第一核電站,為了確保儲存容器的長期氫氣安全,提高氫氣安全技術,我們對開發降低儲存容器中積累的氫氣濃度的技術進行了展望。
在該項目中,我們開發了兩種高性能氫重組催化劑(PAR)的生產技術。一是實用性極高的應用汽車催化劑的“蜂窩型氫安全催化劑”。這樣,所產生的氫氣和氧氣就可以在無需外部電源的情況下返回到容器內的安全水中。
另一種是球形催化劑,其中球形氧化鋁基材的表面塗覆有負載鉑貴金屬的氧化鋁細顆粒。與傳統催化劑相比,該催化劑具有更高的單位體積氫氣處理能力,並且很容易通過調節催化劑的數量來調節氫氣處理能力。
為了建立使用PAR的氫氣處理技術,有必要通過在燃料碎片儲存容器中安裝PAR來實驗評估氫氣的行為。因此,我們製作了一個模擬容器並進行了一系列實驗,闡明了影響PAR性能的各種因素,並能夠建立氫氣處理技術。
此外,還建立了一個模型來模擬燃料碎片存儲容器中自然對流引起的傳熱傳質現象。此外,為了闡明由於容器內氫氣複合反應導致的氫氣濃度降低行為,我們構建了預測和評估氫氣非穩態濃度行為所需的自然對流模型和預測組合的催化反應模型氫和氧的反應,並開發了一種模擬方法。
注:因核反應堆事故而熔化的燃料已冷卻並凝固。