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학술저널
저자정보
Yamamoto Tomohiko (Japan Atomic Energy Agency) Kato Atsushi (Japan Atomic Energy Agency) Hayakawa Masato (Japan Atomic Energy Agency) Shimoyama Kazuhito (Japan Atomic Energy Agency) Ara Kuniaki (Japan Atomic Energy Agency) Hatakeyama Nozomu (Tohoku University) Yamauchi Kanau (Mitsubishi FBR Systems) Eda Yuhei (Mitsubishi FBR Systems) Yui Masahiro (Mitsubishi Heavy Industries)
저널정보
한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology Vol.56 No.3
발행연도
2024.3
수록면
893 - 899 (7page)
DOI
10.1016/j.net.2023.10.043

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In a secondary cooling system of a sodium-cooled fast reactor (SFR), rapid detection of hydrogen due to sodiumwater reaction (SWR) caused by water leakage from a heat exchanger tube of a steam generator (SG) is important in terms of safety and property protection of the SFR. For hydrogen detection, the hydrogen detectors using atomic transmission phenomenon of hydrogen within Ni-membrane were used in Japanese proto-type SFR “Monju”. However, during the plant operation, detection signals of water leakage were observed even in the situation without SWR concerning temperature up and down in the cooling system. For this reason, the study of a new hydrogen detector has been carried out to improve stability, accuracy and reliability. In this research, the authors focus on the difference in composition of hydrogen and the difference between the background hydrogen under normal plant operation and the one generated by SWR and theoretically estimate the hydrogen behavior in liquid sodium by using ultra-accelerated quantum chemical molecular dynamics (UA-QCMD). Based on the estimation, dissolved H or NaH, rather than molecular hydrogen (H2), is the predominant form of the background hydrogen in liquid sodium in terms of energetical stability. On the other hand, it was found that hydrogen molecules produced by the sodium-water reaction can exist stably as a form of a fine bubble concerning some confinement mechanism such as a NaH layer on their surface. At the same time, we observed experimentally that the fine H2 bubbles exist stably in the liquid sodium, longer than previously expected. This paper describes the comparison between the theoretical estimation and experimental results based on hydrogen form in sodium in the development of the new hydrogen detector in Japan.
#Sodium-cooled fast reactor (SFR) #Steam generator (SG) #Sodium-water reaction (SWR) #Hydrogen detection #Ultra-accelerated quantum chemical molecular dynamics (UA-QCMD)

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