高レベル放射性廃液から発生する水素を実測 ―水素発生量の温度依存性データを整備―

2026-05-22 日本原子力研究開発機構

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、日本原燃との共同研究により、再処理施設で発生する高レベル放射性廃液からの水素発生量を実廃液を用いて測定し、温度依存性を明らかにした。研究成果は『Journal of Nuclear Science and Technology』誌に掲載された。使用済み核燃料再処理で生じる高レベル放射性廃液では、放射線による水分解で継続的に水素が生成される。停電時には換気停止による水素蓄積と崩壊熱による温度上昇が同時進行する恐れがあり、安全評価上の重要課題となっている。研究チームは、NUCEF内BECKY施設において、室温(30℃)から沸騰条件まで実廃液の水素発生量を測定。その結果、沸騰条件でも室温撹拌時以上の水素発生増加は確認されなかった。詳細解析から、沸騰で生じる気泡が溶液を撹拌し、水素を液相から気相へ移行しやすくする一方、温度上昇自体は水素生成促進要因ではないことが判明した。成果は、再処理施設異常時の水素安全対策や水素蓄積評価の高度化に重要な基礎データを提供する。

高レベル放射性廃液から発生する水素を実測 ―水素発生量の温度依存性データを整備―

<関連情報>

実際の核燃料由来溶液からの放射線分解による水素生成量に対する温度の 影響 Effect of temperature on radiolytically generated hydrogen yield from actual nuclear fuel-derived solution

Tomohiro Toigawa,Shinobu Hotoku,Yuta Kumagai,Yuma Abe,Kan-ichi Oyama,Hiroyuki Fukaya,…
Journal of Nuclear Science and Technology  Published:18 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1080/00223131.2026.2637453

ABSTRACT

The effect of temperature on hydrogen generated from radiolysis was investigated to determine the safety implications in nuclear fuel reprocessing, particularly in cases involving loss of cooling for high-level radioactive solutions. Radiolytic hydrogen production poses a risk due to its flammability, especially when it accumulates in confined spaces without ventilation. Herein, generation of radiolytic hydrogen from an actual nuclear fuel-derived solution is investigated. Compared to previous studies using a plutonium nitric acid solution, this study evaluates radiolytic hydrogen yield under more realistic conditions, reflecting post-irradiation fuel composition. G-values of H2 are determined at multiple temperatures, and the impact of alpha, beta, and gamma radiation doses is evaluated using PHITS-based simulations. Findings from this study confirmed a reduction in hydrogen yield due to scavenging effects of high-concentration nitric acid and metal ions dissolved in the solution, and temperature dependence appeared to be minor. A weak decreasing trend of G-values with temperature under agitated conditions might be related to hydrogen consumption by palladium species.

2005放射線防護
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