Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4135
Verfondern, Karl; Nishihara, Tetsuo
Valuation of the Safety Concept of the Combined Nuclear/Chemical Complex for Hydrogen Production with HTTR
XII, 147 S., 2004

Bewertung des Sicherheitskonzepts für die kombinierte nuklear/chemische Anlage zur Wasserstoffproduktion mit dem HTTR
von Karl Verfondern, Tetsuo Nishihara*
*Department of Advanced Nuclear Heat Technology, JAERI, Oarai, Ibaraki-ken, JAPAN

Kurzfassung
Der “High-Temperature Engineering Test Reactor” (HTTR) in Oarai, Japan, soll die weltweit erste Anlage zur Produktion von Wasserstoff werden, bei der auf der Basis des Wasserdampf- Reformierungsprozesses nukleare Prozesswärme als Primärenergie eingesetzt wird. Die sich daraus ergebenden speziellen Sicherheitsaspekte für eine solche kombinierte nuklear/ chemische Anlage müssen näher untersucht werden. Einer dieser besonderen Aspekte ist die Gefahr eines Feuers oder einer Explosion, die mit der Anwesenheit entzündbarer Gase sowie des großen LNG Speichertanks in unmittelbarer Nähe des Reaktorgebäudes verbunden ist. Ein besonderer Schwerpunkt bildet die denkbare Ausbildung einer Detonations-Druckwelle, die das Reaktorgebäude beschädigen könnte. Eine Literaturstudie hat gezeigt, dass Methan ein vergleichsweise langsam reagierendes Gas ist und dass im Falle einer unfallbedingten Freisetzung und Zündung es äußerst unwahrscheinlich ist, dass eine Methan-Gaswolke in freier Atmosphäre oder in teilweise bebauter Umgebung sich zu einer Detonation entwickeln kann. Verschiedene theoretische Abschätzungen sowie experimentelle Studien aus der Vergangenheit, die von Bedeutung für den Komplex aus HTTR und Wasserdampf-Reformierung sind, beinhalten das Ausbreitungs- und Verbrennungsverhalten kryogener Flüssigkeiten und zündfähiger Gasgemische, die eine Basis für eine umfassende Sicherheitsanalyse einer derartigen kombinierten nuklear/chemischen Anlage darstellen.


Valuation of the Safety Concept of the Combined Nuclear/Chemical Complex for Hydrogen Production with HTTR
by Karl Verfondern, Tetsuo Nishihara*
*Department of Advanced Nuclear Heat Technology, JAERI, Oarai, Ibaraki-ken, JAPAN

Abstract
The High-Temperature Engineering Test Reactor (HTTR) in Oarai, Japan, will be worldwide the first plant to demonstrate the production of hydrogen by applying the steam reforming process and using nuclear process heat as primary energy. Particular safety aspects for such a combined nuclear/chemical complex have to be investigated to further detail. One of these special aspects is the fire and explosion hazard associated with the presence of flammable gases including a large LNG storage tank in close vicinity to the reactor building. A special focus is laid upon the conceivable development of a detonation pressure wave and its damaging effect on the reactor building. A literature study has shown that methane is a comparatively slow reacting gas and that a methane vapor cloud in the open atmosphere or partially obstructed areas is highly unlikely to result in a detonation if inadvertently released and ignited. Various theoretical assessments and experimental studies, which have been conducted in the past and which are of significance for the HTTR-steam reforming system, include the spreading and combustion behavior of cryogenic liquids and flammable gas mixtures providing the basis of a comprehensive safety analysis of the combined nuclear/chemical facility.

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Letzte Änderung: 07.06.2022