Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4135 Bewertung des Sicherheitskonzepts
für die kombinierte nuklear/chemische Anlage
zur Wasserstoffproduktion mit dem HTTR Valuation of the Safety Concept
of the Combined Nuclear/Chemical Complex
for Hydrogen Production with HTTR
Verfondern, Karl; Nishihara, Tetsuo
Valuation of the Safety Concept of the Combined Nuclear/Chemical Complex for Hydrogen Production with HTTR
XII, 147 S., 2004
von
Karl Verfondern, Tetsuo Nishihara*
*Department of Advanced Nuclear Heat Technology, JAERI, Oarai, Ibaraki-ken, JAPAN
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.
by
Karl Verfondern, Tetsuo Nishihara*
*Department of Advanced Nuclear Heat Technology, JAERI, Oarai, Ibaraki-ken, JAPAN
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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