A Simulation study of catalytic SO decomposition in heat exchanger reactor

久保 真治; 田中 伸幸; 大橋 弘史; 金川 昭宏*; 今井 良行; 笠原 清司; 小貫 薫

Proceedings of 2008 AIChE Annual Meeting (CD-ROM), 8 Pages, 2008/11

三酸化硫黄分解は、多くの熱化学水素製造法に共通する化学反応である。この反応は触媒下で吸熱的に生じ、VHTRの熱利用系においては、所要熱は高温ヘリウムガスとの熱交換で供給される。三酸化硫黄分解器のサイズと触媒層形状を評価するため、本反応速度式を白金触媒を用いた実験データを解析して定式化するとともに、熱交換により駆動する触媒層の支配方程式である常微分方程式を数値的に積分した。これにより、分解ガスが触媒層出口でほぼ平衡反応率に達するために必要な、触媒層形状を表す代表長さ及び伝熱面積を明らかにした。

熱化学水素製造法ISプロセス用高温継手の開発; 皿バネ締結機構の機能評価試験及びガスケット候補材のシール性評価試験結果

金川 昭宏*; 岩月 仁; 石倉 修一; 小貫 薫; 日野 竜太郎

JAEA-Technology 2007-060, 31 Pages, 2007/11

JAEA-Technology-2007-060.pdf:4.2MB

熱化学法ISプロセスは、地球温暖化ガスである二酸化炭素を排出することなく大量の水素を効率的に製造することが可能であり、高温ガス炉からの核熱を熱源として使用する。ISプロセスは強酸である硫酸やヨウ化水素酸を高温高圧下で使用する。このため、耐熱性に加えて耐腐食性の材料で大型化学反応器の開発が必須である。特に、ISプロセスの主要機器であるSO分解器は、高温高圧のヘリウム(He)ガス用の圧力容器とHeガス加熱によるSO分解のための内部構造物から構成され、内部構造物の接続部は最高700Cにまで達する。そこで、高温条件までシール性能が確保できるようにSiCボルトと皿バネを用いた高温継手機構を考案し、その有効性確認試験、及び候補となるガスケットのシール性能試験を実施した。その結果、適切なガスケット材を組合せることにより、高温時でもシール性は維持できることを確認した。

Development program of IS process pilot test plant for hydrogen production with high-temperature gas-cooled reactor

岩月 仁; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 今井 良行; 伊地知 雅典; 金川 昭宏; 大田 裕之; 久保 真治; 小貫 薫; 日野 竜太郎

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/07

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、将来の水素エネルギー社会を目指してHTTR(高温工学試験研究炉)を用いた水素製造実証試験を計画している。原子力機構ではこれまでに、ベンチ規模のガラス製の水素製造試験装置を用いて、1週間の連続水素製造(水素製造量:30Lm/h)に成功しており、この成果を踏まえて、次段階のパイロットプラント試験(水素製造量:30Nm/h規模)に移行することを計画している。パイロットプラントは、ガラスライニング,SiCセラミックス等のような工業原料を用いて製作され、2MPaの圧力下で運転予定である。パイロットプラントは、ISプロセス試験装置とヘリウムガス(He)循環装置(Heループ)から構成される。Heループは、400kWのHe加熱器,He循環器及びHe冷却器として機能する蒸気発生器から構成されるHTTRの運転環境を模擬している。設計研究と並行して、高温,高腐食環境下で使用されるHSO分解器、及びSO分解器のようなISプロセスの主要機器は、設計及び試作により製作性が確認されている。また、その他の腐食やHIxプロセスについても、現在研究開発中である。本報では、パイロットプラント試験に向けた現状について報告する。

高温ガス炉による水素製造,10; 熱化学法ISプロセス開発,プロセス解析

伊地知 雅典; 吉田 光徳; 井坂 和義; 田中 伸幸; 笠原 清司; 奥田 泰之; 程塚 正敏; 金川 昭宏; 今井 良行; 野口 弘喜; et al.

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では高温ガス炉を用いた熱化学法ISプロセスによる水素製造技術の研究開発を進めている。本報では、ISプロセスパイロットプラントのプロセス設計のためのプロセス解析モデル開発の一環として、物性推算に使用する市販物性推算モデル(OLI)の構築・検証と、これを用いた市販プロセス解析コード(PRO/2)による定常プロセス解析結果について報告する。

Design study of pilot test plant for hydrogen production by thermo-chemical water splitting IS process

岩月 仁; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 金川 昭宏; 伊地知 雅典; 笠原 清司; 久保 真治; 坂場 成昭; 小貫 薫; 日野 竜太郎

no journal, , 

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、将来の水素エネルギー社会を目指してHTTR(高温工学試験研究炉)を用いた水素製造実証試験を計画している。原子力機構ではこれまでに、ベンチ規模のガラス製の水素製造試験装置を用いて、1週間の連続水素製造(水素製造量: 30NL/hr)に成功しており、この成果を踏まえて、次段階のパイロットプラント試験(水素製造量: 30Nm/hr規模)に移行することを計画している。パイロットプラントは、ガラスライニング,SiCセラミックスなどのような工業原料を用いて製作され、2MPaの圧力下で運転予定である。設計研究と平行して、ISプロセスの主要機器は、設計及び試作により製作性が確認されている。また、パイロットシステムのシミュレーションや、耐腐食性シールや配管技術についても、現在研究開発中である。本報では、パイロットプラント試験に向けた現状について報告する。

液体鉛ビスマス流のキャビテーション初生とノズル形状の影響

金川 晃大*; 矢田 浩基; 月森 和之; 服部 修次*

no journal, , 

The cavitation erosion in liquid metal is important for the safety of the nuclear reactor and the industrial equipment. However, a study on the cavitation erosion in liquid metal has not been developed. This study clarified the incipient condition of cavitation in tap water and liquid metal. A test apparatus for Pb-Bi alloy was developed. It was found that the incipient cavitation number in tap water is about 0.8. The incipient cavitation number in Pb-Bi alloy is 0.8. The incipient cavitation number is the same value regardless of kinds of test liquid. And this study clarified an incipient condition of cavitation with different shape of orifice. When the cavitation number was defined by using flow velocity, the incipient cavitation number becomes constant level regardless of the orifice shape. A test apparatus for the erosion tests was developed.

キャビテーション初生に及ぼす液体の種類及びノズル形状の影響

矢田 浩基; 金川 晃大*; 服部 修次*

no journal, , 

流体機械におけるキャビテーションの発生は、機器の性能低下や損傷を引き起こすことが知られている。磁わい振動試験による壊食試験では、壊食速度は水中に比べ、鉛ビスマス中では約10倍、ナトリウム中では約25倍となる。キャビテーションの発生を防止,抑制するには、キャビテーションの発生条件を知ることが重要であることから、本研究では、低融点合金を用いた試験が可能なキャビテーション噴流試験装置を開発し、水中及び鉛ビスマス低融点合金を用いてキャビテーション初生試験について検討した。また、噴流試験に用いるノズル形状がキャビテーション初生条件に及ぼす影響について検討するため、数種類のノズルを用いた試験を行った。