極限環境閉鎖系におけるコジュネレーションシステムの検討

Study of Co-generation system in sever environment

野村 紀男; 羽賀 一男; 大坪 章

Nomura, Norio; Haga, Kazuo; not registered

高温可搬型液体金属冷却炉システムは、通常の地上環境とは異なる極限環境下での閉鎖系へのエネルギー供給源(300kWe用SPECTRA-L、2MWe用LUBAR)としても期待される。月面等の極限環境閉鎖系のエネルギーの供給形態としては、これまでは専ら電力だけの利用を想定してきたが、発生したエネルギーの有効利用の面から見ると、用途によっては熱そのものを併用する方が有利な場合も考えられる。そこで、原子炉を熱源とする月面基地におけるエネルギーシステムについて、発生した熱の直接利用を組み込んだ場合ん利害の得失を検討した。この検討において、1・全電化方式でエネルギーシステムを作りあげた場合と、2・熱利用が可能な項目については積極的に原子炉の排熱利用を行ったコジェネリーションシステムの場合、2つに分けて、熱・電気のエネルギーフローを示すエネルギーシステム図を作成した。コジェネレーションシステムでは、熱移送媒体として化学反応を利用(メタンガスと水蒸気の混合ガスを核燃により分解し、水素と一酸化炭素を生成する。それをパイプで輸送して、消費地でその逆反応により熱を取り出す。)した、極限環境に相応しいものを提案した。検討の結果、システムの重量を評価軸とした場合、基地の拡大によってエネルギー需要が1MWe程度になると、排熱利用を積極的に行ったコジェネリーションシステムの方が、エネルギー供給を全て電気で賄う全電化と同等あるいはそれ以上に有効となる可能性があることがわかった。最後に、コジェネリーションシステムによってエネルギーの有効利用とシステムの軽量化に両方を達成するために必要な今後の技術的課題を明らかにした。

High-temperature transpotable liquid-metal-cooled fast reactors are also expected as an energy source in sever environments such as lunar base. Only electricity has been considered as the energy supply system to the lunar base, however, both use of electricity and heat power (co-generation system) may offer better effective use of energy than only the electrification system is considered. In this report, the advantage of co-generation system based on a transpotable reactor examined to a usage in a lunar base. Two energy system diagrams on heat and electricity flows have been compared from the view point of total weight. One is the case of all electrification. The other (co-generation system) is the case in which the exhaust heat from the nuclear reactor is actively utilized to reduce the demand of electricity. A heat transport technique using a chemical process as the heat media is adapted for the latter. In the chemical system, hydrogen and carbon monoxide are formed from methane and steam by adding nuclear heat. Then the gases are transported through a pipe and changes to the original materials generating heat at the consuming spot. As the result of present study, it is clarified that the co-generation system has a possibility to have an advantage over the case of all electrification in total weight of system when the energy demand increase to MWe level. Finally, future R&D items ware mentioned to reduce the weight of this co-generation system and to increase the effectively.