Nuclear demonstration program of hydrogen production using the HTTR; HTTR-IS program

HTTRを用いた原子力水素実証プログラム; HTTR-ISプログラム

坂場 成昭 ; 佐藤 博之  ; 大橋 弘史 ; 橘 幸男 ; 國富 一彦 

Sakaba, Nariaki; Sato, Hiroyuki; Ohashi, Hirofumi; Tachibana, Yukio; Kunitomi, Kazuhiko

原子力機構では、日本初の高温ガス炉HTTRの核熱を用いた水素製造の実証を目的として、HTTR-ISシステムの設計研究を2005年より開始した。HTTRによる水素製造は、核熱を用いた水素製造として世界初の実証となることが期待されている。水素製造システムの候補は、水分解により水素を製造するISプロセスである。熱化学法であるISプロセスは、二酸化炭素の排出を伴わずに大量の水素を製造することが可能である。本報は、ISプロセスをHTTRに接続するうえで鍵となる技術について報告する。HTTR-ISシステムでは商用段階を見据え、経済的に成立させる技術を確立することが重要である。そこで鍵となる技術は、ISプロセスを原子力の規格・基準を用いて製作するのではなく、一般化学プラントに用いられる規格・基準を用いて製作するための安全論理の構築(非原子力級化)及びISプロセス自身のシステムの簡素化であり、いずれも経済性向上のためには必須である。非原子力級化のためには、従来の安全評価に加えて別に必要となる外部事象を検討した。また、システムの簡素化については、従来単一の機能を有していたISプロセスの化学反応器に対して複数の機能を持たせる機器の概念設計を行った。今回の提案は、将来の原子力水素の実現に向けて経済的に貢献することが期待できる。

Japan Atomic Energy Agency launched the HTTR-IS program which is a nuclear hydrogen production demonstration program using the Japan's first high-temperature gas-cooled reactor HTTR in 2005. It is expected to be the world's first demonstration of nuclear hydrogen. The candidate system of the hydrogen production is a thermochemical water splitting iodine sulphur process (IS process). The thermochemical water splitting process can produce massive quantity of hydrogen without carbon dioxide greenhouse gas emission. This paper focused on the key issues to be developed for the IS process to couple with the HTTR (HTTR-IS system). The key issues to be established are the safety philosophy for non-nuclear grade system as a conventional chemical system and simplification of the plant for an economic competitiveness. The conceptual safety study for non-nuclear system was carried out. The key elements were proposed which can exempt the IS process from "Prevention System 3" and identify abnormal events initiated from the IS process as external events. Also, the conceptual design study for integration of the components such as a Bunsen reactor and a sulphuric acid decomposer was carried out. Reduction of number of components was proposed by coupling with some of equipment. The proposed philosophy and its supporting technologies are expected to contribute economically for the commercialization of nuclear hydrogen.