Merit assessment of nuclear hydrogen steelmaking with very high temperature reactor

超高温ガス炉を用いた原子力水素製鉄のメリットに関する評価

稲垣 嘉之; 笠原 清司  ; 小川 益郎

Inagaki, Yoshiyuki; Kasahara, Seiji; Ogawa, Masuro

製鉄プロセスのCO排出削減に有効と考えられる超高温ガス炉を用いた原子力水素製鉄について、そのメリットを評価した。原子力水素製鉄プロセスは、原子力水素製造プロセスと水素還元製鉄プロセスから構成され、水素製造は、超高温ガス炉から供給される高温熱で水を分解するISプロセスで行われる。超高温ガス炉は、他の炉型に比較して優れた安全性を有しており、電源喪失により冷却材の流れが停止しても、原子炉圧力容器の外部から熱放射や自然対流で炉心を冷却して原子炉を安全に停止できる。したがって、製鉄プラントの近傍に超高温ガス炉を設置して、鉄鉱石の還元を行うシャフト炉へ直接水素を供給することができる。この原子力水素製鉄により、既存の高炉による製鉄プロセスに対してCO排出量を約9%まで大幅に低減するとともに、経済性が既存の高炉やシャフト炉に競合可能であることを明らかにした。

The merit assessment of the nuclear hydrogen steelmaking (NHS) was performed for reduction of CO emissions from the steelmaking process. The NHS process is composed of the steelmaking process by hydrogen reduction and hydrogen production process, namely IS process, using a very high temperature reactor (VHTR). VHTR has the excellent safety features outstanding as compared with the other nuclear reactors that the reactor can be shut down inherently and cooled down passively using natural heat radiation from outside of the reactor pressure vessel even in a loss of coolant flow accident caused by loss of power and so on. Therefore, hydrogen can be supplied directly to a shaft furnace using piping from VHTR installed near the steelmaking plant. The NHS process with VHTR and IS process can decrease the CO emissions by approximately 9% of those of the conventional blast furnace process, and be economically competitive to the blast furnace and the shaft furnace processes.