R&D progress in thermochemical water-splitting iodine-sulfur process at JAEA

熱化学水素製造法ISプロセスの研究開発の現状

久保 真治  ; 田中 伸幸 ; 野口 弘喜  ; 岩月 仁 ; 笠原 清司  ; 今井 良行  ; 小貫 薫

Kubo, Shinji; Tanaka, Nobuyuki; Noguchi, Hiroki; Iwatsuki, Jin; Kasahara, Seiji; Imai, Yoshiyuki; Onuki, Kaoru

本報では、熱化学水素製造法ISプロセスの研究開発の現状について報告する。ISプロセスの実用化するための重要課題の一つに実用工業材料製化学反応器製作性及び厳しい腐食環境中での信頼性を確証することが挙げられる。現在、原子力機構はこの信頼性確証を目的とした試験装置を製作中である。ブンゼン反応器を含むブンゼン反応系機器は製作完了、硫酸分解反応器が作成完了、HI分解反応器は2012年度に製作予定である。試験装置の規模は、水素製造量150L/h相当、設計圧力0.95MPa[abs]である。ブンゼン反応器の主要材質は、フッ素樹脂被覆鋼やガラス被覆鋼である。ブンゼン反応器は、単純な構造ながら、複数の必須機能(反応物の混合、化学反応によるHIと硫酸の生成、反応熱除去、気液分離)を実現できるよう独自の並流外部循環型システムとした。まず、化学反応の機能動作を確認し、続いて、装置構成材料の耐久性試験を実施する予定である。

Thermochemical iodine-sulfur hydrogen production process is a promising application for the high temperature gas-cooled reactors. To realize this process, one of the key engineering tasks is proof of manufacturability of chemical reactors made of practical structural materials and confirmation of the reactors' sound performance in the harsh working conditions of the process. In order to examine the task, test apparatuses of the process are being constructed by JAEA. The Bunsen section has been built and assembled, the HSO decomposer was recently manufactured, and the HI decomposer will be manufactured in FY2012. Throughput of the test apparatus is equivalent of a hydrogen production rate of 150 NL/h, and the design pressure is 0.95 MPa [abs]. The Bunsen reactor was assembled using corrosion resistant materials such as glass- and fluoroplastic-lined steels. The reactor is required to perform multiple functions of mixing the reactants and recycled substances, producing HI and HSO by chemical reaction, carrying out heat removal, and separating products and gases. The reactor features an outer-circulating, co-current system to perform the said functions via a relatively simple mechanism. At first, performance of chemical reaction will be tested, followed by long-term service test of the reactors to demonstrate the durability of the construction materials. The results are expected to prove the promising engineering advances toward the practical use of Bunsen reactor that is a core device of this process.