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IS process hydrogen production test for components and system made of industrial structural material, 2; H$$_{2}$$SO$$_{4}$$ decomposition, HI distillation, and HI decomposition section

工業製材料を用いたISプロセス水素製造試験,2; 硫酸分解工程, HI蒸留工程, HI分解工程

野口 弘喜; 竹上 弘彰; 上地 優; 田中 伸幸; 岩月 仁; 笠原 清司; 久保 真治

Noguchi, Hiroki; Takegami, Hiroaki; Kamiji, Yu; Tanaka, Nobuyuki; Iwatsuki, Jin; Kasahara, Seiji; Kubo, Shinji

原子力機構では、高温ガス炉の核熱利用技術として熱化学法ISプロセスの研究開発を行っている。工業材料を用いて100L/h規模の連続水素製造試験装置を製作した。初めに、本試験装置の各機器の機能確認を行うため、5つに分割された工程毎に試験を実施した。本報告では、5工程のうち、硫酸分解工程、HI蒸留工程及びHI分解工程の結果を示した。硫酸分解工程では、硫酸分解器による硫酸分解反応試験を行い、酸素製造量は供給硫酸量に比例することを示し、また、SO$$_3$$分解率は約80%であった。以上より、設計通りの性能を有していることを明らかにした。HI蒸留工程では、共沸以上のHIx水溶液を用いた蒸留試験を行い、塔頂から高濃度HI水溶液、塔底から共沸組成のHIx水溶液の生成を確認し、蒸留による分離が設計通りに行われていることを示した。HI分解工程では、HI分解器によるHI分解反応試験を行い、分解率約18%で安定した水素製造が可能であることを示し、設計通りの性能を有していることを示した。シリーズ(I)で示すブンゼン反応工程、HI濃縮工程の結果と合わせて、工程別試験を完了した。その後、これらの結果を基に、連続水素製造試験を実施し、8時間の水素製造に成功した。

JAEA has been conducting R&D on the IS process for nuclear-powered hydrogen production. We have constructed a 100 NL/h-H$$_2$$-scale test apparatus made of industrial materials. At first, we investigated performance of components in this apparatus. In this paper, the test results of H$$_2$$SO$$_4$$ decomposition, HI distillation, and HI decomposition were shown. In the H$$_2$$SO$$_4$$ section, O$$_2$$ production rate is proportional to H$$_2$$SO$$_4$$ feed rate and SO$$_3$$ decomposition ratio was estimated about 80%. In HI distillation section, we confirmed to acquire a concentrated HI solution over azeotropic HI composition in the condenser. In HI decomposition section, H$$_2$$ could be produced stably by HI decomposer and decomposition ratio was about 18%. The H$$_2$$SO$$_4$$ decomposer, the HI distillation column, and the HI decomposer were workable. Based on the results added to that shown in Series I, we conducted a trial continuous operation and succeeded it for 8 hours.

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