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分離回収技術; 3 シリカ系膜による二酸化炭素分離と膜反応器による二酸化炭素資源化の可能性野村 幹弘*; 石井 克典; 佐藤 友哉*
メタネーションとグリーン水素の最新動向, p.148 - 157, 2023/10
本章では、二酸化炭素分離・回収・資源化の方法として、シリカ系のセラミック膜に着目し、シリカ系膜に関して開発の歴史を振り返り、最新の二酸化炭素分離状況を示す。また、シリカ系膜による分離と、セラミック材料の膜反応器による二酸化炭素メタン化の反応についてまとめる。
石井 克典; 青木 健; 井坂 和義; 野口 弘喜; 清水 厚志; 佐藤 博之
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 9 Pages, 2023/05
JAEA initiated High Temperature engineering Test Reactor (HTTR) heat application test project to establish coupling technologies between HTGR and a hydrogen production plant necessary to achieve large-scale, low cost, and carbon-free hydrogen production. One important element for the coupling technologies is a system analysis code which can simulate dynamic behavior of a HTGR hydrogen production system to design a plant control system for the effects of circulated helium heat through both facilities. The code is required to deal with a complex system which involves several subsystems and different physics with different timescales. As a first step of the development, we developed a heat and mass balance evaluation model of a helium-heated steam reformer. This report will present the outline of the developed model and simulation results with comparison to the experimental results.
野本 恭信; 水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 7 Pages, 2023/05
JAEA initiated an HTTR heat application test plan to develop for coupling technology between HTGR and hydrogen production facility. The principal objective of this test plan is to establish the high safety coupling technology for coupling a hydrogen production facility to HTGR through the demonstration of a hydrogen production by the proven technology of methane steam reforming method utilizing the HTTR as a high temperature heat source. The other objective is to develop for coupling equipment such as a high temperature isolation valve, a helium gas circulator and a high temperature insulation pipe. This paper describes the overview of an HTTR heat application test plan such as a draft test schedule and test targets for the demonstration of a hydrogen production. This paper also presents basic specifications of an HTTR heat application test facility such as the HTTR modification strategy, overall system configuration and heat and mass balance at rated test operation for the demonstration of a hydrogen production. Furthermore, the operation plan during the normal start-up and shut-down processes is proposed.
水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; 野口 弘喜; et al.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 6 Pages, 2023/05
High temperature gas-cooled reactor (HTGR) is expected to extend the use of nuclear heat to a wider spectrum of industrial applications such as hydrogen production, high efficiency power generation, etc., due largely to high temperature heat supply capability as well as inherent safe characteristics. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) have been contracted by the Agency for Natural Resources and Energy, part of the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) of Japan, to conduct its Hydrogen Production Demonstration Project Utilizing Very High Temperature. The primary objective of this project is to establish "coupling technology" between HTGR and hydrogen production facility in accordance with "Green Growth Strategy Through Achieving Carbon Neutrality in 2050". From this fiscal year, JAEA initiated a program to produce hydrogen using an HTTR (High Temperature Engineering Test Reactor) to develop coupling technologies between HTGR and hydrogen production facility required for a massive, cost-effective and carbon-free hydrogen production technology. This paper describes the development plan for coupling equipment which is required for an HTTR heat application test as coupling technologies between an HTTR and a hydrogen production facility. The coupling equipment is composed of a high temperature isolation valve to prevent the ingress of the flammable gas and/or the leakage of radioactive materials for nuclear facility, a secondary helium gas circulator to feed a high temperature helium gas, and a high temperature insulation pipe to transport of a high temperature helium gas from an Internal Heat Exchanger (IHX) to a hydrogen production facility. The development plan of coupling equipment contains each target and draft schedule.
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 立原 丈二; 高藤 清人; 沖田 高敏; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
Mechanical Engineering Journal (Internet), 8(3), p.21-00022_1 - 21-00022_9, 2021/06
MOX燃料製造工程におけるグローブボックス内の核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減を目的として、グローブボックス構成材のアクリルへのナノ粒子コーティングによる粉末付着防止に係る技術開発を進めている。AFM測定により、ナノ粒子コーティングを施したアクリル試験片表面の二乗平均平方根粗さは、非コーティング面に比べて高い値を有することを確認した。ナノ粒子コーティングにより、表面にナノオーダーの微細な凹凸が形成され、アクリル試験片と観察された最小粒子径約5
mのUO粒子との間に働く付着力が約10分の1に低下し、さらにMOX粉末の付着量が約10分の1に低減することが明らかになった。本研究によりグローブボックス構成材に対し、ナノ粒子コーティングを施すことにより、核燃料物質の付着防止効果が得られることがわかった。本手法は、グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減、アクリルパネルの視認性の改善に有効である。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 立原 丈二; 高藤 清人; 沖田 高敏; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/08
MOX燃料製造工程におけるグローブボックス内の核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減を目的として、グローブボックス構成材のアクリルへのナノ粒子コーティングによる粉末付着防止に係る技術開発を進めている。アクリル試験片にナノ粒子をコーティングすることにより、表面にナノオーダーの微細な凹凸が形成され、アクリル試験片と観察された最小粒子径約5mのUO粒子との間に働く付着力が約10分の1に低下し、さらにMOX粉末の付着量が約10分の1に低減することが明らかになった。本研究によりグローブボックス構成材に対し、ナノ粒子コーティングを施すことにより、核燃料物質の付着防止効果が得られることがわかった。本手法は、グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減、アクリルパネルの視認性の改善に有効である。
瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 川口 浩一; 石井 克典; 佐藤 寿人; 深澤 智典*; 福井 国博*
Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.738 - 745, 2019/09
核燃料物質の有効利用のため、MOX燃料製造プロセスにおいて混合酸化物ペレットの乾式粉砕技術の開発を進めてきた。乾式回収粉の粒径を250m以下の範囲で制御する技術を開発するために、粒度約500mの模擬粉末を用いて、石臼式粉砕機および衝突板式ジェットミル両方の性能を評価した。石臼式粉砕機においては砥石間のクリアランス、また衝突板式ジェットミルにおいては分級ゾーンのクリアランスと仰角を調整することにより、粒径を250m以下の範囲で制御できることが明らかとなった。さらに、衝突板式ジェットミルは分級機のパラメータを細かく調整することができるため、粒径制御に適していると考えられる。
横山 薫; 佐藤 克典*; 山中 貴志*; 石森 有
Radioisotopes, 65(11), p.441 - 450, 2016/11
ウラン燃料を製造する加工メーカでは、測定によるU-235量や濃縮度の定量が重要になる。本研究では、U-235から放出された186keVの
線の測定から評価したU-235の含有量は、U-238の不均一な分布を定量化した遮蔽因子Xgeometryで補正できることを示す。Xgeometryは、Pa-234mから放出される1001keVの線と、1001keVに由来する散乱線を用いて定量化した。Xgeometryは、もともとU-238の測定のために導入した。U-235はU-238と共存するので、この因子は、U-235の測定値に適用することも可能である。模擬充填物や線源をセットしたドラム缶を用いた試験で、U-235の含有量および濃縮の定量誤差は遮蔽因子を考慮することで低減することを実証した。
鈴木 道隆*; 吉川 真央*; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 石井 克典
粉体工学会誌, 50(6), p.405 - 409, 2013/06
シリカのナノ粒子を含有した懸濁液に浸すか、又はスピンコート法(サンプルを高速回転させたときに発生する遠心力によりサンプル上に薄膜を形成する方法)を用いて、ガラス基板にシリカナノ粒子を塗布した。ガラス基板の表面が透明なナノ粒子の薄い層で覆われることにより、粉末付着を防止できることが実験的に確認された。粉末と基板の間に作用する付着力を遠心法により測定し、付着力と表面粗さの関係を実験及び理論の観点から検討した結果、付着力は表面粗さが増加するにつれて減少しており、ナノ粒子の塗布による基板表面の粗さのわずかな増加が、粉末付着を低減できる原因であることがわかった。ナノ粒子の塗布は、粉末付着を大変効果的に防ぐことができ、さまざまな分野への応用が期待される。
伊藤 智庸*; 花井 哲*; 和智 良裕*; 小野 通隆*; 中本 一成*; 浜島 高太郎*; 東 克典*; 小泉 徳潔; 安藤 俊就; 辻 博史; et al.
低温工学, 33(7), p.485 - 491, 1998/00
SMESモデルコイルの安定性を、誘導ヒータを用いてパルス的に誘導加熱することにより評価した。安定性マージンは、分流開始温度までの冷媒のエンタルピー差より高く、十分安定であることが判明した。原研の安定性解析コードの解析結果ともよく一致した。また、SMESパイロットプラントの定格点の安定性を評価し、十分安定であるという解析結果を得た。
鈴木 道隆*; 田中 豊*; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 石井 克典
no journal, ,
キャッピングは、粉末成型用のピストンの底面に円錐状に粉末が付着する現象であり、粉末成型時の主要なトラブルの一つである。キャッピングがなぜ起こるか、どんな条件が関係しているかは、未だに明らかにされていない。そこでわれわれは、X線CTを用いて、紛体層の圧縮時に発生するキャッピング現象を観察した。実験には粒子径20-150ミクロンのアルミナ、及び本顆粒をふるい分けして粒度分布の幅を狭めたものを用いた。材料試験機を用いて紛体層を圧縮し、X線CTで得られた画像から、キャッピングの領域を検出し、キャッピングの深さを測定した。実験結果から、顆粒の粒度分布の幅が広い場合には、より小さなピストン変位でキャッピング現象が起こりやすいことが明らかになった。これは幅広い分布に含まれる微粉とピストンの間に作用する付着力が大きいためである。キャッピングの深さはピストンの変位が増えるにつれて増加し、変位が1mmを超える領域では、顆粒の破壊が進むため一定値に近づいた。結論として、キャッピングは粒子径が大きくて単一粒子径の顆粒を用いることにより抑制することが可能である。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
no journal, ,
グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減を目的として、グローブボックス構成材へのナノ粒子コーティングによる粉末付着防止に係る技術開発を進めている。シリカナノ粒子含有疎水改質剤を用いたナノ粒子コーティングを施したアクリル、ステンレス、ハイパロンゴムの各基板に対し、二酸化ウラン粒子と基板間の付着力を測定および評価した。アクリル基板においては、コーティングを施すことにより、粒子-基板間付着力の下限値が約10分の1に大幅に減少し、二酸化ウラン粉末の付着防止効果が得られることが明らかになった。本手法は、グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減に有効と考えられる。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 都倉 諒磨*; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
no journal, ,
グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減等を目的として、グローブボックス構成材への微細加工およびナノ粒子コーティングによる粉末付着防止に係る技術開発を進めている。微細加工を施したステンレスおよびナノ粒子コーティングを施したアクリル、ポリカーボネート、ステンレスの粉末付着防止効果並びに付着力を評価した。原子間力顕微鏡により、未改質および微細加工を施したステンレス表面とコロイドプローブ間の付着力を測定した。未改質の場合、付着力は約2.03 nNである一方、微細加工を施した場合、付着力は約1.16 nNに低下することが明らかとなった。微細な凹凸により探針と表面の接触面積が減少し、ファンデルワールス力が低下したと考えられる。本手法は、グローブボックスにおける核燃料物質の滞留並びに外部被ばく線量の低減、パネルの視認性向上、MOX粉末を取扱う設備等に有効と考えられる。
尾見 昂洋; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 都倉 諒磨*; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
no journal, ,
グローブボックスにおける核燃料物質の滞留や外部被ばく線量の低減等を目的とし、グローブボックス構成材へのナノ粒子コーティングによる粉末付着防止技術開発を進めている。本研究では、グローブボックス構成材としてアクリル, ポリカーボネート, ステンレスの各試験片を用いてナノ粒子コーティング方法及びナノ粒子の濃度をパラメータとし、粉末付着防止の測定・評価を実施した。コーティング方法として、塗布, スプレー, 浸漬の各方法について検討し、最も作業性の良好なスプレー方式を選定した。また、各試験片の未処理表面におけるアルミナ粉末の表面被覆率は20%以上であるのに対し、コーティング面においては、被覆率が5%以下に低下し、高い粉末付着防止効果が得られることが明らかになった。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 仁科 匡弘; 牧野 崇義; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*; 名取 ゆり*
no journal, ,
原子力機構では、簡素化ペレット法燃料製造技術開発を進めている。本工程では、MOX原料粉末の流動性を転動造粒法により改善し、ダイ潤滑成型法によりMOX造粒粉末を直接グリーンペレットに成型する。高密度のグリーンペレットを製造するためには、均一圧縮が重要であるが、直接圧縮挙動を観察することは困難であるため、X線コンピュータ断層撮影法とX線透過性の高いアルミナ粉末を用いて圧縮挙動を評価した。本試験の結果、ダイ潤滑成型は、無潤滑成型に比べて粒子の破壊が底部まで拡大することが確認でき、ダイ潤滑成型法は造粒粉末の均一圧縮に有効であることが明らかになった。
林崎 康平; 尾見 昂洋; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*
no journal, ,
グローブボックスにおける核燃料物質の滞留や外部被ばく線量の低減等を目的とし、グローブボックス構成材への表面微細加工による粉末付着防止技術開発を進めている。本研究では、グローブボックス構成材であるステンレス鋼の試験片に対して表面微細加工を施し、付着力および粉末付着防止効果に係る測定・評価を実施した。未加工のステンレス鋼試験片と、その表面に微細加工を施した表面粗さの異なる複数の試験片を使用し、原子間力顕微鏡による表面粗さ測定および付着力測定試験を実施した結果、表面粗さが増加するに従い平均付着力は低下する傾向を示した。本研究により、ステンレス鋼に対して表面微細加工を施すことにより、一定の粉末付着防止効果が得られることが分かった。
守田 圭介; 清水 厚志; 野口 弘喜; 青木 健; 沖田 将一朗; 水田 直紀; 石井 克典; 飯垣 和彦; 佐藤 博之; 坂場 成昭
no journal, ,
高温ガス炉は固有の特性により優れた安全性を有するとともに高温熱供給が可能であり、水素製造等、多様な熱利用が期待されている。原子力機構では「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」を受けて、2030年までの高温ガス炉を利用した大量かつ安価なカーボンフリー水素製造に必要な技術開発に向けて、HTTR-熱利用試験プロジェクトを開始した。本プロジェクトは、高温ガス炉の試験研究炉であるHTTRと商用技術が確立された水蒸気改質法による水素製造施設を接続し、高温ガス炉と水素製造施設の高い安全性を有する接続技術を確立することを目的とする。本報ではHTTRと水素製造施設を接続したHTTR-熱利用試験施設の概念及び接続技術開発計画を報告する。
野本 恭信; 水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 沖田 将一朗; 石井 克典; 倉林 薫; 安田 貴則; 田中 真人; 井坂 和義; et al.
no journal, ,
高温ガス炉と水素製造施設の高い安全性を実現する接続技術の確立を目的に、世界最高温度(950
C)を記録したHTTRと商用技術が確立されている天然ガス水蒸気改質法による水素製造施設を接続するHTTR-熱利用試験を計画している。本稿では、HTTR-熱利用試験の全体計画、HTTR-熱利用試験プラントの基本仕様として、HTTR改造範囲及び水素製造施設の設備構成を含めた全体系統構成、定格運転時における全体熱物質収支を報告する。
石井 克典; 水田 直紀; 守田 圭介; 青木 健; 倉林 薫; 安田 貴則; 野口 弘喜; 野本 恭信; 清水 厚志; 飯垣 和彦; et al.
no journal, ,
高温ガス炉と水素製造施設の高い安全性を実現する接続技術の確立を目的として、世界最高温度(950C)を記録したHTTRと商用技術が確立されている天然ガス水蒸気改質法による水素製造施設を接続するHTTR-熱利用試験を計画している。本稿では、HTTR-熱利用試験の実施に向けて新設される水素製造施設の内、主要設備である2次ヘリウム冷却設備の系統構成,設備構成及び主要機器仕様の検討結果を報告する。
