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坂場 成昭; 大橋 弘史; 佐藤 博之; 原 輝夫; 加藤 竜馬; 國富 一彦
日本原子力学会和文論文誌, 7(3), p.242 - 256, 2008/09
来るべき水素社会では大量の水素が経済性を失うことなく必要とされる。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装置の設計を開始した。水素製造装置としては水を熱化学的に分解するISプロセスを有力な候補とし、HTTRのIHX出口温度約900
Cの2次ヘリウムから供される10MWの熱がISプロセスとの接続に使われる。本報では、HTTR-IS水素製造システムにおける硫酸分解器,ブンゼン反応器等の化学反応器について新しい構造概念を提案した。硫酸分解器では、従来3つの機器を要していた硫酸分解,三酸化硫黄分解及び予熱器の機能を一つの硫酸分解器に持たせる一体型の構造概念を提案した。また、ブンゼン反応,二層分離器及びポンプの3つの機能を一つの機器に持たせたミキサセトラ型ブンゼン反応器を提案した。提案する新しい構造概念は、建設コストの低減のみならず、機器間の接続部の低減による漏えいリスクの軽減につながることにより運転維持コストの経済性向上が期待できる。
原 輝夫; 坂場 成昭; 佐藤 博之; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦
JAEA-Technology 2008-020, 28 Pages, 2008/03
JAEA-Technology-2008-020.pdf:5.69MB
原子炉の核熱を利用した水素製造の実用化には、他の水素製造法に対して経済的に競合できる必要があり、そのためには水素製造プラントの建設コストを削減することが重要である。高温ガス炉HTTRに接続する熱化学法ISプロセス水素製造システムにおいては、機器数の低減や小型化及び汎用材料の使用により機器製作コスト削減を可能とするミキサセトラ型ブンゼン反応器及び一体型硫酸分解器の概念を提案してきた。本報では、これら機器の詳細な構造検討を行い、新しい概念を提案することにより、さらなる性能向上及び小型化を可能とした。ブンゼン反応器においては、マイクロバブル生成装置を内蔵したスタティックミキサによる水と二酸化硫黄及び亜硫酸とヨウ素の混合促進を提案し、加えてセトラ部の隔壁による硫酸とヨウ化水素酸の分離促進を提案した。また、硫酸分解器においては、流路構成の最適化による機器小型化を可能とさせ、機器物量の低減が図れることを示した。
坂場 成昭; 佐藤 博之; 原 輝夫; 加藤 竜馬; 大橋 一孝; 西原 哲夫; 國富 一彦
JAEA-Research 2007-058, 31 Pages, 2007/08
JAEA-Research-2007-058.pdf:16.44MB
原子炉に接続する水素製造施設は、ほかの水素製造法と比較し、商用段階において経済的に競合できなければならない。そのためには、水素製造施設は一般化学プラントとして原子炉に接続させることが必要不可欠である。そこで、高温ガス炉HTTRに接続する水素製造施設に関する安全論理の構築を目指し、水素製造施設に要求される安全機能及び非「原子炉施設」化について検討した。また、水素製造装置の建設コスト低減による経済性向上のため、HTTRに接続させる熱化学水素製造法ISプロセスを構成するブンゼン反応器及び硫酸分解器について、複数の機能を一体化した構造概念を提案し、機器の合理化及び高性能化について検討した。さらにプロセス条件を緩和させることを可能とするヨウ化水素分解器を提案し、汎用材料及び汎用技術採用の可能性を追求した。また、HTTRの中間熱交換器から供される10MWの熱を用いて1,000Nm
/h規模の水素製造が可能となるHTTR-ISシステムの基本的成立性を確認した。本報は、高温ガス炉HTTRの核熱を用いて熱化学法ISプロセスにより水素製造を実証するHTTR-ISシステムの概念設計について報告する。
本間 洋之; 佐藤 博之; 笠原 清司; 大橋 弘史; 原 輝夫; 加藤 竜馬; 坂場 成昭
JAEA-Technology 2007-006, 60 Pages, 2007/02
JAEA-Technology-2007-006.pdf:15.91MB
化石資源に依存したわれわれの生活は、その化石資源の枯渇や化石資源の大量消費による気候変動や酸性雨などの脅威に晒されている。このため、二酸化炭素のような温暖化ガスの発生がなく、また、環境汚染の心配がない水素が、将来の重要なエネルギー媒体として広く認知されており、近い将来には水素の需要が大きく増大するものと考えられている。大量の水素需要に応えるため、水を原料とした原子力エネルギーによる水素製造、特に高温ガス炉を用いた熱化学法ISプロセスは、ゼロエミッションエネルギー戦略や実用規模への展開において、最も期待できる水素製造法である。しかし、高温ガス炉によるISプロセス水素製造の技術基盤を確立するためには、我が国唯一の高温ガス炉であるHTTRを用いた研究開発が不可欠である。HTTRは、日本原子力研究開発機構(原子力機構)の大洗研究開発センターに建設され、運転試験が行われている。原子力機構では、高温ガス炉によるISプロセス水素製造技術を実証するため、HTTR接続ISプロセス(HTTR-ISシステム)の設計を開始した。HTTR-ISシステムの設計にあたっては、ISプロセスプラントで発生する各種事故に対する予防保全,事後保全などを考慮する必要がある。そこで、ISプロセスプラントに関係する化学プラントでの事故事例を整理し、その結果をもとにISプロセスプラントの系統設計に必要な事故防止対策案を提示した。本報告はそれらについてまとめたものである。
國富 一彦; 竹田 武司; 今西 克臣*; 大久保 実; 溝上 頼賢*; 原 輝夫*; 菊池 洋*
日本原子力学会誌, 38(8), p.665 - 672, 1996/00
被引用回数：1 パーセンタイル：14.44(Nuclear Science & Technology)高温工学試験研究炉(HTTR)の1次加圧水冷却器(PPWC)は、原子炉から流入する950Cの1次ヘリウムガスを約400Cまで冷却する逆U字型伝熱管を有する熱交換器である。PPWCの通常運転時の設計除熱量は30MWであるが、除熱量が30MW
7%の範囲に入らないと、HTTRに要求されている原子炉出口ガス温度950C、熱出力30MWの同時達成が不可能になる。しかし、原子炉の1次系の機器として、このような高温用PPWCが使用された実績はなく、詳細な伝熱性能は明らかではなかった。そこで、1/2スケールの試験装置を用いた伝熱性能試験により、管外熱伝達式を明らかにした。また、伝熱性能の改良のために設置した受衝板、シール機構の影響等を調べ、PPWCの伝熱設計に反映した。
山本 洋一; 向山 武彦; 菊池 充*; 若原 道夫*; 大熊 輝夫*
第14回核物質管理学会 (INMM)日本支部年次大会論文集, p.131 - 137, 1993/11
コブラ封印は、現場検認用封印システムとして米国サンディア国立研究所が開発してきたものである。その検認方法は、封印取付時と査察時に記録した封印の光学パターンを目視比較するものであるが、この方法では査察官への負担が大きくなり、また主観的な判断となり得る場合もある。そこで、原研では簡単にしかも数値として客観的に検認結果の得られる電子式封印検認器の開発を行ってきた。これまで開発したモデルでは処理速度の制約から検認アルゴリズムは単純なものを用いているため、照射光量レベルの変化や検認器封印嵌合部のガタの影響を受けて検認精度が低下する弱点があった。今回開発した手法は、近年の演算プロセッサの処理速度の向上を考慮し画像処理技術を採用して上記弱点を克服し、検認精度を高めることができた。2台の試作機による検認試験の結果、本手法がコブラ封印の現場検認のために十分有効であることが確認できた。
坂場 成昭; 原 輝夫; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 國富 一彦
no journal, ,
世界で初めて閉ループ実験室規模による連続水素製造を成功した熱化学法ISプロセスにより、日本初の高温ガス炉HTTRの2次冷却材の熱を用いた1,000m/h規模の水素製造を実証するHTTR-ISシステムの実現に向けたシステムのコンパクト化検討について報告する。
坂場 成昭; 加藤 竜馬; 原 輝夫; 佐藤 博之; 西原 哲夫; 國富 一彦
no journal, ,
高温ガス炉HTTRの核熱を用いて、熱化学法ISプロセスにより水素製造を実証するHTTR-ISシステムの実現に向けたシステムの概念設計について報告する。
