SiCブロック製硫酸分解器の熱構造シミュレーション

石倉 修一; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 笠原 清司; 小貫 薫; 日野 竜太郎

日本原子力学会和文論文誌, 7(2), p.134 - 141, 2008/06

https://doi.org/10.3327/taesj.J07.015

熱化学水素製造法、ISプロセスの主要機器の一つである硫酸分解器は500C以上の高温ヘリウムの顕熱により濃硫酸(HSO)を蒸発させ、さらに硫酸蒸気をHOとSOに分解する。硫酸分解器の腐食環境に耐える熱交換器として、われわれが提案した耐腐食性に優れた炭化珪素系セラミックス(SiC)をブロック状にした新型熱交換器の構造成立性評価の一環として、濃硫酸のような2成分溶液の沸騰において濃度上昇に伴う沸点上昇を考慮できる硫酸とヘリウムの熱交換解析コードを構築した。セラミックブロック熱交換器をFEMによる汎用構造解析コードにより3次元モデル化し、熱交換解析で得られた硫酸とヘリウムの温度分布を入力にして温度分布解析と熱応力解析を実施した結果、最大主応力はドライアウト部近傍に発生し、その値はSiCの引張り強度の約1/2であった。

Development of hydrogen production technology by thermochemical water splitting IS process; Pilot test plan

寺田 敦彦; 岩月 仁; 石倉 修一; 野口 弘喜; 久保 真治; 奥田 泰之; 笠原 清司; 田中 伸幸; 大田 裕之*; 小貫 薫; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.477 - 482, 2007/03

https://doi.org/10.3327/jnst.44.477

日本原子力研究開発機構では、熱化学法ISプロセスによる水素製造技術の開発を進めている。ISパイロット試験は、(1)実用工業材料を用いた水素製造装置の製作とヘリウム加熱による水素製造,(2)解析コードの開発,(3)実用化に向けた要素試験,(4)HTTR-ISシステムの概念設計から構成される。本報では、パイロット試験の概要とセラミックス反応器の設計検討、及び反応器設計に向けた解析コード開発について報告する。

高速実験炉「常陽」MK-III移行時のプラント状態検討結果報告(平成7年度第17部会D分科会)

田村 政昭; 星野 勝明; 森本 誠; 鈴木 伸也; 道野 昌信; 小貫 修; 舟木 功

PNC TN9440 96-007, 39 Pages, 1996/03

PNC-TN9440-96-007.pdf:1.53MB

これまでにすでに提案された主中間熱交換器(IHX)の交換をはじめとするMK-3移行時の改造工事及び総合機能試験(SKS)基本計画に基づき、MK-3移行時のプラント状態を検討するため、第17部会に分科会を設け、関連する問題点の摘出と必要な対応策を起案するとともに、これらと整合性を有するプラント状態を策定した。分科会の活動を通して得られた検討結果は次の通りでである。1MK-3改造工事及び総合機能試験(SKS)工程と整合するプラント状態を設定した。基本的には、1次系:NAドレン(GL-8600MM)、予熱N2ガスブロワ運転(炉容器、補助系予熱)、補助系運転(必要に応じて)、カバーガス定圧(配管切断及び加工時)2次系:NA全ドレン、ダンプタンクのみ予熱保持、カバーガス定圧運転(配管切断及び加工時)2カバーガスの圧力制御と純度監視、1次系カバーガス圧力は30MMAQ以下(配管切断、取付時)に制御するため、定圧運転モード(1530MMAQでの自動制御)で対応する。必要があれば010MMAQの範囲での手動圧力制御も考慮する。2、2次系カバーガス圧力は呼吸ガスヘッダにデジタルマノメータを設置し、2030MMAQで自動または手動制御を行う。3NAの純度管理については、工事期間中の原子炉容器及び2次系ダンプタンク内NAの適切な純化運転とサンプリングの方法がないことから、特に積極的な純度管理は実施しない。4、予熱N2ガスブロワは、これまでの運転実績を考慮し、4ヶ月毎の交互切替運転を行う。商用電源喪失対策としては特に実施しないが、長時間にわたる場合に非常用D/Gからの逆送電で、また「常陽」側での電源異常時には既設のバックアップラインから受電する。5、工事終了後の1次系内アルゴンガス置換は強制アルゴンガスパージで行う。

高速実験炉「常陽」運転試験報告書 外部電源喪失時の1号D/G起動失敗試験

寺門 嗣夫; 大内 雅之; 川崎 徹; 鹿野 千秋; 小貫 修; 鹿志村 洋一; 大久保 利行

PNC TN9440 95-014, 75 Pages, 1995/08

PNC-TN9440-95-014.pdf:1.93MB

「常陽」では、これまでに外部電源喪失事象(D/Gは2基とも通常起動)異常事象に関する実機での経験がほとんどない。そこで、現行の異常時操作マニュアル(EPO)の妥協性の確認と実機での運転操作経験を得るためにもっと発生頬度の高い外部電源喪失時において、2基あるD/Gのうち1号D/Gが自動起動に失敗した場合を想定したプラント実動作試験を実施した。試験は、原子炉停止時において予め1号D/Gを待機除外として、大洗変電所常陽線用遮断器(352P)を「切」とすることにより行った。得られた結果は次のとおりである。1、「常陽」において初めての経験である外部電源喪失時の1号D/G起動失敗という貴重な運転経験を得ることができた。また、現行EPOの操作手順の妥当性を確認した。2、外部電源喪失後の1次オーバーフロー系と純化系電磁ポンプの起動には、母線切替え指示から約5分要した。これにより、外部電源喪失後5分以内に非常系4S母線への切替えの指示を出し、かつ手順通りに速やかに実施された場合、制限時間(外部電源喪失後10分)以内での起動が可能である。3、試験時のプラント状態での2号D/Gの実負荷は1.53MWであり、適切に負荷を制限する事により設計値の2MW以下に迎える事ができた。100MWでの原子炉定格運転時には、今回よりも2号D/Gの実負荷は下回ることがよそうされるが、系統降温後は2次予熱ヒータの投入により同等の負荷となることが予想され、設計上特に問題とはならない。

高温ガス炉による水素製造,1; パイロットプラント試験計画

岩月 仁; 寺田 敦彦; 久保 真治; 坂場 成昭; 石倉 修一; 小貫 薫; 日野 竜太郎

no journal, , 

原子力機構では、将来の水素エネルギー社会の実現を目指して、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた核熱利用水素製造実証試験を計画している。これは、950Cの高温の熱を炉外に取り出すことができる高温ガス炉の特長を生かし、将来の水素利用社会の実現に向けて、環境保全性に優れ、かつ経済性の高い水素製造技術の実現を目指す試みである。原子力機構では、将来の大量水素需要に対応した幾つかの水素製造技術のうち、核熱を利用して水を熱分解する熱化学法ISプロセスの開発研究を進めてきた。現在、パイロットプラント試験に向けて、過酷な腐食環境下で使用する耐食,耐熱材料の評価や熱効率の向上等、技術的な課題を解決するために、材料腐食試験,流動試験等の要素試験とプロセス特性,熱流動・構造強度,安全評価等にかかわる設計解析コードの整備といった基盤整備を進めるとともに、パイロット試験の計画に取り組んでいる。本報では、パイロットプラント試験に向けた設計現状について報告する。

高温ガス炉による水素製造,2; セラミックス製硫酸分解器の信頼性評価

竹上 弘彰; 寺田 敦彦; 石倉 修一; 岩月 仁; 小貫 薫; 日野 竜太郎

no journal, , 

高温ガス炉を用いた水素製造技術である熱化学法ISプロセスの、硫黄循環系の主要機器である硫酸分解器用セラミックス製熱交換器の信頼性評価について報告する。応力解析による最大応力値とセラミックスの強度を比較することにより、一定の信頼性評価は可能であり、硫酸分解器においても十分に低い応力で使用可能であることがわかった。さらに、局所的な応力分布も考慮した破壊確率の計算を行うことにより、熱応力のような応力分布を持つ場合の信頼性評価に有効であることがわかった。セラミックス機器の信頼性評価に、材料特性と応力分布を考慮した破壊確率計算を行うことにより、解析を用いた機器全体の確率論的信頼性評価を行うことができた。