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報告書

k$$_{0}$$法に基づく中性子放射化分析法を用いた高純度チタン及び炭化ケイ素(SiC)の不純物元素の分析; 研究炉を用いたシリコン照射の生産性向上に関する技術開発(共同研究)

本橋 純; 高橋 広幸; 馬籠 博克; 笹島 文雄; 徳永 興公*; 川崎 幸三*; 鬼沢 孝治*; 一色 正彦*

JAEA-Technology 2009-036, 50 Pages, 2009/07

JAEA-Technology-2009-036.pdf:32.66MB

JRR-3及びJRR-4では、中性子転換ドーピング法を用いたシリコン単結晶(Si)の半導体(NTD-Si)の製造が行われている。現在、NTD-Siは、増産を目的とした生産性の向上が重要な課題となっている。このため、中性子均一照射工程を現在よりも効率的に行うためには、中性子フィルタ法があり、中性子フィルタ材としては、高純度チタン材料の使用が考えられる。また一方で、炭化ケイ素(SiC)は、シリコン(Si)材よりパワー半導体デバイスとしての優れた物理的特性を有しているため、NTD法によるSiC半導体製造の技術開発についても大いに検討の対象となる。そこで、高純度チタン及びSiC材料について、中性子照射後の放射化量を評価するため、k$$_{0}$$法に基づく中性子放射化分析法を用いた不純物元素の分析を行った。本分析により、高純度チタンからは6元素、SiCからは9元素を検出し、定量を行った。このうち、高純度チタンから検出されたSc及びSiCから検出されたFeは、半減期が比較的長い核種である。これらの核種からの放射線による取扱い作業での被ばくが問題となるため、不純物管理の検討が必要であることがわかった。

論文

Evaluation of unintentionally doped impurities in silicon carbide substrates using neutron activation analysis

大島 武; 徳永 興公*; 一色 正彦*; 笹島 文雄; 伊藤 久義

Materials Science Forum, 556-557, p.457 - 460, 2007/00

炭化ケイ素(SiC)基板作製時に意図せずに混入する微量不純物を放射化分析を用いて評価した。昇華法により作製された市販の高品質高抵抗六方晶(4H)SiC及び化学気相成長法により作製された市販のn型立方晶(3C)SiCを試料として用いた。試料表面の汚染を取り除くために有機洗浄(アセトン,エタノール)及び酸(硝酸,フッ酸)処理を行った後に、原子力機構JRR-3にて中性子照射(1時間又は100時間)を行った。k0法により基板に含まれる微量不純物を評価した結果、4H-SiC, 3C-SiCともに、亜鉛,砒素,臭素,モリブデン,アンチモンが含まれることが判明した。また、これ以外にも、4H-SiCからは鉄,タンタル,タングステン,金が、3C-SiCからはランタンが検出された。

論文

放射線を用いた環境保全技術開発の現状と実用化へ向けての今後の展開

徳永 興公

原子力eye, 44(8), p.27 - 30, 1998/08

排煙、廃水、下水汚泥などを放射線で処理する技術の開発の歴史は長い。この技術もこれまでの基礎的研究の成果を踏えて最近ようやく実用化へ向けて一歩踏み出したと言える。特に、電子ビームを用いた排煙処理技術に関しては中国において実用規模の実証試験プラントが既に稼働を開始し、また、わが国及びポーランドでは建設がスタートしている。実用化の一歩手前まできている。また、廃水処理に関しては実際の廃水を用いたパイロット規模試験が計画されている。更に、下水汚泥処理に関してはパイロット規模プラントがインドで稼働している。以上のように放射線の環境保全分野への利用技術は実用化へ向けての検討が精力的に進められていると言える。

論文

電子ビームによる排煙処理

徳永 興公

原子力システムニュース, 9(1), 6 Pages, 1998/06

電子ビーム排煙処理について、脱硫・脱硝反応プロセス、除去特性、排煙処理の基本プロセス、他の方法と比較したときの経済性等の特徴について述べるとともに、基礎的研究、工学的研究開発のこれまでの経緯についてまとめた。さらに、上記基礎的研究・パイロット試験等の工学的検討をふまえて現在進展している実用規模プラントによる実証試験の現状について最新の状況をまとめた。

論文

Electron beam technology for purification of flue gas

徳永 興公

Environmental Applications of Ionizing Radiation, p.99 - 112, 1998/00

電子ビーム排煙処理法は、石炭燃焼排煙の処理を対象として既に実規模プラント建設の段階にまで実用化研究が進展している。原研は民間会社と共同で平成3年から6年にわたって石炭燃焼排煙を処理対象とした電子ビーム排煙処理法のパイロット規模での試験を実施した。この試験によって、電子ビーム法は既に実用化されている他の方式の方法と遜色ない性能を有する、より単純なプロセス構成の乾式法であることを実証することができた。本論文においては、電子ビーム排煙処理法のプロセス、反応機構、特徴について述べるとともに、これまでに我国で実施された電子ビームによる石炭燃焼排煙、都市ごみ燃焼排煙、自動車道路トンネル換気ガスの処理のためのパイロット試験の概略と試験で得られる結果について述べる。

論文

電子ビーム排煙処理研究開発の現状

徳永 興公

光および活性化学種の反応工学;化学工学シンポジウムシリーズ62, p.21 - 27, 1998/00

電子ビーム排煙処理においては、電子ビーム照射によってイオン化した窒素、酸素、水、炭酸ガス分子は電子等と中和反応を引き起す。この中和反応の過程で生成するラジカルによって硫黄酸化物、窒素酸化物は硫酸、硝酸に酸化され、更にこれらの酸は予め添加したアンモニアと反応して粉末状の硫安、硝安に転換する。このような反応プロセスを利用した電子ビーム排煙処理法の実用化研究は進展し、商業プラント建設の一歩手前の段階である実用規模装置運転による実証の段階にある。すなわち、中国では実用規模の実証装置が既に連続運転中であり、また、わが国やポーランドにおいて実証試験が建設中である。

論文

Electron beam treatment of lignite-burning flue gas with high concentrations of sulfur dioxide and water

南波 秀樹; 橋本 昭司; 徳永 興公; 鈴木 良治*

Radiation Physics and Chemistry, 53(6), p.673 - 681, 1998/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:67.36(Chemistry, Physical)

SO$$_{2}$$(4,800ppm)、NO(320ppm)、H$$_{2}$$O(22%)を含む模擬リグナイト燃焼排煙からのSO$$_{2}$$、NO$$_{x}$$除去を調べるための実験を行った。10.3kGy照射、リークアンモニア無しの条件でのSO$$_{2}$$とNO$$_{x}$$の除去効率は、それぞれ、70$$^{circ}$$Cで97%と88%、80$$^{circ}$$Cで74%と85%に達した。SO$$_{2}$$とNO$$_{x}$$の除去効率は、同一処理条件では、800ppmのSO$$_{2}$$と225ppmのNOならびに7.5%の水を含む石炭燃焼排煙よりも高かった。この高い除去効率は、主として、HO$$_{2}$$とOHラジカルによってNOをNO$$_{2}$$に、SO$$_{2}$$をSO$$_{3}$$に酸化する効果的なラジカル反応に起因するものと思われる。NラジカルとNH$$_{2}$$ラジカルによるNO$$_{x}$$のN$$_{2}$$ならびにN$$_{2}$$Oへの還元反応もまたリグナイト燃焼排煙中の除去反応を促進する。副生物は若干のH$$_{2}$$SO$$_{4}$$を含む(NH$$_{4}$$)$$_{2}$$SO$$_{4}$$とNH$$_{4}$$NO$$_{3}$$の混合物であった。

論文

A Technique for desulfurization and denitration of exhaust gases using an electron beam

徳永 興公

Sci. Technol. Jpn., 16(64), p.47 - 50, 1998/00

我国で開発された電子ビームによる排煙処理技術について、反応機構・プロセスを解説するとともに、本技術の実用化を目指した動向について述べる。実用化に向けては、我国の中部電力(株)が22万KW重油火力発電ボイラーからの排煙62万m$$^{3}$$/hrを処理する実規模プラント建設に来年1月に着手し、1999年10月からの実証試験開始を目指す計画を発表した。また、中国においては、30万Nm$$^{3}$$/hr量の排煙(石炭火力発電ボイラーからの排煙)を処理するプラントが成都市にすでに完成、運転を開始している。さらに、ポーランドにおいても、中国のプラントと同じ規模のプラントの建設が進められている。

論文

Reactions of sulfur dioxide with ammonia; Dependence on oxygen and nitric oxide

広田 耕一; J.Maekelae*; 徳永 興公

Industrial & Engineering Chemistry Research, 35(10), p.3362 - 3368, 1996/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:72.14(Engineering, Chemical)

SO$$_{2}$$とNH$$_{3}$$の反応へのO$$_{2}$$(0-20%)及びNO(0-300ppm)の影響について、反応温度40-60$$^{circ}$$Cの範囲で実験を行った。その結果、O$$_{2}$$及びNOはこの反応を促進することが分かった。また、FT-IRによる反応生成物の分析結果より、O$$_{2}$$及びNOはSO$$_{2}$$を酸化し、肥料として使用可能な(NH$$_{4}$$)$$_{2}$$SO$$_{4}$$、すなわち硫安の生成も促進することが分かった。反応開始温度はO$$_{2}$$またはNOの存在下では、それらの濃度が高い程高温側へシフトすることも確認された。反応により生成するエアロゾルは反応温度が低い程、すなわちSO$$_{2}$$とNH$$_{3}$$の反応が進む程、その量及び粒径は多くそして大きくなったが、エアロゾルとして除去されたSO$$_{2}$$はほんの数%であり、残りは反応容器表面に吸着した。

論文

電子ビーム照射排ガス処理法

徳永 興公

環境と省エネルギーのためのエネルギー新技術大系, 0, p.506 - 508, 1996/00

原研で開発した電子ビーム照射による排煙処理法について簡単に技術紹介をした。本排煙処理法のプロセスについては、電子ビーム照射によって排煙中に生成するラジカルによるSO$$_{2}$$、NOxの硫酸、硝酸への酸化反応が基本反応であり、この反応で生成する硫酸、硝酸をアンモニアや硝石灰で粉末固体として集じん器で捕集することにより脱硫、脱硝を達成する。この方法は、従来の方法にないいくつかの実用的な特長を有し、処理コストの比較においても従来法より優れている。電子ビーム排煙処理法によって石炭火力発電所排煙処理、都市ごみ燃焼排煙処理および自動車道路トンネル排気ガス処理のパイロット試験が実施され、それぞれの実用性が試験で実証されている。

論文

電子ビームによる石炭燃焼排煙処理技術

橋本 昭司; 徳永 興公

OHM(総合電気雑誌), 82(9), p.55 - 59, 1995/09

電子ビームによる燃焼排煙中の硫黄酸化物(SO$$_{2}$$)並びに窒素酸化物(NOx)の除去の原理について解説すると共に、原研、中部電力(株)、(株)荏原製作所が中部電力新名古屋火力発電所構内で共同実施した石炭燃焼排煙処理パイロットプラント試験の概要並びにその成果、及び経済性検討結果を紹介する。

論文

乾式同時脱硫・脱硝技術の確立を目指して:電子ビーム照射による石炭燃焼排煙処理技術の開発

田中 雅*; 小倉 義己*; 徳永 興公; 橋本 昭司; 南波 秀樹; 土居 祥孝*; 青木 慎治*

電気評論, 0(8), p.70 - 73, 1995/08

電子ビーム排煙処理法は、乾式で同時に脱硫・脱硝ができ、副生品は肥料として回収できる新しい排煙処理法である。この電子ビーム排煙処理法の実用化を目指して、日本原子力研究所、中部電力(株)、(株)荏原製作所は共同で、大型パイロットプラントを建設し、実証試験を行った。その結果、従来法に勝るとも劣らない性能を持っていることを実証した。この実証試験の成果に基づいて、実機の試設計を行ったところ、従来法に比べて建設費で約25%、運転費で約20%の削減が図れることが分かった。

報告書

電子ビームによる排煙処理パイロット試験結果

南波 秀樹; 徳永 興公; 橋本 昭司; 田中 雅*; 小倉 義己*; 土居 祥孝*; 青木 慎治*; 井筒 政弘*

JAERI-Tech 95-013, 6 Pages, 1995/03

JAERI-Tech-95-013.pdf:0.57MB

本報告書は、乾式で同時に脱硫・脱硝ができる電子ビーム照射式排煙処理法の技術的確立を図ることを目的として、中部電力(株)新名古屋火力発電所の構内に、実際の石炭燃焼排煙(12000m$$^{3}$$N/h)を用いたパイロットプラントを建設し、平成4年11月から平成5年12月にかけて行った実証試験の成果をまとまたものである。

論文

Pilot-scale test for electron beam purification of flue gas from coal-combustion boiler

橋本 昭司; 南波 秀樹; 徳永 興公; 青木 慎治*; 土居 祥孝*; 井筒 政弘*; 田中 雅*; 小倉 義己*

1995 SO$$_{2}$$ Control Symp., Book 3, 0, 10 Pages, 1995/03

処理規模12000m$$^{3}$$N/hの電子線排煙処理を1992年11月、中部電力新名古屋火力発電所構内に建設し、パイロット試験を1年余にわたって実施した。SO$$_{2}$$の除去率を94%、NO$$_{x}$$については80%を目標とし、検討を行った結果、電子線量、排煙温度、アンモニア添加量などのコントロールにより効率良く、これらの有害物を除去できることを明らかにした。また、粉末状の副生物の除去は、静電式集じん器により効果的に行えることを明らかにした。

論文

電子ビームによる石炭火力発電所排煙処理実証試験

土居 祥孝*; 林 和昭*; 井筒 政弘*; 渡邊 茂治*; 南波 秀樹; 徳永 興公; 橋本 昭司; 田中 雅*; 小倉 義己*

エバラ時報, (166), p.56 - 64, 1995/00

原研、中部電力、荏原製作所の共同研究のため、処理規模12000m$$^{3}$$/hrの電子ビーム排煙処理パイロットプラントを中部電力新名古屋火力発電所構内に建設した。電子ビーム量、ガス温度、アンモニア吹込み量等の諸条件を変えて試験を行い、電子ビーム法により従来の排煙処理法で得られる最高水準以上のSO$$_{2}$$、NO$$_{x}$$除去効果が得られることを確認した。また、副生物は窒素肥料として極めて有効であることを明らかにした。

論文

電子ビームによる排煙処理; パイロット試験

徳永 興公

原子力工業, 41(7), p.24 - 29, 1995/00

平成3年から3~4年間にわたって我国で実施された3つのパイロット試験(電子ビームによる石炭燃焼排煙処理、都市ごみ燃焼排煙処理および自動車道路トンネル排気ガス処理)について、その概要と得られた成果について述べた。いずれのパイロット試験においても、設定した目標除去性能を達成し、プロセスの信頼性と運転の容易性を示した。

論文

トンネル換気ガスの電子ビーム処理

徳永 興公

放射線と産業, 0(66), p.59 - 60, 1995/00

東京都が民間会社と共同で実施した電子ビームを用いた自動車道路トンネル換気ガス脱硝のパイロット試験について、平成6年12月に東京都低濃度脱硝技術評価委員会報告書がまとめられた。この報告書によると、アンモニア添加・電子ビーム照射によって数ppmという低濃度の窒素酸化物が効率的に目標除去率80%以上を達成し、1週間にわたる長期間運転によって安定した除去性能を実証した。

論文

Development of electron beam flue gas treatment technology

田中 雅*; 小倉 義己*; 土居 祥孝*; 青木 慎治*; 井筒 雅弘*; 徳永 興公; 南波 秀樹

Proc. of Power-Gen Asia 94,Conf. Papers, 1, p.457 - 465, 1995/00

原研、中部電力、荏原製作所は乾式で同時除去のできる電子線排煙処理技術の開発を行っている。中部電力新名古屋火力発電所の構内に12000m$$^{3}$$N/hの排煙を処理するパイロットプラントを建設し、1992年11月から1993年12月にかけて実石炭燃焼排煙を用いた実際的な適用性試験が行われた。この試験の結果、目標とする脱硫率(94%)、脱硝率(80%)を達成した。本実証試験により、本技術の可能性とシステムとしての信頼性が確認された。

論文

Pilot-scale test on electron beam treatment of municipal solid waste flue gas with spraying slaked-lime slurry

長田 容*; 広田 耕一; 須藤 雅弘*; 馬場 重和*; 渋谷 栄一*; 土井 猛*; 中島 道博*; 小宮 幹久*; 宮島 清則*; 宮田 定次郎; et al.

Radiation Physics and Chemistry, 45(6), p.1021 - 1027, 1995/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.59(Chemistry, Physical)

都市ごみ焼却施設からの排煙中のNOx,SO$$_{2}$$,HClを電子ビーム照射技術を用いて同時に除去するためのパイロット試験を実施中である。ごみ焼却施設からの排煙1,000Nm$$^{3}$$/時を電子ビーム照射容器に導入し、消石灰のスラリーをスプレーしながら電子ビームを照射する。400ppmHClと50ppmSO$$_{2}$$は、消石灰のスラリーをスプレーすることによってほぼ完全に除去され、また、100ppmNOxは、消石灰スラリーをスプレーしながら電子ビーム照射することによって、150$$^{circ}$$Cで10kGyで約20ppmにまで除去することができた。

論文

Pilot-scale test for electron beam purification of flue gas from coal-combustion boiler

南波 秀樹; 徳永 興公; 橋本 昭司; 田中 雅*; 小倉 義巳*; 土居 祥孝*; 青木 慎治*; 井筒 政弘*

Radiation Physics and Chemistry, 46(4-6), p.1103 - 1106, 1995/00

 被引用回数:34 パーセンタイル:93.79(Chemistry, Physical)

原研、中部電力、荏原製作所は共同で、名古屋の新名古屋火力発電所構内の石炭燃焼ボイラーからの排煙(12000Nm$$^{3}$$/hr)を電子線を用いて処理するパイロット試験を行った。14ヵ月間の運転を通して、この方法は適当な運転条件(線量、温度)を設定することにより、SO$$_{2}$$(250-2000ppm)とNO$$_{x}$$(140-240ppm)の広い濃度領域で、従来技術以上の高い効率でSO$$_{2}$$とNO$$_{x}$$を同時に除去できることが実証された。このパイロットプラントは操作が容易で、充分な制御性と耐久性を持ち、重大な問題もなく長期間の運転が行えた。この処理で生成する副生物(硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム)は良好な品質を持つ窒素肥料であることが実証された。

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