Study of container using hybrid technique for sulfuric acid decomposition of thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

井岡 郁夫; 岩月 仁; 栗木 良郎*; 川井 大輔*; 横田 博紀*; 久保 真治; 稲垣 嘉之; 坂場 成昭

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00377_1 - 19-00377_11, 2020/06

https://doi.org/10.1299/mej.19-00377

熱化学水素製造法ISプロセスは、大規模かつ経済性の高い水素製造法の候補の一つとして研究開発が進められている。ISプロセスの硫酸を蒸発・ガス化し、熱分解する工程の腐食環境は過酷であり、その環境に耐える機器材料にはセラミックスが用いられている。本研究は、脆性材料であるセラミックスに代わり、表面改質技術を用いて耐硫酸性と延性を兼ね備えるハイブリッド材料の開発を狙いとしている。プラズマ溶射技術とレーザー溶融処理技術の組み合わせより試作したハイブリッド材料試験片は、95%沸騰硫酸中で腐食速度0.01mm/yと良好な耐食性を示した。これは、表面に形成させた高Si濃度の耐食層が硫酸環境で酸化し、接液面にSiO層が生成したためと考えられる。さらに、本技術による容器の製作性を確認するため、溶接部、面取り部、曲面と容器形状要素を有する容器状構造体を試作したところ、表面に形成させた耐食層に剥離等の欠陥は認められなかった。このことから、硫酸に耐食性を有し、容器形状に施工可能な表面改質手法の基本技術を確証した。

Out-of-pile characterization of AlO coating as electrical insulator

中道 勝; 河村 弘

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.719 - 723, 2001/11

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(01)00543-9

核融合炉においては、ブランケット部と支持構造部間を電気的に絶縁する必要がある。そのために、構造材であるステンレス鋼上に電気絶縁材としてのセラミックコーティング被膜を施工することが考えられており、電気絶縁性等の観点からセラミックコーティング被膜材としてAlOが候補材として挙げられている。ステンレス鋼母材上にAlOを施工する場合、母材とAlOとの熱膨張差によりAlO被膜に剥離が発生する。このため、母材とAlO間にアンダーコーティング被膜を施工することを考案し、アンダーコーティング被膜材としては、熱膨張率がほぼ両者の中間であるSUS410及び80Ni-20Crの2種類を選定した。今回は、照射後特性評価に先立ち、炉外においてこれらアンダーコーティング被膜材がAlO被膜の基本的特性(耐熱衝撃性、密着力性、電気絶縁性及び耐機械的衝撃性)に及ぼす影響について調べた結果を報告するものである。

Trial fabrication and preliminary characterization of electrical insulator for liquid metal system

中道 勝; 河村 弘; 小山田 六郎

JAERI-Tech 95-009, 44 Pages, 1995/03

JAERI-Tech-95-009.pdf:2.89MB

液体金属ブランケット設計では、MHD圧損が大きな問題となっている。その解決策として、構造体への電気絶縁材としてのセラミックコーティング膜の施工が考えられている。セラミックコーティング膜としては、高電気絶縁性及び優れたリチウムとの共存性の観点からYOが候補として挙げられている。本報告書は、電気絶縁材としてのセラミックコーティング膜の試作及び予備特性評価についてまとめたものである。本試作及び予備特性評価の結果から、母材SUS316上にSUS410をアンダーコーティングし、その上に緻密化処理したYOの大気プラズマ溶射膜を施工することにより、耐熱衝撃性に優れたYO膜を施工できることが明らかになった。

Development of hybrid material using plasma spraying and laser treatment for thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

井岡 郁夫; 栗木 良郎*; 岩月 仁; 久保 真治; 稲垣 嘉之

no journal, , 

熱化学水素製造法(ISプロセス)は、ブンセン反応とヨウ化水素、硫酸の熱分解からなる。この3つの反応を組み合わせて、水から水素を製造する。構造材料は、酸の熱分解は高温、高酸化性の厳しい環境に曝される。この腐食環境で十分な耐食性を有する材料としては、Fe-高Si合金, SiC, Si1Nの脆性材料のみが報告されているが、脆性材料を構造材として単独で使うことは困難である。そこで、耐硫酸性と延性をもつハイブリッド材料の開発を進めている。本研究では、プラズマ溶射とレーザー処理により作製したハイブリッド材料について、腐食試験を行った。腐食試験後、表面の割れ状態に着目して、断面観察を光顕及びSEM/EDXにより実施した。表面層にはクラックが確認されたが、クラック先端の腐食は認められなかった。腐食速度は0.5mm/yであり、47%沸騰硫酸中でもハイブリッド材料が耐食性を有することを確認した。