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論文

Process evaluation of use of High Temperature Gas-cooled Reactors to an ironmaking system based on Active Carbon Recycling Energy System

林 健太郎*; 笠原 清司; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; Yan, X.; 稲垣 嘉之; 小川 益郎

ISIJ International, 55(2), p.348 - 358, 2015/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.31(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

炭素循環製鉄(iACRES)のフローモデルによるプロセス評価により、iACRESへの高温ガス炉(HTGR)の適用性を評価した。高温電解で高炉ガス中のCO$$_{2}$$をCOに還元して高炉にリサイクルするSOECシステムと、ISプロセスで製造したH$$_{2}$$による逆シフト反応でCO$$_{2}$$をCOに還元して高炉にリサイクルするRWGSシステムを検討し、通常の高炉製鉄と比較した。逆シフト反応で消費されない分のH$$_{2}$$が高炉で鉄源の還元に使われたことが、RWGSシステムの方が原料炭節約とCO$$_{2}$$排出削減への効果が大きくなった原因であった。どの機器の改良がHTGR熱の効率的利用のために有用化を示すために、HTGR, SOEC, RWGSの熱収支解析を行った。SOECについては、ジュール熱の削減のためにCO$$_{2}$$電解温度の最適化が求められ、RWGSについては高いISプロセス水素製造効率が要求された。HTGR単位熱量当たりCO$$_{2}$$排出削減量の比較から、SOECシステムの方がより効率よくHTGR熱を利用できることが示された。

論文

Quantitative evaluation of CO$$_{2}$$ emission reduction of active carbon recycling energy system for ironmaking by modeling with Aspen Plus

鈴木 克樹*; 林 健太郎*; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; 笠原 清司

ISIJ International, 55(2), p.340 - 347, 2015/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.32(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

製鉄におけるCO$$_{2}$$排出量削減のために炭素循環製鉄(iACRES)が提案された。iACRESの効果を定量的に評価するために、化学プロセスシミュレータAspen PlusによりiACRESのプロセスフローモデルを作成し、熱物質収支からCO$$_{2}$$排出量とエクセルギー収支の解析を行った。高温ガス炉(HTGR)のエクセルギーを用いた固体酸化物電解(SOEC)と逆シフト反応をCO再生法として想定し、SOECではCO$$_{2}$$回収貯蔵の有無も考慮した。iACRESによってCO、H$$_{2}$$が高炉に循環されたことによりCO$$_{2}$$排出量は3-11%削減されたが、CO再生のためにHTGRからのエクセルギーを投入したためエクセルギー有効率は1-7%低下した。

論文

炭素循環製鉄のAspen Plusによるモデル化とシステム全体の評価

林 健太郎*; 鈴木 克樹*; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; 笠原 清司

炭素循環製鉄研究会成果報告書; 炭素循環製鉄の展開, p.27 - 41, 2015/02

炭素循環製鉄(iACRES)によって、製鉄における石炭消費量とCO$$_{2}$$排出量の削減が期待される。iACRESの効果を定量的に評価するために、化学プロセスシミュレータAspen PlusによりiACRESプロセスにおける高炉のフロー図を作成し、熱物質収支からCO$$_{2}$$排出量とエクセルギー収支の解析を行った。高温ガス炉(HTGR)のエクセルギーを用いた固体酸化物電解(SOEC)と逆シフト反応をCO再生法として想定し、SOECではCO$$_{2}$$回収貯蔵の有無も考慮した。iACRESによって石炭消費量が削減されたことによりCO$$_{2}$$排出量は3-11%削減されたが、CO再生のためにHTGRからのエクセルギーを投入したためエクセルギー有効率は1-7%低下した。

論文

西部北太平洋における$$Delta^{14}$$Cの分布と人為起源炭素の追跡

荒巻 能史; 渡邉 修一*; 角皆 静男*; 久慈 智幸*; 水島 俊彦; 外川 織彦

JAERI-Conf 2000-019, p.73 - 75, 2001/02

西部北太平洋では、冬季の活発なガス交換によって、そこで形成される北太平洋中層水に大気中CO$$_{2}$$が大量に溶け込み、北太平洋全域へ運ばれているとの報告がある。海水の溶存無機炭酸中の$$^{14}$$Cは、この中層水の動態を明らかにする上で重要な化学トレーサーとしての役割をもつ。本研究は、むつ事業所に設置されたAMSによって$$^{14}$$Cが測定された最初のデータである。このデータの解析から大気中に放出された人為起源のCO$$_{2}$$の海洋での挙動について考察を加えた。

口頭

原子力施設から放出された放射性核種の環境中分布の詳細評価; 六ヶ所再処理工場から放出された炭素14の稲への移行

太田 雅和; 永井 晴康; 堅田 元喜; 寺田 宏明

no journal, , 

六ヶ所再処理工場(RRP)から放出された炭素14の植生(稲)への移行の詳細な評価を目的として、RRPから大気放出された炭素14の大気中濃度の時空間分布の計算値と炭素14の植生への移行を厳密に計算する鉛直1次元陸面モデルSOLVEG-IIを用いたシミュレーションを実施した。2007年のRRPの試験運転に伴う炭素14の実放出を設定した計算結果から、計算値がRRP周辺の5地点で2007年に収穫されたコメの炭素14の比放射能の観測値を同じオーダーで再現できることが確認された。炭素14が年間を通して単位放出されたと仮定した数値実験の結果から、収穫時の稲およびコメの炭素14の比放射能の分布と、年間平均の地表大気中の炭素14の比放射能の分布が異なることが示された。光合成が起こる昼間にRRPからの炭素14の放出を限定した数値実験では、夜間に放出を限定した場合に比べて、稲の炭素14取り込み量が約1オーダー大きくなることが示された。これらの結果から、光合成速度の季節および日変化が放出された炭素14の稲への移行に顕著に影響することが明らかとなった。

口頭

Ecosystem greenhouse gas fluxes respond directly to weather not climate; A Case study on the relationship of global atmospheric circulation, foehn frequency, and winter weather to northern alps regional grassland phenology and carbon cycling

Desai, A. R.*; Wohlfahrt, G.*; Zeeman, M.*; 堅田 元喜; Mauder, M.*; Schmid, H. P.*

no journal, , 

気候変動が及ぼす領域規模の生物地球化学循環への影響の予測精度を高めるためには、生態系が気候に直接応答するのではなく気象現象の発生を通じて間接的に応答することと、気象現象に対する生態系応答の多くは時間的遅れを伴うことの2点を考慮する必要がある。本研究では、北アルプス草原地帯でこれらの問題にアプローチした。オーストリアとドイツでのフラックスおよび植物季節学的特徴についての長期観測と生物物理モデルによって、冬季の気温、降雪、融雪頻度の違いが草本の枯死率と炭素吸収に大きく影響することが明らかになった。さらに、冬の気温や積雪深を支配している気象現象は、主にフェーン(温かく乾燥した南風)であることが示された。最終的に、フェーン出現率の経年変化の多くは、北極振動の影響を受けるグリーンランド上の500hPa気圧面のパターンによって説明できることがわかった。

口頭

Measurement of radiocarbon in marine dissolved organic carbon by UV oxidation using grid lamps of low pressure mercury

Jeon, H.; 乙坂 重嘉; 山下 洋平*; 小川 浩史*

no journal, , 

海洋での炭素循環に溶存有機炭素(DOC: Dissolved Organic Carbon)が果たす役割を明らかにするツールとして、DOCとして存在する放射性炭素(DO$$^{14}$$C)の活用が期待されている。しかしながら、DOCの濃度が極めて低いことに加えて、高い濃度で塩類が存在する海水中のDO$$^{14}$$Cの定量は困難であり、その報告例は少ない。その限られた研究例では、海水からDO$$^{14}$$Cを抽出する方法として、消費電力が比較的大きく、高音を発生する中圧水銀ランプを用いて海水に紫外線を照射する方法が採用されてきた。講演者らは、よりエネルギー効率の高い対向式の平面低圧水銀ランプを用いることで、試料を低温に維持したまま、高い効率で溶存有機物を酸化させる手法を開発した。講演では、同位体比が既知の標準試料や、DOC濃度の低い深層海水に本法を適用して得たDO$$^{14}$$Cの計測結果から、その性能について解説する。

口頭

内陸アラスカにおける森林火災からの植生回復と炭素収支の長期観測

植山 雅仁*; 岩田 拓記*; 永野 博彦; 田原 成美*; 原薗 芳信*

no journal, , 

北方林では温暖化による森林火災の増加・大規模化が懸念されており、高緯度地域における炭素収支を評価するうえで重要なプロセスになっている。本研究では、森林火災で消失した内陸アラスカの2箇所の焼け跡において渦相関法によるCO$$_{2}$$フラックスの長期観測を行い、クロノシーケンスにより炭素収支の変動を評価した。2つの火災跡地でのフラックスとLAIは、森林火災からの年数に対して連続した変化を示した。林齢の増加によりLAIは増加し、それに伴って、年積算GPP, REも増加した。林齢10年のGPPは、内陸アラスカの成熟林におけるGPPと同程度にまで回復した。しかしながら、火災から13年たっても年間でCO$$_{2}$$吸収になることは1年を除いては無かった。以上のことからGPP, REは火災後10年程度で成熟林と同等までに回復するが、CO$$_{2}$$収支の観点では火災跡地は依然としてCO$$_{2}$$放出源として機能していることが明らかとなった。GPPの月別値はLAIと強い正の相関を示したことから、火災後のGPPの変動は葉面積の増加によってほぼ説明できることが分かった。北方林火災からの最初の10年間の炭素収支の変動は、LAIの増加によるGPPの上昇により年間CO$$_{2}$$放出量が徐々に低下することで説明できた。森林火災から13年が経過しても、焼け跡は依然として年間でCO$$_{2}$$放出源として作用しており、13年間に放出したCO$$_{2}$$を吸収するには長い年月を要するものと思われる。

口頭

土壌の炭素貯蔵と気候変動への応答の解明

永井 晴康; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 太田 雅和; 永野 博彦

no journal, , 

アジア原子力協力フォーラム(FNCA)気候変動科学プロジェクトにおいて、土壌有機物分析による炭素循環研究を実施している。土壌の有機物は微生物によって分解されCO$$_{2}$$が大気中へ放出されているが、温暖化による気温の上昇は、微生物による土壌有機物の分解を促進し、土壌からの炭素放出量を増大させ、さらなる温暖化を引き起こす可能性がある。したがって、地球環境の将来を予測するためには、土壌に蓄えられている炭素が温暖化によってどうなるのか、つまり土壌有機物の分解性を明らかにする必要がある。本研究では、土壌有機物の分解性を調べる方法として、加速器質量分析装置により放射性炭素を測定し、年代測定の原理で有機物がどれだけ古いか、つまり、どのくらい分解しにくい状態なのかを調べる手法を用いている。FNCAの国際共同研究により本手法をアジア諸国に展開し、温暖化に対する土壌有機物の応答に関する情報を地球規模で取得することを目指している。

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