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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(1)「高温ガス炉の特集にあたって」
著者:
青砥 紀身 Kazumi AOTO
発刊日:
公開日:
エネルギー資源に乏しい我が国では、海外からの化石資源の依存度を下げ、さらに地球温暖化問題解決に向けて二酸化炭素の排出量を低減するために、安全性の確保を大前提として原子力エネルギーの利用を進めることを基本方針としている。高温ガス炉は、ヘリウムガスタービンによる高効率発電、水素製造、さらにはガスタービンの廃熱を利用した海水淡水化等の多様な産業利用に応えることができる原子炉である。 2018 年 7 月に閣議決定された第 5 次エネルギー基本計画の「第 3 節技術開発の推進 2.取り組むべき技術課題」においては、「水素製造を含めた多様な産業利用が見込まれ、固有の安全性を有する高温ガス炉など、安全性の高度化に貢献する技術開発を、海外市場の動向を見据えつつ国際協力の下で推進する」と記載されている。 原子力機構は、茨城県大洗町に日本初の高温ガス炉高温工学試験研究炉( HTTR : High Temperature engineering Test Reactor)を国産技術により建設し、2004 年に 950 ℃の熱を取り出すことに世界で唯一成功、2010 年に 950 ℃で 50 日間の連続運転により、安定に高温核熱を...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(5)「高温ガス炉の実用化に向けた取り組み」
著者:
大橋 弘史, Hirofumi OHASHI
発刊日:
公開日:
本稿では、我が国の優れた高温ガス炉技術及びその熱利用技術の実用化に向けた取り組みとして、高温ガス炉技術及びその発電技術に関して、原子力機構における研究開発の現状と今後の技術課題、実用高温ガス炉の導入スケジュールについて述べる。...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(2) 高温ガス炉の概要
著者:
後藤 実, Minoru GOTO
発刊日:
公開日:
高温ガス炉は 950℃の高温の熱を供給可能な原子炉であり、高効率発電に加え、水素製造、化学・石油プラントでの熱利用、低温排熱を利用した海水淡水化、地域暖房等、多様かつ高効率の熱利用が期待されている。また、耐熱性に優れたセラミックス被覆燃料等により、電源や冷却材が喪失するような過酷な状況においても、機器、設備の動作や運転員の操作に頼ることなく、原子炉が安全に静定し、環境への放射性物質の大量放出がないとされる等、優れた安全性を備えている。 本稿では、高温ガス炉の概要と特長を述べる。...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(3) 高温ガス炉の熱利用技術
著者:
佐藤 博之, Hiroyuki SATO, 橘 幸男, Yukio TACHIBANA
発刊日:
公開日:
高温ガス炉は、基本構成要素である耐熱性の高いセラミックス製被覆燃料粒子や黒鉛減速材、不活性ヘリウム冷却材の特長を活用することで、高温熱を原子炉の外に取り出すことが可能である。図 1に高温ガス炉供給熱の温度範囲と熱利用が想定される産業プロセスの温度条件を示す。高温ガス炉供給熱の温度範囲は 100℃から 1000℃と幅広いため、発電のみならず種々の産業分野での熱利用が想定されている。例えば、エネルギー転換分野における原子力エネルギー利用の高効率化に資するヘリウム冷却材を用いたガスタービン発電、製鉄分野での還元剤・燃料や運輸分野における燃料電池自動車に供給する水素の熱化学水分解法やメタン水蒸気改質法による製造、炭酸ガス排出量の削減を目的としたスチレン等の化学製品製造やオイルシェール等の非在来型化石資源回収、石油精製プラントの熱源に用いる高温蒸気製造、発電システムでの排熱を利用した海水淡水化や地域暖房などでの多様な熱利用が期待される。 本稿では、高温ガス炉の熱利用技術として、発電熱電併給、再生可能エネルギーハイブリッドシステム及び熱化学法 ISプロセスの概要を述べる。...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(4) HTTRの保全管理(保全管理の特長及び実績)
著者:
島﨑 洋祐, Yosuke SHIMAZAKI, 山﨑 和則, Kazunori YAMAZAKI, 飯垣 和彦, Kazuhiko IIGAKI
発刊日:
公開日:
HTTRは、熱出力 30MWの黒鉛減速ヘリウムガス冷却型原子炉であり、1998年 11月に初臨界を達成した。図 1に HTTR原子炉建家の外観を示す。2003年 3月からは、HTTRを用いて高温ガス炉の安全性を示すとともに、異常時の原子炉挙動データを取得し、安全解析コードの精度を向上させ、高温ガス炉の安全設計・安全評価技術を確立することを目的とした安全性実証試験を開始した。また、2007年 3月からは、HTTRを用いて原子炉で発生した高温の熱を熱利用系へ安定供給できること等を目的とした核熱供給特性試験を開始した。HTTRでは、これまでに燃料交換は行っておらず、運転開始以来の積算運転日数は、現在装荷している燃料の運転日数制限 660EFPD*(EFPD:E.ective Full Power Day)に対して約 375EFPDと半分を少し超えた程度である。HTTRは、東北地方太平洋沖地震以降運転を停止しており、現在は新規制基準への適合性確認のための原子炉設置変更許可申請を 2014年 11月 26日に行い、早期の運転再開を目指して原子力規制委員会による審査に対応している [1]。 本報では、保全管理に係る項目と...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(6) 高温ガス炉を用いた水素製造技術の開発状況
著者:
久保 真治, Shinji KUBO
発刊日:
公開日:
単体水素は天然には存在せず化石資源や水に含まれている。化石資源に依存しない水素製造技術の実現のためには、水を原料とし、これを分解して水素製造を行なうことが必要で、そのためには、原子力か自然エネルギーといった一次エネルギーが必要となる。 原子力エネルギーを用い大量の水素を製造する技術が実現すれば、化石燃料資源に取り代り、地球環境保全へ貢献し、かつ、持続的供給が可能な、エネルギーセキュリティーに優れた魅力的なものとなるだろう。 本稿では、次世代のエネルギーソースとして期待される高温ガス炉の熱利用技術である熱化学水素製造法 ISプロセスの研究開発における原子力機構の取り組みについて概観する。...
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特集記事
特集記事「高温ガス炉」(7) 世界の高温ガス炉開発の動向、国際協力及び国際戦略
著者:
西原 哲夫, Tetsuo NISHIHARA, 柴田 大受, Taiju SHIBATA, 稲葉 良知, Yoshitomo INABA
発刊日:
公開日:
高温ガス炉の開発は 1960年代前半に米国、ドイツで始まった。日本では、当時の日本原子力研究所において 1969年に新たな原子力プロジェクトとして、発電のみならず、製鉄や化学工業用の熱源としても利用可能な多目的高温ガス炉の研究開発が開始された。当時は、ドイツのユーリッヒ研究所や米国の原子力規制委員会、エネルギー省等と協力しつつ研究開発を進め、1991年から HTTRの建設が始まった。 HTTRの建設及び運転保守を通して、日本独自の高温ガス炉技術を蓄積し、現在は日本の高温ガス炉技術の国際展開・国際標準化を目指した協力を進めている。本稿では、世界の高温ガス炉開発の現状について紹介し、それらの国と原子力機構が進めている協力について説明する。最後に、これらの協力を通した日本の高温ガス炉技術の国際展開の考えを示す。...