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超臨界水の多機能性を用いた地下反応器のプロセス設計

研究課題

研究課題/領域番号 13305069
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 資源開発工学
研究機関東北大学

研究代表者

中塚 勝人  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (60005345)

研究分担者 ビグナル G (ビグナル グレゴリー / GREGORY BIGNALL)  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70333854)
土屋 範芳  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (40207410)
山崎 仲道  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (50036589)
平野 伸夫  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助手 (80344688)
楊 延国  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10323049)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
52,390千円 (直接経費: 40,300千円、間接経費: 12,090千円)
2003年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2002年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2001年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円)
キーワード超臨界水 / 亜臨界水 / ジオリアクター / イオウ反応 / 水熱反応 / プロセス設計 / 地熱利用 / 水素製造 / 地下反応器 / ウォーターデザイン / 硫黄 / 自己酸化還元反応 / 超臨界オートクレーブ / 複成分超臨界流体 / 花崗岩の溶解 / 石英 / 長石 / 高温高密度蒸気 / ワォーターデザイン
研究概要

地熱や地下空間を利用した新しい物質変換システム:ジオリアクター(地下反応器):実現のための反応システムの検討を行った。現在、硫化物を光触媒として用いて、イオウ化学種から水素を得る反応が検討されているが、光触媒の性能を十二分に発揮させるためには、イオウ化学種の制御が重要である。
ジオリアクターでは特に、水とイオウとの反応により元素イオウ及び水素発生後の硫化物イオウイオンから水素発生に適したイオウ化学種への変換を行うことも目的とした反応実験を行った。実験条件は温度が150℃から200℃、pH条件を強酸性から強アルカリ性まで変化させ、それぞれの条件でのイオウ化学種の種類と量比及びこの結果、光触媒に感受性があるイオウ化学種の転換率を算出した。イオウと水との反応の極めて複雑で、反応温度、版の時間の変化により得られる化学種は変化し、平衡条件を求めることが出来なかったが、一方で適切な条件を与えることにより高い転換率を得られることがわかった。特に、弱アルカリ性溶液で、200℃程度の温度条件が最も転換率が高かった。
このことから、海水を用いてイオウ反応を行わせることにより、目的イオウ化学種を高い転換率で得られることがわかり、ジオリアクターとしての水設計(ウォーターデザイン)指針を得ることができた。
本研究で開発した手法を用いれば、200℃程度の比較的マイルドな条件で、海水循環によりpHを弱アルカリ性に維持したまま、適切なイオウ化学種を40%程度の転換率で得ることが可能である。今後、この反応システムをもとに、ジオリアクターのパイロットプラントの設計が可能であろう。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] N.Tsuchiya, Y.Suto, K.Nakatsuka: "Georeactor : Advanced Geothermal Energy Utilization for Material Processing and Hydrogen Generation"Geothermal Resources Council Transactions. 27. 111-114 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suto, Y.Takano, K.Kabuta, N.Tsuchiya, K.Nakatsuka: "HYDROTHERMAL REACTION PROCESSES OF SULFUR REDUCTION FOR DESIGNING GEOREACTOR"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 523-529 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Lin Hongfei, Kazuyuki Tohji, Noriyoshi Tsuchiya, Yukito Oda, Nakamichi Yamasaki: "THE REDOX REACTION BEHAVIOR OF SULFUR IN THE HYDROTHERMAL PROCESS"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 225-231 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Tsuchiya, Y.Suto, K.Nakatsuka: "Georeactor : Advanced Geothermal Energy Utilization for Material Processing and Hydrogen Generation"Geothermal Resources Council Transactions. 27. 111-114 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suto, Y.Takano, K.Kabuta, N.Tsuchiya, K.Nakatsuka: "HYDROTHERMAL REACTION PROCESSES OF SULFUR REDUCTION FOR DESIGNING GEOREACTOR"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 523-529 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Lin Hongfei, Kazuyuki Tohji, Noiyoshi Tsuchiya, Yukito Oda, Nakamichi Yamasaki: "THE REDOX REACTION BEHAVIOR OF SULFUR IN THE HYDROTHERMAL PROCESS"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 225-231 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Tsuchiya, Y.Suto, K.Nakatsuka: "Georeactor : Advanced Geothermal Energy Utilization for Material Processing and Hydrogen Generation"Geothermal Resources Council Transactions. 27. 111-114 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 王 毅, 平野伸夫, 土屋範芳, 中塚勝人, 山崎仲道, 石田孝弘: "200℃から350℃の熱水による花崗岩の初期溶解挙動"日本地熱学会誌. 25・2. 129-137 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] LIN HONGFEI, KAZUYUKI TOHJI, NORIYOSHI TSUCHIYA, YUKITO ODA, NAKAMICHI YAMASAKI: "THE REDOX REACTION BEHAVIOR OF SULFUR IN THE HYDROTHERMAL PROCESS"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 225-231 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.SUTO, Y.TAKANO, T.KABUTA, N.TSUCHIYAKNAKATSUKA: "HYDROTHERMAL REACTION PROCESSES OF SULFUR REDUCTION FOR DESIGNING GEOREACTOR"Proceedings of the Seventh International Symposium on Hydrothermal Reactions. 523-529 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shingo Kano: "Anisotropy of Cooling Joint Systems in Granite"Goethermal Resoutces Council Trransactions. 26. 309-314 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Nobuo Hirano: "Experimental Approach to Hydrothemally Derived Fracturing of Granitic Rock for Enhanced Geothermal Reservoir Systems"Geothermal Resoutces Council Transactions. 26. 285-288 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Shingo Kano: "Parallepiped Cooling Joint and Anisotropy of P-wave Velocity in the Takidani Granitoid, Japan Alps"Journal of Volcanology and Geothermal Research. 114. 465-477 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Tsuchiya, N.Hirano, G.Bignall, K.Nakatsuka: "Supercritical Water-Rock Interaction For Development Of Deep Seated Geothermal Reservoirs"Water-Rock Interaction, 10^<th>. 209-212 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Suto, L.Liu, T.Hashida, N.Tsuchiya, N.Yamasaki: "Experimental Study of Rock/water/C02 Interaction At Temperatures Of 100-300℃"Water-Rock Interaction, 10^<th>. 341-344 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hara, A.Inoue, N.Tsuchiya: "Mineralogical Alteration Zoning In Active Geothermal Systems of The Hachimantai Volcanic Region, Northeast Japan"Water-Rock Interaction, 10^<th>. 847-850 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekine, G.Bignall, N.Tsuchiya, K.Nakatsuka: "Evidence For Fluid Flow In Non-Brittle Takidani Granite Implications For Utilization Os DSGRs"Geothermal Resources Council Transactions, 25^<th>. 243-248 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] G.Bignall, N.Tsuchiya, P.R.L.Browne: "Use Of Illite Crystallinity As A Temperature Indicator In The Orakei Korako Geothermal System, New Zealand"Geothermal Resources Council Transactions, 25^<th>. 339-344 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.G.Yang, M.Inone, G.Bignall, N.Tsuchiya, T.Chida, K.Nakatsuka: "Fractal Model And Hydraulic Properties Of Hydrothermal Veins In Granite"International Symposium of Young Scholars on Mechanics and Material Engineering for Science and Experiments. 565-568 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2021-04-07  

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