液体ブランケットシステム構築に向けた溶融塩循環系での水素と熱の回収両立実験研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21246141
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 相良 明男 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20187058)
• 研究分担者: 菱沼 良光 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00322529) ; 田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444) ; 後藤 拓也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30509518) ; 長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203) ; 室賀 健夫 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (60174322) ; 渡邉 崇 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 研究員 (90520148) ; 八木 重郎 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70629021)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 核融合 / 液体ブランケット / 溶融塩 / 水素回収 / 熱回収 / Flinak / 強制循環ループ

研究概要

本課題では、溶融塩ループ装置“Oroshi2i-1”において高精度の水素・熱回収両立実験を実施するため、液体Flinak（融点454℃）の循環制御が行える高温溶融塩用遠心ポンプの開発を主要な研究項目の一つとして進めてきた。汎用遠心ポンプのモーター部と液体を撹拌する直径17㎝のインペラー（羽根つき円板）との間に長さ50cmの延長シャフト部を設け、また、軸受にSiCを使用する等の改造を施すことで500℃以上の溶融塩を駆動できる設計としている。H23年度までのループ昇温試験およびポンプ動作予備試験の結果に基づき、H24年度はループ内のヒーター出力及び温度制御の調整、流量計の改良を行い、溶融塩循環試験を実施した。試験では、溶融塩の循環を目視で確認すると共に、予め既知流速の水で校正済の差圧流量計の応答から流速を評価した。試験におけるインペラーの最大回転数は毎分350回転で、直径1/2インチのループ配管内を500℃のFlinakが流速0.25m/sで循環していることを確認した。ステップ状にインペラーの回転数を変化させた際に、流量計の応答もステップ状に追随している。この試験結果から、開発した遠心ポンプによる高精度の高温溶融塩循環制御に成功した。また、ループ配管には十か所以上の温度センサーを設置し、溶融塩流量の変動に伴う温度分布の変化からループ内の熱輸送を把握するとともに、今後の詳細解析に必要なデータ取得を行った。
その他、化学耐食性を向上させるために溶融塩中で表面を窒化処理したフェライト鋼の水素透過特性評価、水素透過抑制性能向上を目指した大面積二重セラミック被覆の成膜手法確立と良好な材料特性の確認、電子ビーム誘起発光測定によるループ配管表面に付着したFlinak分布分析等、溶融塩ブランケットに関わる要素技術開発研究を推進し、国際会議、学会、論文等において発表を行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen permeability of nitrided stainless steel (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi WATANABE
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 000 ページ: 000
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of the Hydrogen Recovery Unit in the Molten Salt Loop Orosh 2 i-1 and Preliminary Evaluation for Hydrogen Transfer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya NAGASAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405141-1 - 4
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutronics Investigations for Helical DEMO Reactor FFHR-d1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruya TANAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405132-1 - 4
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure of Oxide Insulator Coating before and after Thermal Cycling Test (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu HISHINUMA
  • 雑誌名: Plasme and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405127-1 - 4
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design Window Analysis for the Helical DEMO Reactor FFHR-d1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya GOTO
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405084-1 - 5
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroplating of Erbium on Steel Surface in ErCl 3 Doped LiCl-KCl (2012)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi KONDO
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405069-1 - 3
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-Beam Induced Luminescence and Damage of Er 2O3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Daiji KATO
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 2405043-1 - 4
  • DOI: 10.1585 / pfr.7.2405043
  • 査読あり
• [学会発表] Hydrogen permeability of nitrided stainless steel (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Watanabe
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopica Toki, Gifu, Japan
  • 年月日: 20121119-20121122
• [学会発表] 局所電子ビーム誘起発光測定の液体ブランケット用セラミック材料分析への適用研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中照也
  • 学会等名: 日本原子力学会 2012年秋の大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20120919-20120921
• [備考] 成果発表会資料 核融合工学研究プロジェクト
  • URL: http://www.nifs.ac.jp/fuseng/index.html