【理系オタク】

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減③

某総合処理センターの施設概要を図1に示すでつ。

当該工場の焼却炉は,水冷壁構造 を有する全連続式ストーカ炉であり,竣工から約20年経過。

また,定格処理能力は525t/ 日(175t/日×3炉)。

 

ごみ焼却熱はボイラで回収され,2.7MPa,300℃の過熱蒸気として蒸 気タービンで発電に使用される他,燃焼排ガスは,バグフィルタ(BF)で除塵,脱硫・脱塩され,触 媒反応塔で脱硝した後に,煙突から排気されるでつ。

廃棄物ガス化改質発電プロセス①

小規模でも高い発電効率を確保できるガスエンジンを利用した高効率な廃棄物ガス化発電プロセ スの実証を目的とし,まずは比較的発熱量が高い廃棄物を対象に,100 t/d ~200 t/d 規模で送電端 効率27 %を目標とするプロセスの検討を行ったでつ。

技術検討の結果,酸素・水蒸気および空気を適 切に利用したガス化プロセスにおいて,ガスエンジンの安定稼働とプロセス全体の送電端効率27 %が両立するでつ。

セールスポイントは、欧州および国内でニーズが高まっているバイオマスおよび廃棄物の高効率ガス化発電プロセス を提供。

地球温暖化対策としての二酸化炭素削減,ならび にエネルギ源の多様化の要請により,廃棄物等から のエネルギ回収が求められており,とくに高効率な 発電技術が重要。

だけど,日本 国内においては,たとえば一般廃棄物は年間約34 百万トンが熱回収処理(焼却処理)の対象になって いるでつが,20 %を超える発電効率の施設は主に300 t/d 以上の規模であり,大都市のみにしか立地して いないでつ。

廃棄物は地域で集積し地域で処理する方が収集運 搬費用が少なく効率的であり,小型・分散型でも高 い発電効率が得られるプロセスの開発・実用化が望 まれているでつ。

一方で,廃棄物処理施設における発電 プロセスの多くは,廃棄物を焼却した際に発生する 熱で蒸気を発生させ,その蒸気を蒸気タービンに供 給して発電する方法が採用。

蒸気タービ ンは規模が小さくなるにつれて発電効率が低下するという特性を持ち合わせてて,小規模で高い発電 効率を達成することは難しい。

蒸気タービン以外の発電方式にガスタービンやガ スエンジンがあるでつ。

ガスエンジンは,小型でも比較 的発電効率が低下しにくいという特性をもつため, ガスエンジンが適用できれば小規模施設での発電効 率の向上に寄与できるものでつ。施設規模が大き い場合はガスタービンの選択肢もあるでつが,規模が小 さい場合はガスエンジンの方が高い発電効率が得られるでつ。

よって,ごみ処理量100~200 t/d 規模を想定 した場合は複数台のガスエンジン併設が発電効率の 面で優位であると判断。

以上を踏まえ,本開発では,まずは発熱量が比較 的高い(4 000~5 000 kcal/kg)廃棄物をガス化改質し て得た合成ガス(Synthesis gas,以下,単に SYNGAS とする)を利用して,小規模でも高い発電効率を確 保できるガスエンジンを利用した高効率発電プロセス を実証することを目的とし,発電効率は,100 t/d ~ 200 t/d 規模で,送電端効率27 %を目標としたでつ。

本開発が想定している廃棄物ガス化発電プロセス のフローを図1に示すでつ。

廃棄物もしくはバイオマス を流動床式ガス化炉へ供給しガス化した後,後段の 改質炉にて生成ガス中のタールを改質。

その後 ボイラによる熱回収,ガス処理を行い,ガスエンジ ンに適した SYNGAS をガスエンジンに供給し発電 を行うことで,従来のボイラータービン発電プロセ スより高効率な発電を実現するもの。

本プロセスのキーポイントは,いかにガスエンジ ンを安定稼働させるか。

ガスエンジンを安定 稼働させるためには,求められる SYNGAS の性状 に以下の大きな制約があるでつ。

① ガスエンジンを稼働させるために最低限必要な ガス発熱量以上である必要。

② ガスエンジンの前処理部でのトラブルを避ける ために,許容されるタール濃度があるでつ。

③ エンジンオイルの汚染や機器の腐食を避けるた めの制限値があるでつ。

これらの制約条件をクリアするために,プロセス 側で必要な対策を取る必要。

ガスエンジン稼働に必要なガス発熱量について は,ガスエンジンメーカ数社から得られた情報をも とに,4.6 MJ/m 3 N 以上を目標値とし,それを満足す るための改質方法およびガス処理プロセスを選定。

タール低減のための主な方法としては,高温改質 と触媒等を活用した低温改質が挙げられるでつ。

今回 は,処理対象物として廃棄物を想定しているため, 触媒等を活用した低温触媒の採用においては,様々 な微量物質による触媒被毒の懸念があること,また,ガス中に含まれるダストが多いため触媒前でダ ストを除去する必要があるでつが,タールやチャーを含 んだガスを高温でろ過することに高いハードルがあること,などから低温改質についてはまだ研究が必 要な段階であると判断し,高温改質を選択。

高温改質においても幾つか方法が考えられるが, 今回は表1に示すプラズマ改質と酸素・水蒸気改質 の2つの方法を検討し,その性能を確認。

本開発では大きくわけて下記3つの事項を確認す るために,試験およびプロセスの検討を行ったでつ。

① ガス化改質試験 ガス化改質プロセスの最適化のために,プラズマ 改質,および酸素・水蒸気改質の2通りの改質方法 を検討。

プラズマ改質はフランスの実証設備に おいて,空気ガス化とプラズマ改質の組合せによる ガスエンジン発電の適用性について検討。

酸 素・水蒸気改質は当社の試験設備において,酸素・ 水蒸気および空気を組合せたガス化改質によるガス エンジン発電の適用性について検討。

② ガスエンジンの動作確認試験 ガス化改質試験の結果に基づいて模擬した SYNGAS(以下,模擬ガス)により,実際にガスエンジンが稼働すること,および所定の性能が発揮さ れることを確認するための試験を実施。

ガス処理プロセスの最適化 は、ガスエンジンで安定して発電するためには,ガス 中に含まれる各種微量成分を除去する必要。

ガスエンジンメーカからの情報をもとに,ガス処理 プロセスにて対応すべき項目として抽出し,最適な ガス処理プロセスを検討。

プラズマ改質試験設備 実証設備のプロセスフローを図2に,設備の概要 を表2,外観を写真1に示すでつ。

設備は,前処理され た試料を重機で供給し,ガス化改質するもの。

ガス処理としてはバグフィルタが設置されてて,そこで灰や生成されたすすなどを除去後, SYNGAS を燃焼処理する方式。

試験 用の試料としては木質チップおよび RDF(木質, 紙,プラのフラフ)を対象。

実証試験で使用した試料の組成および外観を表3 に示すでつ。

酸素・水蒸気ガス化改質試験設備 設備の外観を写真2に,設備フローを図3に示 すでつ。

ガス化炉および改質炉に空気,酸素,水蒸気を 供給できる構造。

ガス化剤である空 気,酸素,水蒸気の供給は,酸素と不活性ガス(窒 素および水蒸気)の構成比率を一定として,

①100 %空気によるガス化,

②空気と酸素・水蒸気を50 %:50 %(体積比)供給によるガス化,

③酸素・ 水蒸気のみによるガス化,の3条件の試験を行ったでつ (図4)。

空気でガス化すると空気に含まれる窒素によりガスの発熱量は低下。

酸素・水蒸気でガス 化すると,SYNGAS 中の窒素を減らせることから Dry ベースでの SYNGAS の発熱量を高く維持でき, ガスエンジンへの適用性が高まるでつ。

本試験においては,実ごみの発熱量や組成を踏ま えて模擬ごみを作成し,試験を実施するものとし たでつ。

今回の試験に使用した模擬ごみの組成を表4に 示すでつ。

プラズマ改質試験で使用した RDF(フラフ) や建廃の発熱量はおおむね4 000~5 000 kcal/kg の範 囲にあるため,模擬ごみの低位発熱量は4 400 kcal/ kg としたでつ。

ガス分析で得られた SYNGAS 組成および各成分 の発熱量1) から,単位流量あたりの発熱量を算出。

タール(分析時に凝縮した成分,ベンゼン,ト ルエンを含む)濃度はガスサンプリングによる分析 実測値2) から算出。

また,チャー濃度は,ガス 化炉出口での等速吸引によるダストサンプリングが 難しかったため,バランス計算から求めた値を使用。

SYNGAS 発熱量は、

① 空気ガス化プラズマ改質試験 空気ガス化+プラズマ改質により得られた SYNGAS の発熱量の結果を図5に示すでつ。

ここで 運転酸素比とは原料の完全燃焼に必要な酸素量に 対して,どの程度の比率の酸素を供給したかを示 す指標であり,ガス化剤に空気を使用した場合で は空気比と同義。

本結果より,運転酸素比を低くすることで SYNGAS 発熱量は増加することが確認。

だけど,ガス化剤に空気のみを用いた運転 では,ガスエンジンの要求下限値である4.6 MJ/ m 3 N 以上の発熱量を得ることが難しいことが分かったでつ。

② 酸素・水蒸気,空気による流動ガス化改質試験 次に,SYNGAS の発熱量を高めることを目的 に,酸素・水蒸気を用いたガス化改質を実施た。

結果を図6に示すでつ。

ガス化剤に酸素と水蒸気 を使用して生成ガス中の窒素濃度を低下させるこ とで,Dry ベースでの生成ガスの発熱量を向上さ せることが可能であることが確認。

だけど酸素と水蒸気の製造にはコストがかかるため,できる限りガス化剤に空気を使用し,補助 的に酸素と水蒸気を使用することが望ましい。

今回の試験より,ガス化剤中の空気の割合を50 % 程度にすることでガスエンジンの要求下限値を満 たすことが可能であることが分かったでつ。

2)SYNGAS 中タール,チャー濃度 SYNGAS 中のタール濃度の結果を図7に示すでつ。

運転酸素比が高いほどタール濃度は低くなることが 確認。

SYNGAS 中のチャー濃度の結果を図8に示す。 チャー濃度も運転酸素比が高いほど低くなることが 確認。

 試験概要は、 模擬ガスによるガスエンジンの稼働および性能を 確認するために,ガスエンジン試験を実施。

ガ スエンジンは,MAN 社の天然ガス用 E0826E(1 500 rpm,排熱6.9 L,定格75 kW)を使用。

模 擬ガスは水素を多く含むため,燃焼室の形状を変え てテスト。

試験結果は、 所定の低位発熱量となるよう CO,H2,CH4,CO2, N2を混合した模擬ガスを作成し,ガスエンジンが起 動すること,およびその性能を確認。

検討に使 用した模擬ガスの組成を表5に示すでつ。

模擬ガスの組 成は,ガスエンジンの性能・運転に大きな影響を与 える水素濃度を実証試験の結果と同レベルにあわ せ,その上で CO や CH4等の可燃成分と不活性ガス の比率を調整することでガス発熱量をあわせたでつ。

試験の結果,すべての模擬ガスにおいて安定した 運転ができることを確認。

模擬ガスの発熱量に よって発電効率に大きな差は生じなかったでつ。

なお, 今回は模擬ガスによる小型エンジン(定格75 kW) での試験であったためガスエンジン自体の発電効率 は27~31 %程度と低めの結果。

実機規模 のエンジン(~1 000 kW クラス)ではメーカでの 検討により,34.8 %程度の効率が得られる見込み。

ガス処理プロセスは、 ガスエンジンからの要求値 ガスエンジンで安定して発電するためには,ガス 中に含まれる各種微量成分を除去する必要。

ガスエンジンメーカからの情報をもとに,ガス処理 プロセスにて対応すべき項目として表6の項目を抽 出。

ガス処理プロセスに導入するガス組成と処 理プロセス検討 次に,実証試験の結果に基づき,ガス処理プロセ スの設計条件を検討。

1)チャー/ダスト 実証試験と同様に,バグフィルタによる除去を採 用するものとしたでつ。

2)タール 実証試験におけるタール組成分析結果を表7に示 すでつ。

タール濃度が低い場合はベンゼン環1ring がほ とんどであるでつが,タール濃度が3 000 mg/m 3 N-dry 程 度になるとベンゼン環2rings 以上が増加。

よって,とくに2rings 以上を確実に除去するため にオイルスクラバを設けることとした。オイルスク ラバ設置により,とくに2rings 以上のタールを除去することで,ガスエンジン仕様を確実に満足する ことが可能。

3)HCl/H2S/NH3 実証試験におけるガス中 HCl,H2S,NH3の分析 結果を表8に示すでつ。

今回の分析において HCl,H2S の発生量は少ないでつが,処理対象の RDF 組成により これらの値は変化すると想定されるため,ガス処理 プロセスでは最大200 ppm を見込むものとしたでつ。

NH3は分析結果の差異が大きいけど,測定結果の平均 を考慮してこちらは300 ppm 程度が発生するものとしたでつ。

これら3成分がともに水溶性の成分であるため, 水スクラバで除去するものとしたでつ。

4)Si 発生濃度が低く,かつバグフィルタでダストとと もに除去されるため,特段の対応は不要と判断。

相対湿度 ガスエンジンからの要求値は相対湿度60 %以下。

よって,ガスエンジンに導入する前にガス 処理の過程で減温して水分を凝縮/除去し,再加熱 を行って相対湿度を60 %以下にする必要。

ここでは,40 ℃程度に減温した後に50 ℃程度に再 加熱することで,相対湿度を60 %程度とするよう にしたでつ。

まとめ として、これまでの検討に基づき設計したガス処理プロセ スを図9に示すでつ。

まずバグフィルタにてダストの除 去を行い,その後オイルスクラバにてタール成分の 除去を行うでつ。

次に,水スクラバにて減温による排ガ ス中の水分除去と,HCl/H2S/NH3の除去を行うでつ。

最 後に相対湿度60 %程度となるように加温した後に, ガスエンジンにガスを導入。

これらのプロセス により,ガスエンジンによる安定した発電が可能になるものと考えるでつ。

これまでの検討結果に基づき,廃棄物ガス化発電 プロセスの経済性を評価するためにプロセス計算を 実施。

計算に使用した廃棄物組成を表9に示 すでつ。

想定する実機プロセスフローを図10に示すでつ。

廃棄 物をガス化炉に投入し,改質炉,No.1ボイラ,ガス 洗浄を経て SYNGAS とした後に,ガスエンジンに 導入して発電する(No.1ガス化発電ライン)。

バグ フィルタで捕集されたチャー(未反応炭素)は後段 の燃焼炉にて焼却し,ガスエンジン排気とともに No.2ボイラにて顕熱を回収。

No.1ボイラと No.2ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンで発 電(No.2 焼却発電ライン)。

計算に使用した前提を表10に示すでつ。

ガス化剤に水 蒸気を使用する場合は,発生した蒸気タービンの抽 気蒸気を用いることとしたでつ。

目標炉内温度は実証設 備や当社ガス化実験設備における温度と同等に設定。

ガス化剤も実証設備や当社ガス化実験設備に おける結果を鑑み,

①空気100 %,

②空気50 % + 酸素・水蒸気50 %,

③酸素・水蒸気100 %

としたでつ。

発電効率,送電効率の試算条件は、 ガスエンジンの発電効率は,34.8 %。

蒸気 タービンでの発電量は,蒸気条件450 ℃×6MPa の 条件で試算。

なお,蒸気タービンは抽気タービ ンとし,ガス化炉に供給する蒸気は蒸気タービンか らの抽気により得るものとして計算。

また,ガスエンジンからは90 ℃の温水が回収。

この熱量を有効に活用するために,回収した 温水にて①ボイラ給水加熱を行うでつ,

②ボイラ給水加 熱で取りきれなかったガスエンジン温水廃熱を活用 して低温熱源でも発電可能な ORC(Organic RankinCycle)ユニットを用いて発電。

ORC ユニットは神戸製鋼製 MB-703)。

その 他場内消費電力量は当社検討により下記にて試算た。

・ファン消費電力を風量,設計圧力より計算

・PSA 酸素発生装置を前提とし,0.4 kWh/m 3 N-O2 の消費電力が必要として試算 ・その他汎用機器の消費電力として72 kWh/ごみ t を計上

発電端効率,送電端効率の試算結果 は、前述の前提に基づいて行った計算結果の要約を図 11および表11に示すでつ。

空気ガス化に対し,酸素・水 蒸気ガス化を実施した場合,

・酸素製造のため所内消費電力が増加

・水蒸気を炉内に供給するため抽気蒸気量が増加 して蒸気タービンの発電量が減少する ・冷ガス効率が上昇せずガスエンジンでの発電量 が増加しない ために,発電端および送電端効率は低下。

一方 で,空気ガス化の場合のガス発熱量はガスエンジン の目標値を下回るため,安定した運転が難しいと考 えられるでつ。

50 %程度酸素・水蒸気を炉内に投入す るプロセスが,ガスエンジンの安定稼働および送電 端効率向上の観点から適切であると考えられるでつ。

表11に示すとおり,②の条件では5 805 kW の送 電量が見込まれるでつ。

今回開発したプロセスは,流動ガス化炉と高温改質を組合わせガスエンジンで発電 するもの。

送電端効率は従来の20 %未満か ら27 %を超えるレベルまで改善できることが示唆。

廃棄物をガス化して得た SYNGAS を利用して, 高効率で安定的に発電できることを実証することを 目標。

検討の結果,以下のことを確認。

● 空気+プラズマ改質ではガスエンジンが安定し て稼働するためのガス発熱量の確保が難しい。

酸素と水蒸気を使用した場合,生成ガスの発熱 量を向上させることが可能であるでつが,酸素と水 蒸気の製造にはコストがかかるため,できる限 りガス化剤に空気を使用し,補助的に水蒸気と 酸素を使用することが望ましい。

● 今回の試験より,ガス化剤中の空気の割合を50 %程度にすることでガスエンジンの要求下限値 を満たすことが可能であることが分かったでつ。

● 実証試験結果に基づいた模擬ガスによる小型ガ スエンジン試験を行い,問題なくガスエンジン が動作することを確認。

● 排ガス処理プロセスを含む実機プロセスフロー を構築。

● 上記プロセスにおいて送電端効率を試算した結 果,ガス化剤中の空気の割合を50 %程度にす ることで,送電端効率27 %が得られたでつ。

日本では,たとえば一般廃棄物においては,発熱 量の高いごみも発熱量の低い厨芥類などと混合され て処理されることが多いでつが,ごみの発熱量に応じた 最適な処理プロセスを選択することでより効率的な 廃棄物処理ができると考えるでつ。

とくに発熱量の高い ごみに対しては,今回提案したような高効率発電プ ロセスを適用することが可能であると考えるでつ。

小型原子炉の時代は来るか? 将来見すえ開発競争

原子力への逆風が強まるなか、小型原子炉に活路を求める動きが出始めたでつ。

安全性や経済性に優れるとされ、欧米や中国などで開発が進むでつ。

大型原発は安全コストがかさみ競争力を低下してるなかで、挽回なるかというとこでつなぁ~

政府の新しいエネルギー基本計画の骨子案に盛り込まれたでつ。

小型原子炉は100万キロワットを超す大型原発のように各地に電気を送るのではなく、地域ごとに小さな原発が散在する形が想定されているでつ

原発の構成要素を機能ごとにまとめたかたまり(モジュール)として工場で製造し、現地で組み立てる。建設費を抑えて工期を短くする狙い。

大型原発の建設費は3000億~4000億円だったでつが、今は1兆円を超すとされるでつ

米ウエスチングハウスや仏アレバの経営危機を招いたでつ

日本の官民が進めるトルコの原発建設か離脱する企業が報じられたのも、事業費の膨張が一因とみられるでつ

これに対し、小型原子炉は初期投資を控えめにして投資リスクを抑え、運転を始めてから段階的に能力を増強するものが多いでつ

地球温暖化の抑止を目指すパリ協定は、21世紀後半には人間活動による世界の二酸化炭素(CO2)排出の増加をゼロにする目標を掲げたでつ

「再生可能エネは有力な手段だが、原子力も欠かせない」と指摘。

その実現に小型原子炉は欠かせないと関係者はみるでつ

世界で様々な炉の設計が提案されているでつ

まず、商用原発として使われる軽水炉の技術を転用したもの。

英ロールス・ロイスは加圧水型軽水炉を小型にし、IT(情報技術)を活用して設計から製造、運転までを最適化。

米ニュースケール・パワーは小型原子炉を水を張ったプールに沈め、電源を失って冷却不能になるのを避けて事故を防ぐでつ

カナダのテレストリアル・エナジーは「溶融塩炉」と呼ぶ小型原子炉の実用化を目指すでつ

高温で化学的に安定した物質(溶融塩)に核燃料を溶かし、核分裂反応を起こさせるでつ

液体状の核燃料が自然対流で循環し熱を運ぶでつ

強制的な冷却手段を使わなくても、核反応を止めて冷やすことができるでつ

溶融塩炉はかつて米国で実験炉を長期間運転した実績があり「確証された技術だ」と強調。

米マイクロソフト創業者ビル・ゲイツさんが出資する米テラパワーの「進行波炉」もあるでつ

高速炉の一種で、捨てられる劣化ウランを核燃料に使うため、資源の有効利用につながるでつ

中国核工業集団と共同開発を進めているでつ

100万キロワット級に大型化することも可能で、小型炉の枠には収まらないでつ

小型原子炉は現実に安全審査を通過し建設・運転を経験しないことには、経済性を実証できないでつ

2020~30年代の実用化を目指すが、まだ事業として未経験の技術。

ただ見逃せないのは、小型原子炉は大型化をひたすら追求してきた原子力にイノベーション(革新)をもたらす可能性があること。

米加は技術優位を狙って資金を助成し、開発を後押しする。将来の原子力の主導権をめぐる思惑もからむでつ

 

国内でも日立や東芝などが取り組んできたでつ

日本原子力研究開発機構の高温ガス試験研究炉(茨城県)も小型原子炉のひとつに数えられるでつ

だけど東京電力福島第1原子力発電所事故からの復興が課題で、原発の新増設の議論すら進まないのも実情。

同機構の高速増殖原型炉「もんじゅ」(福井県)は1兆円以上を投入しながら、トラブル続きでほとんど稼働しないまま廃炉になったでつ。

それを教訓に研究開発を進める必要でつなぁ~

どの事業もだし、コンピュータや車もだけど、ダウンサイジングが21世紀のキーポイントでつなぁ~

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減②

近年,国内では,低炭素化社会の実現に向けた CO2 排出量の削減,ストックマネジメントの観 点から,老朽化したごみ焼却プラントにおいて施設の長寿命化を目的とした基幹的設備改良工 事が進められているでつ。

それにより,ごみ焼却プラントにおいては,廃棄物を安心・安全に焼却処理 することは当然として,ごみの有する熱の有効活用,機器の省エネルギー化が重要となってきて いるでつ。

このような状況下,当社では西宮市西部総合処理センターにて施設の延命化と低空気比燃焼 技術導入による CO2 排出量大幅削減を目的とした基幹的設備改良工事を実施。

基幹的設備改良工事の概要と工事後の低空気比燃焼運転の経過状況を報告するでつ。

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減①

近年,国内では,低炭素化社会の実現に向けた CO2 排出量の削減,ストックマネジメントの観 点から,老朽化したごみ焼却プラントの設備改良工事が進められているでつ。

ごみ焼却により発生する廃熱を利用したごみ発電量の向 上やプラント消費電力削減へのメリットが大きい排ガス再循環(EGR)を適用した低空気比燃焼技 術の開発を進めてきたでつ。

本技術は,既存のごみ焼却プラントにも導入可能な技術であり,設備改 良工事への適用を推進するでつ。

久々のものつくりは…

現役引退して、解説者やって、現役復帰したみたいな感じでつなぁ~

再生エネルギーは…

自然エネルギーに特化しすぎてる感じがするでつなぁ~

廃棄物とかに力いれないのかなぁ~

もう少し視野を広げないと…

RDFの今後①

「理想の広域ごみ処理システム」として福岡県が推進してきた、ごみ固形化燃料(RDF)発電事業について、事業を主導する同県と電源開発(Jパワー)が、2022年度末で事業から撤退する意向を、参画する五つの清掃施設組合に伝達しているでつ。

高額の施設改修費などが理由。

発電所が立地する同県大牟田市も「継続するのは非常に厳しい状況」。

環境調和型のエネルギー源として注目されたRDF発電は全国で事業の中止方針が相次いでて、岐路に立ってるでつ。

大牟田市の発電所は02年12月に全国初のRDF発電所として稼働。

同県や電源開発、大牟田市などが出資する第三セクター「大牟田リサイクル発電」が運営。

現在は大牟田・荒尾清掃施設組合など福岡、熊本両県内の6組合と1市から持ち込まれたRDFを焼却、その熱を利用して発電。

当初は15年計画でスタートし、13年に18年度から5年間の事業延長を決めた一方、23年度以降については未定だったでつ。
福岡県は今月中旬、組合側に「22年度末での終了」を提案。

理由として

(1)老朽化した施設改修に50億円以上が必要で、RDF処理費が現在の3倍近くになる

(2)RDF化に社会的ニーズがなく、新たな参画企業が見込めない−ことなどを挙げたでつ。

電源開発も「新たな事業展開が見込めず参画意義がない」としているでつ。
大牟田・荒尾清掃施設組合など5組合で新たな公的な事務組合を設立すれば、施設改修費の一部(約34億円)について国の補助制度が見込めるため、事業継続は可能。

ただ県の試算ではRDF処理費が現行の約1・5倍になる見通し。

改修中の処理先を確保する必要もあるでつ。
大牟田市は今後、熊本県荒尾市と方向性を詰めるでつ。

他の4組合も協議中。

11月下旬に予定される事業の運営協議会で正式に方針決定するでつ。

福岡県がごみ固形化燃料(RDF)発電からの撤退を判断したのは、人口減やリサイクル意識の高まりによってごみ減量が各地で進み、見込み通りRDFを集められないなど「誤算」が続いたため。

国のダイオキシン削減策に伴い、2000年代初めに全国で相次いで建設されたRDF発電は苦境が続き、稼働中の4施設のうち2施設は既に事業中止を決めたでつ。

稼働から10年が過ぎ、一時は赤字を組合側の処理委託料の値上げで賄い、公金投入も相次いだ事業。

行政側の見通しの甘さも問われそう。
発電所の経営は、引き受けたRDFの重量に応じて各組合から入る処理委託料と、電気を売る収入の2本柱。

事業主体の第三セクターに出資する県は稼働開始前、年間計10万トンと試算したものの、本格稼働開始以降も年間7万8千〜8万9千トン止まり。

RDFへの加工過程で水分が蒸発して目減りしたことも「予想外」。
発電量不足に伴う収入減はそのまま、ごみ処理を委託する側の自治体でつくる清掃施設組合などが補填(ほてん)。

処理1トン当たりの委託料は事業当初の5千円が12年度以降は2倍以上となり、主に公費が充てられたでつ。

県は「15年近く滞りなくごみ処理を続け、一定の役割を果たせた」と強調するけど、県費の投入も10億円に上るでつ。
大牟田市と同じ02年に稼働した三重県の三重ごみ固形燃料発電所は同様の理由で、21年度からの事業終了を決定。

03年に稼働した石川県の石川北部RDFセンターも、22年度末で事業を終えるでつ。

新しいゴミ処理と言われながら、ガス化炉と同じ感じになったでつなぁ~

ダイオキシンバブルから20年。

更新時期に入った中、RDFで更新というのはないのかなぁ~

受け入れ先次第…かなぁ~

原発の輸出は…

安全重視ということもあるでつが、やっぱり廃棄も考慮しないと…

そこまで考えないと…

ライフサイクルが完全にならないと原発の継続は難しいなぁ~

炭素繊維

いろんな機械に採用されるでつなぁ~

炭素繊維は、文字通り炭素からなる繊維。

炭素の含有量は標準弾性率の炭素繊維で90%以上、高弾性率の炭素繊維ではほぼ100%が炭素となるでつ。

炭素以外の主な元素は窒素でつ。

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)繊維あるいはピッチ繊維といった有機繊維を不活性雰囲気中で蒸し焼きにし、炭素以外の元素を脱離させて作るでつ。

市販されている炭素繊維の90%以上は、PAN繊維を原料とするPAN系炭素繊維でつが、これは性能とコスト、使い易さなどのバランスがピッチ系炭素繊維に比べて優れているため。

炭素繊維の特長は、何と言っても軽くて強いこと。

比重が1.8前後と鉄の7.8に比べて約1/4、アルミの2.7あるいはガラス繊維の2.5と比べても有意に軽い材料。

その上に強度および弾性率に優れ、引張強度を比重で割った比強度が鉄の約10倍、引張弾性率を比重で割った比弾性率が鉄の約7倍と優れているでつ。

これが、炭素繊維が従来の金属材料を置き換える軽量化材料として本命視されている理由。

その上に疲労しない、錆びない、化学的・熱的に安定といった様々な特性を有し、厳しい条件下でも特性が長期的に安定した信頼性の高い材料となっているでつ。

このような特性を生かし、今では胴体・主翼・尾翼などの構造材料が炭素繊維複合材料からなり軽量で燃費が良く、デザインの許容幅が大きく、快適なジェット旅客機ボーイング787などが登場しているでつ。

新エネ王国、実験花盛り ハウステンボスは発電パーク

HTBにはテーマパークのほかに別の顔があるでつ。

それはエコロジー技術の実験場。

再生可能エネルギーによる電力販売ビジネスでつなぁ~

春を迎えて100万本に及ぶ数のチューリップが咲き誇るHTB。

数こそチューリップには届かないが、HTBには約7000枚もの太陽光パネルが設置されてるでつ。

オランダの雰囲気を醸し出す1基の風車。実は小型の風力発電所の機能も兼ね備えており、太陽光パネルとともに、園内に電力を供給している。敷地内を走るカートはすべて電動。もちろん、ガスは排出がないでつ

ロボットで話題の「変なホテル」でもエコ技術が使われているでつ

2016年春開業の2期棟では、太陽光パネルで発電した電力を使って水から水素を取りだして貯蔵。

電力が必要になったときは、ためておいた水素と酸素を結合させて電力をつくりだすでつ

なぜ、HTBはエコ技術の導入に注力しているのか。

それはテーマパークの「泣きどころ」をカバーできる可能性がエコ技術にはあるから。

テーマパークの事業規模は敷地の広さに制約されるでつ

人気が高まって来場者が増えれば、東京ディズニーリゾート(TDR、千葉県浦安市)のように、混雑緩和という難題に直面。

一方、消費電力をエコ技術で自給できれば、コスト負担は軽くなるでつ

現在、HTBの敷地内で1年間に消費されている電力量は数千万キロワット時。

このうち、敷地内のエコ技術でまかなっているのは半分強とみられるでつ

 将来は消費量よりも多く電力をつくりだし、電力会社のように外部に販売。

いわば、HTB全体が1つの発電所のようになるイメージ。

実用化できたエコ技術を外販することも視野に入れているでつ

そして、これらのビジネスは敷地の広さの制約は受けないでつ

次世代技術を使って(外部から取り入れる)エネルギーも最小限にするんだ」。

次世代技術の1つが「ペロブスカイト太陽電池」。

フィルムのように曲げたり貼ったりできるため、建物の屋根や壁に隙間なく設置することが可能。

HTBがパートナーに選んで出資したのは、ポーランドのサウル・テクノロジーズ。

サウル・テクノロジーズはHTBなどからの出資金をもとに、ペロブスカイト太陽電池を印刷機械で生産する技術を確立しようとしているでつ。

実現すれば生産コストは今の太陽光パネルの3分の1以下。

火力発電よりも安く電力を供給できる可能性が出てくるでつ。

太陽光の弱点は天候で発電量が変動するでつ。

それを補うのが蓄電池。

HTBはここでも次世代技術を取り入れるでつ

スタートアップ企業のネイチャープラス(東京・新宿)と共同開発している植物由来の蓄電池「PLASバッテリー」でつ

でんぷんなどの糖質を原料とするポリ乳酸(PLA)を使うプラスチック2次電池で、発火・発熱しないのが特徴。

植物系の糖質を原料にしているため、土壌で自然分解。

「リチウムイオン電池は発火の危険が伴うが、この電池はくぎを刺しても安全」

実験がすべてうまくいっているわけではないでつ。

強力な磁石を使って発電機を回す磁力発電が試されたこともあったでつが、わずか3日で止まったでつ

エアコンの代わりに、金属パイプに冷温水を流す冷暖房システムをホテルに設置したでつが、評判はいまひとつ。

真夏に汗だくになって部屋に戻ってきた客からは「(風が吹く)クーラーの方が良い」と苦情が殺到。

しかも「強」運転モードを続けると結露するでつ

社員が電器店に走り、約70台の除湿器を購入したという一幕もあったでつ

だけど、断熱塗料を子会社を通じて販売するという成果も出始めているでつ

フィルム型の太陽電池と植物由来の蓄電池についても、19年までに小規模の工場をつくり、外販する構想を温めているでつ

 

HTBは電力小売りを含むエネルギー事業の売上高を300億円に育てる考え。

HTB単独の売上高は301億円(18年9月期見込み)。

エネルギー事業がもくろみ通りに育てば、売上高は2倍に膨らむ計算。

マテハン

自動倉庫、無人車、コンベヤ等。

FA に欠かせない搬送システムの世界一のメーカでつなぁ~

マイコンで機械を動かす、面白さを教えてもらったなぁ~

IoTを理解しないと…

最近情報系に遅れをかんじてるので、スピードアップでつなぁ~

脳トレーニング

注意深く、少し頭をひねってみるといいトレーニングになるでつ!

圧縮空気でエネルギー貯蔵 再エネ拡大で出番待つ

空気を圧縮してエネルギーをためる設備の実証試験が伊豆半島の先端近くの山中で進んでいるでつ。

民間のシンクタンク、エネルギー総合工学研究所が早稲田大学などと協力して建設した河津圧縮空気エネルギー貯蔵試験所(静岡県河津町)。

再生可能エネルギーの普及とともに余剰の電気を生かす蓄電技術の重要性が増しているでつ。

原理はとてもわかりやすい。余った電気で空気を圧縮してタンクにためる。

必要になったら圧縮空気を大気に開放しその際のエネルギーで発電。

天候で出力が変動する太陽光や風力発電からの電気の流れを調整、平たんにして送電網の安定に使えないかと、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が資金を提供するプロジェクト。

ただ実用化はそう簡単ではなさそう。

直径2メートルで高さが11メートルある円筒形のタンクが52本並ぶ。

ここに10気圧の圧縮空気をためる。

圧縮機3台と発電機4台でひとつのユニットを構成し、それが2ユニット。

1ユニットの発電能力は500キロワット。全体で1千キロワットの出力が出せるでつ。

 

タンクは500キロワット時分の発電ができる圧縮空気をためられるので、最大出力で発電すれば約30分間電気を供給できることになるでつ。

設備は、近隣にある東京電力の東伊豆風力発電所からの送電線につながっているでつ。

東伊豆風力は11基の風車があり最大出力は1万8370キロワット。

圧縮空気はこの発電所からの電力の変動調整に挑んでいるでつ。

設備の特徴としてあげられるのは、空気の圧縮時に発生する熱をためておき、発電時に空気を暖めて高温の圧縮空気にしてから膨張させるでつ。

エネルギーの転換効率を高めるためだ。熱の貯蔵には燃えにくい合成油を使っているでつ。

 

昨年4月から試験運転を始め「順調に進んでいる」とのこと。

風力発電の出力が変動しても、貯蔵施設の出力を毎秒10%くらい上下させ「変動に追従していける」というでつ。

設備をつくったのは、神鋼エンジニアリング&メンテナンス(神戸市)などで、出力変動への追従を可能にした運転制御プログラムは早稲田大学が開発。

土地は河津町から借りているでつ。

設備のもう一つの特徴は試験プラントのための特注品を使っていないこと。

「既存の機器や部品を使ってできるだけ低コストでつくった」とのこと。

 

太陽光や風力発電の拡大に伴い、送電網を流れる電気の量を調整する仕組みが必要になっているでつ。

九電では揚水発電所を活用、昼間の太陽光発電の電気で水を山の上の貯水池にあげておき夕方以降に落として発電。

大型の蓄電池も九州や北海道で使われ始めた。発電側で蓄電設備を備える例もあるでつ。

圧縮空気による蓄電は数分から数日、数週間まで期間の長さをあまり問わずに貯蔵でき、タンクを増やせば貯蔵量を容易に大きくできるのが利点。

ただ、ためるのに使ったエネルギーのうちどれくらいの割合が取り出せるかという効率(サイクル効率)が蓄電池に比べ低い。

河津の設備は試験途上なので結果は出ていないが、60~65%とみられるでつ。

リチウムイオン電池などは7~8割とされるでつ。

一般に電池は応答性が高く変動追従に向くが、リチウムイオン電池には発火の恐れがあるなど弱点。

揚水は容量が大きいのが利点だが、どこにでもつくれる性格の設備ではないでつ。

要は適材適所なのだが、共通していえるのはコストをどう回収するか。

カギを握るのが電力の卸売市場。

市場では翌日に必要になる電力を供給(発電)側と需要(送配電)側が取引するが、天候などの要因で実際の供給量や需要量は当日になって変わるでつ。

需給を一致させるため直前の取引が必要。

値段が高くても必要とする送配電事業者がいれば高値で取引されるでつ。

 

現在は大手電力会社が社内で調整している作業が次第に市場に委ねられるようになるでつ。

そうした取引が日常茶飯事になれば、蓄電による調整電力ビジネスが台頭してくるのかもしれないでつなぁ~。

電柱ロケット

省エネは…

「ZEB(ゼブ:ゼロ・エネルギー・ビル)」とは、建物の運用段階でのエネルギー消費量を、省エネや再生可能エネルギーの利用をとおして削減し、限りなくゼロにするという考え方。

地球温暖化が加速する今、日本のエネルギー消費量の3割以上を占める、オフィスを含む民生部門での省エネの強化が最も求められているでつ。

2014年4月に閣議決定された「エネルギー基本計画」では、「建築物については、2020年までに新築公共建築物等で、2030年までに新築建築物での平均でZEBを目指す」とする政策目標が設定。

ZEB(ネット・ゼロ・エネルギー・ビル)の定義

・建築構造や設備の省エネルギー
・再生可能エネルギー・未利用エネルギーの活用
・地域内でのエネルギーの面的(相互)利用

 

の対策をうまく組み合わせることにより、エネルギーを自給自足し、化石燃料などから得られるエネルギー 消費量がゼロ、あるいは、おおむねゼロ、となる建築物。

建築構造や設備の省エネルギーは、エネルギー消費量の少ないLED照明や高効率空調設備を、人感センサやタイマーを用いてきめ細かな制御を行い、快適と省エネを両立するでつ

また、BEMSによって各設備の消費電力や運転状況を把握。エコチューニングツール「SatToolクラウド」によって課題を抽出。

ビル設備の関係者からなる委員会でPCCAサイクルを廻すことによって、カーボンマネジメントを実施。LCCMを見据えた設備の最適運用を行うでつ。

 

再生可能エネルギー・未利用エネルギーの活用は、発電効率トップレベルの太陽光発電システムやリチウムイオン蓄電池の運用により、ピークカットやピークシフトを実現。自給自足エネルギーを効率的に利用するでつ。



地域内でのエネルギーの面的(相互)利用は、高層ビルが林立している場合は、複数ビルのエネルギー施設を共有化し、地域冷暖房としてエネルギーを面的利用することも効果があるとされているでつ。

夜間電力を利用して氷や蒸気を蓄熱槽に蓄える地域冷暖房を行い、エネルギーの面的利用を実現。

この氷や蒸気を昼間のピーク時に空調に利用することにより消費電力を平準化。執務者の快適性を損なわずに省エネを図っているでつ。

 

 

銀河誕生の謎探れ 130億光年見通す望遠鏡の仕組み

東京大学が南米チリのアンデス山中に建設中の東京大学アタカマ天文台(TAO)に設置する大型望遠鏡が完成したでつ。

1月28日に日本で公開。

世界で最も標高が高いところにある同天文台に運び、来年から観測を始めるでつ。

銀河の進化や惑星がどのようにできるかといった研究に活躍すると期待が大きいでつ。

望遠鏡は兵庫県播磨町の工場で組み立てられ、公開されたでつ。

口径は6.5メートル、8.2メートルの「すばる」ほどではないでつが、世界でも有数の大きさ。

この大型望遠鏡は、赤外線を使って宇宙を観測するために使われるでつ。

目的は大きく2つ。

ひとつは宇宙が誕生して間もないころにできた原始的な銀河を詳しく観測すること。

宇宙は膨張を続けているため、およそ130億光年も離れたところにある原始的な銀河は速い速度で地球から遠ざかっているでつ。

ドップラー効果で銀河の出す光は赤外線へ変化してしまうため、赤外線で調べないと姿をとらえることは難しいでつ。

もうひとつは生まれたての恒星の周りで惑星が誕生する過程を詳しく調べること。

生まれたばかりの恒星の周りは惑星のもとになるガスやちりがとりまいているでつが、赤外線や電波を使わないとガスやちりの動きを見ることはできないでつなぁ~

波長が3~50マイクロメートル(100万分の1メートル)の赤外線はこうしたちりを観測するのに適しているでつ。

通常、宇宙から届く赤外線は地球を覆う大気に遮られて弱くなるが、TAOは高さが5640メートルもあるチャナントール山の山頂にあるため、赤外線が弱くなる前に観測できるでつ。

天文台の標高としては世界一で、ギネスブックにも認定されているでつ。

高いだけでなく周囲が砂漠地帯で乾燥しているため、大気中の水蒸気に吸収されるなどして低い場所まで届かない波長が、25マイクロメートルよりも長い赤外線や、2.5マイクロメートルより

短い波長の赤外線をとらえられるでつ。

しかも周囲は砂漠で晴れの日が80%以上と多く、宇宙の観測には地球で最も適した場所のひとつでつなぁ~

チャナントール山頂には、先行して2009年に口径1メートルの望遠鏡が設置されて、観測を開始しているでつ。

これまで地上の望遠鏡では見えなかった波長の赤外線をとらえることができることを実証したでつ。

水蒸気は電波望遠鏡にとっても大敵。

そのため近くには日本や欧米など22カ国が共同で建設した世界最大の電波望遠鏡「ALMA(アルマ)」をはじめ多数の電波望遠鏡も立地。

アルマは電波を使って、130億年以上前の生まれて間もない宇宙の様子を観測したり、太陽系から遠く離れた恒星の周りで地球や木星のような惑星が生まれようとしている様子を

捉えたりするなど、多くの成果を上げているでつ。

アルマが電波で捉えた天体を、TAOが赤外線でさらに詳しく調べることで、電波だけではできないこともわかってくると期待されているでつ。

日本はハワイに世界最大級の望遠鏡「すばる」を建設。

だけど、南半球には大型望遠鏡を持っていないでつ。

欧州は共同でチリに口径8.2メートルの望遠鏡4台をもつ欧州南天天文台(ESO)を設けてて、米国も英国やカナダなどと共同で口径8メートルのジェミニ南望遠鏡をチリで運用するなどしているでつ。

日本は南半球に大型望遠鏡をもたず、南半球からしか見えない星を観測するには、外国の天文台を頼るしかなかったでつ。

TAOが完成すれば、そうした問題も解決できるでつ。

TAOプロジェクトは「アルマとも連携することで、より多くの成果がえられるはずだ」と期待も大きいでつ。

TAOは赤外線での観測に特化しているのも特徴。

すばるやESOなど世界の大型光学望遠鏡は可視光から赤外線まで幅広い観測が可能で、そのぶん様々な目的の観測に使われるでつ。

ひとつの研究のために使える時間は短く、観測時間を確保するにも激しい研究者間の競争があるでつ。

TAOはそうした大型望遠鏡に比べると小さいが、目的を絞ったことで集中的に銀河や惑星の誕生の研究に使うことができるでつ。

チリで新しい望遠鏡が観測をはじめたとき、宇宙の新たな姿が見えるかもしれないでつ。

最近、東京大学の宇宙研究はすごい勢いでつなぁ~

京都ICTイノベーション

2018年は何があるかなぁ~

熱を操るでつ!

熱したり、冷やしたり、この技術は幅が広くて奥が深いでつなぁ~

地熱発電の普及課題に突破口、地下水を使わない世界初のシステムを開発でつ!

日本に豊富な資源量があるものの、課題も多く利用が進まない地熱発電。

こうした地熱発電のさまざまな課題を解決できる可能性がある新方式の発電システムを、日本のベンチャー企業と京都大学が開発し、実証に成功。

一般的な地熱発電システムのように地下から温泉水をくみ上げるのではなく、地上から送り込んだ水と地中熱を利用するのが特徴のシステムでつ。

「JNEC(ジェイネック)方式」と呼ぶシステムで、一般的な地熱発電のように地下から温泉水をくみ上げることなく発電が行えるのを特徴で、世界初のシステムに、日本は地熱資源に恵まれている一方、その利用率は数%にとどまっているでつ。

その原因なっているのが、適地が国立公園や自然公園の中に集中してて、発電所の建設が難しい場合が多いという点が1つ。

また、地中から大量の熱水をくみ上げることによる、温泉源への影響も考慮する必要があるでつ。

そしてこうした事前の調査や調整、さらにその後の発電所の建設工事にも多くのコストを要するといった点が挙げられるでつ。

JNEC方式という地熱発電システムは、こうした現状の課題をクリアすべく開発したもの。

その特徴の1つが温泉水を地下からくみ上げるのではなく、地上から水を注入し循環させる「クローズドサイクルシステム」を採用した点。

こりは地下1450メートルまで埋設した「二重管型熱交換器」の中で、地上から加圧注入した水を地中熱によって温め、液体のまま高温状態で抽出。

次にこの高温となった液体を地上で減圧して一気に蒸気化し、タービンを回すことで発電するという仕組み。

温泉水を利用する一般的な地熱発電の場合、揚水管の内部などに不溶性成分が析出・沈殿し固形化するため、メンテナンスや交換が必要。

加えて地下の蒸気や熱水が枯渇しないようにするため、発電に使用した熱水を地下に戻すための還元井の設置も必要。

だけど、温泉水を利用しないJNEC方式であれば、こうしたコストも大幅に削減できるでつ。

JNEC方式の地熱発電は、大分県玖珠郡九重町に建設した「水分発電所」で実証を行ったでつ。

実証運転を継続している同発電所では、さらなる性能向上へ向けた技術開発を進めるとともに、大規模化も図る計画。

現在は24kW程度の出力を、2025年をめどに3万kW(キロワット)にまで拡大するでつ。

廃炉は…

原子力発電の一番の課題でつなぁ~

最新の…

ごみ処理プラントはどうなってるのかなぁ~

再生エネルギーもだけど…

やっぱり効率かなぁ~

電力再編へ

電力自由化で、各電力会社の連携が高まってきたでつなぁ~

だけど今のところ電力は地域の電力会社が強いでつなぁ~

そいと通信系の電力も力を伸ばしてるでつ。

電気代が安くなるのはいいけど…

品質と温暖化削減もあるからちと難しいとこもあるでつなぁ~

再生エネルギーは…

やっぱり欧州が数段進んでるでつなぁ~

バイオマスも…

ようやく本格化してきたでつなぁ~

全固形電池

正極と負極の間に電解液がなく、一種のセパレーターだけがある電池。

Liイオン2次電池に代表される「ロッキングチェアー型(シャトルコック型とも呼ぶ)電池」では、電解液と電極の間での化学反応(酸化還元反応)を伴わないため、原理上は電解液が不要。

固体電解質の研究は20年以上前からあったが、電解液を超える“Liの良い通り道”をなかなか実現できなかった。2011年以降にブレークスルーが相次いだでつ。

こりからのEVの主力電池になるでつなぁ~

温暖化ガスは…

取引とかあるけど、やっぱり自己で減らしていく努力が必須でつなぁ~

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発⑧

食料生産と競合しない第3世代バイオ燃料の製 造技術としてバイオマスからの液体燃料製造技術(BTL)の開発に取り組んでいるでつ。

今回は木質 バイオマスからのジェット燃料製造技術についてガス化プロセスとFT合成プロセスと組み合わせ た一貫試験により,その成立性を確認。

特に,2020 年以降,航空用代替バイオ燃料の確保が重要になると見込まれており,経済産業 省により“2020年オリンピック・パラリンピック東京大会に向けたバイオジェット燃料の導入までの道 筋検討委員会”が組成され,国産バイオ燃料導入に向けた動きが活発となっているでつ。

本研究は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託を受け バイオマスエネルギー技術研究開発/戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業 (次世代技術開発)として 2012~2015 年度に実施されたものでつ。

論理的に考える

学びに…

無駄はないでつなぁ~

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発⑦

ここまでの研究開発結果を反映し,プロセスシミュレータを用いてFT合成油の精製系統を含む バイオジェット燃料製造プロセスモデルを構築し,実証規模(バイオマス処理量 20t/日)での物質 収支を評価。

図6にプロセスの熱収支(投入バイオマス化学熱ベース)を示すでつ。

バイオマスの 発熱量の37%をバイオ燃料(ジェット燃料+ワックス+軽質油)に転換し,更にオフガス(CH4及び CO が主成分)を有効利用すれば 55%が回収可能。

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発⑥

本研究で開発したガス化炉及びFT合成触媒・プロセスを組み合わせて,バイオマスガス化- FT合成一貫試験を実施。

当社総合研究所(長崎地区)に設置されたバイオマスガス化-FT 合成試験設備(図4,表1)を使用し,2012~15 年度に計4回の一貫試験を実施。

図5に一貫試験で得られたFT合成油及びその炭素数分布の一例を示すでつ。

本プロセスにより高 いジェット燃料留分(C8-C16)収率(約 70%)が確認できたでつ。

また約 100 時間の実ガスによるガス 化-FT合成一貫運転を実施し,触媒性能の劣化傾向が見られないことを確認。

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発➄

FT合成はカルベン(CH2)の重合反応であり,得られた炭化水素は ASF(Anderson-SchultzFlory)則に従い,C6-C8近傍に極大値を持つ山型の分布になるでつ。

ジェット燃料はC8-C16が主要 な留分であり,その選択率を最大限に引き上げるためには ASF 分布を打破する必要があるでつ。

今 回のプロジェクトで共同研究を実施した原料となる合成ガスに少量の 1- オレフィンを添加し,更に高い選択性を有する触媒により世界初の Anti-ASF 分布を実現するFT 合成触媒・プロセスを開発。

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発④

バイオマスガス化プロセスには噴流床型ガス化炉を適用。

噴流床型ガス化炉は,高速でガ ス化を行うため比較的コンパクトであり大容量化が容易であることや,高温でのガス化によりター ル発生量を低減可能であることが,バイオ燃料合成に適しているからでつ。

ガス化炉は図2に示すように形状を段階的に変化させる構造により,化炉下部の断面積を化炉 上部に比べて小さくしているでつ。

この形状の効果によりガス化炉内のガス上昇流速(空塔速度)が化 炉下部で大きく,化炉上部では小さくなるでつ。

図2には CFD で予測した化炉内でのバイオマス粒子 挙動を併せて示しているでつ。

ガス化炉下部はガス流速が大きいため大粒子の炉底への落下が防止さ れ,化炉上部はガス流速が遅いため,小粒子のみが気流に随伴される特性を持たせているでつ。

未 反応の大粒子や,反応に時間を要する原料は反応が完結するまで化炉内で循環して滞留し,十 分小さな粒子となってから排出されるため,様々な性状を持つバイオマス原料に対して高い炭素 転換率を得られるでつ。

図3に各種大粒径バイオマス原料の炭素転換率を示すでつ。

原料の種類やガス化炉の運転条件 (O2/C)に関わらず,95%以上の高い炭素転換率を実現することができたでつ。 

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発③

FT合成によるバイオジェット燃料製造プロセスを図1に示すでつ。

木質バイオマスは粉砕された状 態でガス化炉に投入され,H2 と CO を主成分とする合成ガス(Syngas)となるでつ。

ガス化炉で生成さ れたガスは,冷却・精製工程を経て液体燃料合成プロセスへ供給。

FT合成反応を迅速に 進行させるため,H2 と CO の分圧が高くなるよう,昇圧機で常圧から昇圧して供給。

また,反応に寄与しない CO2 は昇圧後,脱炭酸にて回収。

FT合成によって生成された炭化水素に 水素を添加し,イソパラフィンを生成させる異性化プロセスから蒸留工程を経て,軽質油,ジェット 燃料,ワックスといった製品を回収。

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発②

BTL(Biomass to Liquid)の実用化に向けては全体プロセスとしての最適化が必要。

本研 究開発では液体燃料合成触媒の研究開発で実績を有する富山大学と共同で,付加価値の高い バイオジェット燃料製造トータルシステムの研究開発を行ったでつ。

国際民間航空機関(ICAO),国際航空運送協会(IATA)は航空機から排出される CO2 削減に 取り組んでおり,2020 年から航空機 CO2 排出量への上限設定等を目標としているでつ

目標実現に はバイオ燃料導入が必要不可欠。

液体バイオ燃料としてはバイオエタノールなどのアルコール燃料が広く知られているでつが,単位 質量当たりの発熱量が小さく,ジェット(航空用)燃料としては不適でつ

そのため,バイオジェッ ト燃料として動植物油,もしくは FT(Fischer-Tropsch)合成による BTL の適用が検討。

動植物油では藻類を起源としたバイオジェット燃料の開発プロジェクトが複数進行中であるでつが,大 量供給に向けては大規模培養や精製プロセスの効率向上など様々な課題があるでつ

一方BTLによ るジェット燃料製造はスケールアップが容易であり,需要増加に対応した大量供給が可能な製造 技術として有望視されてるでつ

木質バイオマスからのジェット燃料製造技術の開発①

BTL(Biomass to Liquid)はバイオマスから液体燃料を合成する技術であり,環境に優しいクリ ーンな燃料の製造法として注目を集めているでつ。

本研究開発では将来の大量供給のためのスケー ルアップに適した部分酸化式噴流床バイオマスガス化炉を開発。

また,高選択性FT (Fischer-Tropsch)合成触媒・プロセスを実際に組み合わせたバイオマスガス化-FT合成一貫試 験を行い,各種木質バイオマスからのバイオジェット燃料製造システムの成立性を実証したでつ。

建築家「世界のANDO」は何がスゴイのか①

現在、国立新美術館(東京・六本木)で開催中の展覧会「安藤忠雄展―挑戦―」は、多くの“一般人”でにぎわっているでつ。

学歴や師弟関係が重視される建築の世界にあって、安藤忠雄氏は独学で建築設計を学び、東京大学建築学科教授となり、「世界のANDO」といわれるまでになったでつ。

経済人や文化人にも安藤ファンは多いでつ。

世界で最も有名な現代日本の建築家は誰か? 

建築関係者にそう尋ねたら、10人に9人は安藤忠雄氏の名前を挙げるでつ。

一般の人でも、顔写真を見れば「ああ、あの独特のヘアスタイルの建築家ね」と思い当たる人が多いでつ。

元プロボクサーで、建築は独学」「拠点は大阪」「小さな住宅から設計活動をスタートし、今では世界をまたにかけて活躍している」──。

建築に興味のある人ならば、そんなプロフィルを知ってるでつなぁ~

けれども、安藤氏が実際に何を設計したのか、建築家としてどこが評価されているのかを問われたら、答えられる人は少ない。

現在、東京・六本木の国立新美術館では、安藤氏の大規模な展覧会「安藤忠雄展-挑戦-」が開催中だ(会期は12月18日まで)。

10月末時点で入場者数は10万人を超えようとする勢い。

建築の展覧会というと来場者の大半が建築関係者であるのが普通だが、安藤展の場合はほとんどが一般の人。

安藤建築といえば、「コンクリート打ち放し」。

それがあまりにも有名であるために、コンクリート打ち放しというと安藤氏の専売特許のように思っている人もいるかもしれないでつ。

だけど、もともと「コンクリート打ち放し」は、ローコストの代表ともいえるありきたりな仕上げ手法であり、それを得意としている建築家は安藤氏のほかにもたくさんいるでつ。

安藤氏のコンクリート打ち放しが世界的に評価されるようになったのは、自然光の巧みな取り入れ方によって、コンクリート打ち放しが「高級材料」のように見えるから。

代表作の1つである「光の教会」を例に取るのが分かりやすいでつ。

大阪府茨木市の閑静な住宅街に立つ「光の教会」(正式名は茨木春日丘教会)。

もともと敷地には木造の教会と牧師館があり、安藤氏の設計による礼拝堂は木造の教会を建て替えて、1989年に完成したもの。

建物の配置は既存の牧師館と太陽との関係で決められたでつ。

訪れた人は、箱形の建物の西側、コンクリート打ち放しの壁に斜めに突き刺さる“もう1枚の壁”に導かれるようにして建物内に入るでつ。

中に入って180度反転すると、正面に十字架の壁が現れるでつ。

正面の壁に向かって床は階段状に下がっていく。コンクリートの壁には十字形のスリットがあり、暗がりの中に光の十字架を浮かび上がらせるでつ。

西側に立つ斜めの壁の上部にもスリットがあり、そこからも直線状の光が入るでつ。

それらのスリットから差し込む光は、太陽の動きによって刻々と移動していくでつ。

変化する光を浴びてキラキラと光るコンクリート打ち放しの表面は、どんな高級材料よりも美しいと感じられるほど…

現在開催中の「安藤忠雄展-挑戦-」では、屋外展示スペースにこの「光の教会」が実物大で再現されているでつ。

実物と方位は違うが、光の入り方は疑似体験できるでつ。

「大げさなのでは?」と思った方はぜひ会場に足を運んでいただきたいでつ。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑬

Na 冷却型高速炉における原子炉容器内機器保守・補修作業は,高放射線,高温環境かつ不 活性ガス密封環境で行う必要があり,軽水炉発電プラントの保守・補修作業とは異なる技術開発 が必要。

今回,“常陽”の炉心上部機構交換では,新しいコンセプトの特殊機材や工法を開 発し,実機フルモックアップ装置を製作して技術検証,成立性確認,作業者訓練を慎重に繰り返 して交換作業に臨み,初期計画どおり交換を完遂。

この交換で得られた技術,経験,知見は今後の高速炉における保守・補修技術の進展に大きく資するものとなったでつ。

最後に,炉心上部機構交換作業における,工法検討,機器製作から現地工事における原子 力機構,並びに,関係各位のご指導・ご協力に感謝するとともに,今後とも高速炉開発への一層 のご理解とご支援をお願いするでつ。

【用語の説明】

 炉心上部機構: 高速炉の原子炉内構造物の一つであり,制御棒駆動機構を案内・保持する 機能及び炉心燃料集合体出口冷却材温度を計測する機能を有する

 ガスバウンダリ: 目的とするガスを封じ込めるための空間,又はその空間を構成する材料

 フルモックアップ : 目的とする行為の対象物を全て実寸大の模擬体にて構成した設備

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑫

新 UCS 据付作業についても,事前の綿密な作業計画とトレーニングによる手順の習熟により, 所期の計画どおり作業を完了。

 新 UCS 用Oリング設置作業 新 UCS 用Oリング設置作業は,作業員による手作業で行う必要があったため,案内スリーブ 内に仮設遮蔽プラグを挿入した状態で実施。

Oリング溝の清掃及びOリングの装着は,狭 隘な場所でビニルバッグ越しにグローブを使用する作業であったが,フルモックアップ試験に おける作業トレーニングの結果を反映して確立した治具や手順等により,新 UCS 用Oリングを Oリング溝へ確実に装着することができたでつ。

新 UCS 用Oリングの装着作業状況を図5にでつ。

 新 UCS 挿入作業 ワイヤジャッキ装置による新 UCS の挿入作業は,図 10 に示すように総荷重は約 16.6 トンで ほぼ安定。

約 4500mm 位置において,新 UCS と案内スリーブに干渉が発生したことを 検知したが,フルモックアップ試験で確立した干渉回避手順に基づき,ガイド装置によって挿 入位置を約 5mm 水平方向に移動させることで回避することができ,回避手順が適切であったこ とを確認。

挿入作業中の水平度管理及び荷重管理とガイド装置の機能により,新 UCS の 挿入が不能となるような干渉の発生はこの1回のみとすることができたでつ。

 また,新 UCS の据付位置は,旧 UCS の据付け位置と新 UCS の製作寸法から計画した位置 に対して±1.02mm の精度であることが要求。

新 UCS の着底・据付時には,図 11 に 示すように新 UCS フランジボルト穴からガイドボルトの先端が突き出たことを確認した後,その ボルト穴とガイドボルトとの隙間へ所定の寸法に調整した拘束治具を挿入する手順としたでつ。

新 UCS の着底・据付後,据付精度を計測した結果,計画した位置に対して最大 0.35mm±0.1mm 以内の誤差であることが確認できたでつ。

 

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑪

前述のフルモックアップ試験結果を踏まえて実施した UCS 交換現地作業の状況を以下に述べ るでつ。

 旧 UCS 撤去作業 旧 UCS 撤去作業は,ジャッキアップ装置及びワイヤジャッキ装置における高精度な水平度監 視及び荷重管理が有効に機能し,所期の計画どおり作業を完了することができたでつ

(1) 旧 UCS ジャッキアップ作業 0~2mm 位置では,ナトリウムせん断抵抗の有無とその挙動を確認するため,手動ハンドル 操作(ジャッキアップ速度は約 2mm/h)にて旧 UCS をジャッキアップしたでつ

その時の荷重測定結 果を図9(a)に示すでつ

ジャッキの動作に従って引抜荷重は上昇したが,約 16.8 トンでほぼ一定に なっており,ナトリウムせん断に伴う抵抗力は確認されなかったでつ

ただし,1000 ㎜ジャッキアップ 後の観察にて,旧 UCS 上部胴側面には,微粒子が凝集・堆積した多孔質様なナトリウムの付 着が確認されたでつ

2~1000mm 位置では,水平度と荷重制限のインタロックによる自動運転でジャッキアップを 行ったでつ

この時の荷重測定結果を図9(b)に示すでつ

ここでは,干渉により発生した荷重を判別し 易くするため,荷重値は旧 UCS 等の自重をキャンセルして設定したものとなっているでつ

また,ジ ャッキアップ中は適宜,荷重均等化措置(ネジジャッキの単独動作による水平度調整)を実施 し,旧 UCS の重心位置と吊中心のズレ等により生じる偏荷重を矯正したでつ

図9(b)に示したよう に,約 750mm 位置において,旧 UCS と案内スリーブに干渉が発生したことを検知したが,事前 に検討した回避手順に従って,ガイド筒水平方向位置調整用押しボルトにより,引抜位置を約 0.7mm 移動することで干渉を回避でき,回避手順が適切であったことを確認したでつ

旧 UCS ジ ャッキアップ作業は,当初の計画どおり旧 UCS を 1000mm 位置までジャッキアップし,次の旧 UCS 引抜収納作業を問題なく実施できる見通しを得たでつ

ワイヤジャッキ装置による旧 UCS の引抜収納作業は,図 10 に示すように初期の総荷重は約 18 トンであったが,引抜作業継続中に旧 UCS と案内スリーブの接触に起因すると考えられる抵 抗が漸減し,約 4000mm 位置から上限位置までは,約 17.3 トンでほぼ安定した状態で引抜収 納作業を完了させることができたでつ

旧 UCS を収納した保管用キャスクは,原子炉格納容器から 旧廃棄物処理建家まで移送し,保管用追加遮へい体を取り付け,保管状態としたでつ。 

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑩

引抜・挿入性確認試験では,UCS 試験体を上方及び側方から目視し,引抜及び挿入時に 生じる UCS 試験体の振れの状況を確認しながら,ワイヤジャッキ装置による旧UCS引抜収納 及び新 UCS 挿入作業の操作を全て模擬し,必要なパラメータ(引抜・挿入高さ,引抜・挿入速 度及びそれに対する許容荷重他)の設定データを取得。

これにより,荷重及び水平度を許 容値内に保持しながら,収納作業(1000mm~約 11400mm)及び挿入作業(約 11400mm~ 0mm)を問題なく実施できる見通し

次に干渉を回避する手段についてであるが,ワイヤジャッキ装置については,柔構造である ことから,回転プラグ上面周方向3箇所に設けたガイド装置により,新 UCS の偏心を矯正し,新 UCS と案内スリーブの干渉を回避できるようにしたでつ。

また,引抜・挿入性確認試験の準備作業では,ドアバルブやキャスク等の大型重量物を UCS と中心軸を合わせた位置に設置するための手順を検証するとともに,これらの設置に伴う 遮蔽床の撓み(たわみ)等の計測により,実工事におけるキャスク等設置時の鉛直度を確保し, ワイヤジャッキ装置で吊られる UCS と案内スリーブの偏心等を防止するために必要なデータの 取得も行ったでつ。

上記以外にも,フルモックアップ試験では,ボルトの取外しや取付けまでを網羅した一連の作 業を実施することで,機材の設置位置・取合い,設置手順,ハンドリング方法等を明確化し,作業 要領の策定に資するデータを取得するとともに,作業員の習熟度向上を図り,現地作業に臨むこ とができたでつ。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑨

UCS 交換作業では,事前に実機工事に使用する機材と実機大の模擬体を用いたフルモックア ップ試験を実施し,作業手順や機器・装置類の運用方法を確認するとともに,得られた結果を作 業要領に反映。

フルモックアップ試験では,小回転プラグ,案内スリーブ及び UCS 等の実機 寸法の模擬体を約12m×12m×8mの試験架台に設置して,実機工事の作業状況を模擬したでつ。

な お,案内スリーブの模擬体の下部胴については,実機における製作公差や据付時に歪み等が生 じている場合を考慮して,UCS 模擬体との隙間の一部が設計値より小さくなるように工夫し,また, UCS 模擬体は,実機の重量及び重心位置を模擬。

フルモックアップ試験のうち,UCSの撤去・挿入作業のデータ取得のために実施した“ジャッキ アップ機能確認試験”及び“引抜・挿入性確認試験”の概要及び結果を以下に示すでつ

(1) ジャッキアップ機能確認試験 ジャッキアップ装置について設置から撤去までの操作を全て模擬し,ジャッキアップ装置によ る引抜きに必要なパラメータ(引抜高さ,引抜速度及びそれに対する許容荷重他)の設定デー タを取得したでつ

これにより,荷重及び水平度を許容値内に保持しながら,着底状態から 1000mm 位置までのジャッキアップ作業を問題なく実施できる見通しを得たでつ

また,実機で行う 旧 UCS ジャッキアップ作業後に実施するOリング回収作業の手順確認と治具類の取り扱い性 確認のため,実工事と同様にビニルバッグを介してOリングを回収するトレーニング等を実施た。

旧 UCS ジャッキアップ試験時及び新 UCS 挿入作業時には,UCS と案内スリーブが干渉もし くは接触し,作業継続が困難となるリスクが特に大きい。

このリスクを低減するため,干渉が発生 した位置を推測し,それを回避する手順を確立することを目的として模擬体を用いた干渉模擬 試験を実施した。干渉模擬試験の結果を図7に示すでつ

ここでは,案内スリーブ模擬体に幅50mm の干渉板を設置し,0 度方位から 360 度にわたって,UCS 模擬体と干渉した時の荷重挙 動データを取得。

UCS 引抜時に案内スリーブに干渉もしくは接触すると,その位置での抵 抗力のために3本のジャッキに負荷される荷重のバランスに偏りが生じるでつ

旧 UCS ジャッキアッ プ試験等では,取得した偏荷重データに基づいて干渉等が発生した位置を算出・推測するこ ととしたでつ

図7に示すように,模擬体を直接干渉させた時の偏荷重データは,干渉板を設置した 荷重値と概ね一致しており,本手順が有効であることを確認したでつ。

(2)次に干渉を回避する手順についてであるでつが,ジャッキアップ装置については,精密な水平度 管理を実現するために高い剛性を確保し,旧 UCS と一体構造化しているでつ

そのため,図8に示 すように,ジャッキアップ装置はガイド筒上面に設置するものとし,ガイド筒に設けた水平方向 位置調整用押しボルトにより,ガイド筒を水平直角な2方向にスライドさせることで,旧 UCS の偏 心を矯正し,旧 UCS と案内スリーブの干渉を回避できるようにして,UCS 模擬体を 1000mm 位 置まで引抜操作を行い,実機においても同様にして引抜きできることを確認。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑧

高温カバーガスの上昇 旧 UCS の引抜き作業中から新 UCS 据付完了までの期間中,UCS 案内スリーブが解放され ている状態においては,原子炉容器内の高温カバーガスが上昇することになり,回転プラグ上 に設定するビニルバッグによるバウンダリの健全性が確保できなくなるでつ。

これを防止するため, 原子炉を含めたカバーガス循環システムを構築し,アルゴンガスバウンダリの上方から低温の アルゴンガスをダウンブローして,原子炉容器から高温のカバーガスが上昇することを防止するでつ。

なお,本システムは,原子力機構により計画・準備されたでつ(図6) 

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑦

ビニルバッグ作業方法の確立 新 UCS 据付のためのOリング交換及びそれに付随するOリング溝の清掃作業は,カバーガ スバウンダリを確保した状態で目視しながら手作業で行うため,透明なビニルバッグに作業用 グローブを取付けたガスバウンダリを採用。

当該作業は,回転プラグ上の非常に狭い場所 でビニルバッグ越しに実施する必要があるでつ(図5)。

Oリング交換及びOリング溝清掃作業は,フ ルモックアップ試験での作業検証及びその結果を反映したグローブの配置等の設計変更を経 て確立。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑥

 旧 UCS 撤去作業時の干渉等 “常陽”の UCS は,原子炉容器や回転プラグ等と同様に永久構造物として設計されてて, プラント寿命中の交換を想定した構造とはなっていないでつ。

また,これまでに交換した実績もな いでつ

そのため,旧 UCS 撤去作業を実施するに当たっては,以下のリスクを考慮。

リスクの概 念図を図4に示すでつ

①旧 UCS と案内スリーブの隙間が,30 年以上の使用により,蒸着ナトリウムによって閉塞してい る場合には,旧 UCS 引抜時に当該ナトリウムをせん断することによる抵抗が生じるでつ。旧 UCS が挿入されている案内スリーブは,肉厚 5mm の薄肉構造物であるので,ナトリウムせん断抵 抗が過大となった場合,案内スリーブが変形及び損傷する恐れがあるでつ。 

②旧 UCS 太径部外径の設計値はφ1060mm であるでつが,案内スリーブ細径部内径の設計値は φ1070mm であるため,旧 UCS 引抜時の隙間は片側 5mm となるでつ。UCS は,炉内構造物(炉 心支持板)の中心軸に合わせて据付け位置を調整されているため,案内スリーブの中心軸 からずれて設置されており,隙間に偏りが生じていると考えられるでつ。従って,旧 UCS 引抜時に 太径部の傾きが大きい場合,旧 UCS と案内スリーブが干渉もしくは接触することによる抵抗 (以下,“干渉抵抗”)が生じるでつ。干渉抵抗が過大になると,旧 UCS に変形や損傷を生じさせ る恐れがあるでつ。 上の①,②を防止するためには,撤去作業中の旧 UCS の傾き(上面の水平度)及び荷重を 監視し,傾き又は荷重が大きくなった際には,インタロックにて停止させる手法が有効。

「中性子星」合体の現象 重力波で初観測

宇宙のはるか遠くで極めて密度の高い星、「中性子星」が合体する現象を、重力波の観測によって初めてとらえたと欧米の国際研究チームが発表。

今回の現象は、重力波以外に、光やガンマ線などでも同時に観測され、今後、さまざまな観測方法を組み合わせることで宇宙で起きる現象の解明が進むことが期待されているでつ。

これは、アメリカの首都ワシントンで現地時間の16日午前、ことしのノーベル物理学賞の対象となった重力波の初観測に成功した、国際研究チームなどが記者会見を開いて発表。

それによると、ことし8月17日、アメリカにある「LIGO(ライゴ)」とイタリアにある「VIRGO(バーゴ)」の2つの巨大な重力波観測施設で同時に、地球から1億3000万光年離れた場所から届いた重力波を観測。
波形から、半径が10キロ程度で質量が太陽と同じ程度と、極めて密度が高い2つの「中性子星」が合体するときに発生した重力波とわかったでつ。

これを受けて、世界各地と宇宙にある70以上のさまざまな望遠鏡で重力波の発信源の方角から届く、光や赤外線などの観測を試みたでつ


その結果、観測データから、中性子星の合体によって金やプラチナといった鉄より重い元素ができたと推定され、研究チームは、これまで謎だった、重い元素の起源の解明につながるでつ

また、重力波の観測とほぼ同時に、「ガンマ線バースト」と呼ばれる電磁波の一種のガンマ線が爆発的に放出される現象がNASA=アメリカ航空宇宙局などの宇宙望遠鏡で観測。

これまで、中性子星が合体するときには、「ガンマ線バースト」が起きると考えられてきたでつが、実際に確認されたのは今回が初めてで、研究チームは理論が裏付けられたでつ


観測チームのメンバーは「重力波の観測と従来の観測手法を組み合わせることで宇宙で起きる最も激しい現象を観測できた」と述べ、今後、これまで捉えるのが困難だった、宇宙で起きるさまざまな現象の解明が進むことが期待されているでつ

梶田所長のコメントは…

 連星中性子星合体による重力波の観測は、ブラックホール連星の合体の信号と共に、重力波観測の最初の目的の一つでした。今回のLIGOとVIRGOによる連星中性子星合体による重力波の観測は素晴らしい成果だと思います。このような成果を出されたLIGOとVIRGOチームを祝福いたします。

 また、ガンマ線バーストと同時観測されたことで、この連星中性子星合体がショートガンマ線バーストを発生させたことが分かりました。LIGOとVIRGOの3台の検出器を用いることで方向の決定精度が向上し、その結果、光学望遠鏡による追観測による光学対応天体の発見と母銀河の同定に成功したことは、まさに重力波天文学の始まりを告げるものといえるでしょう。今後連星中性子星合体を多数観測することで、様々な天文学的、天体物理学的研究(*)が更に発展していくと思いますので、KAGRA としても可能な限り早く装置の建設と調整を終え、観測に入りたいと思っています。

(*)例えば:

1)連星中性子星の合体直前には、星同士の潮汐効果が軌道進化に影響を与えますが、その潮汐効果は中性子星の状態方程式によって変わるため、重力波波形の詳細な解析により潮汐効果を通じて状態方程式の情報が得られます。今回の観測でも既に制限がされましたが、今後多くの観測データを集めることで更に情報が得られ、原子核物理学の発展にもつながると考えられます。また、連星中性子星合体の後、ブラックホールが生まれますが、この際に合体直後に直接ブラックホールになるのか、一時的に重い中性子星を経由してブラックホールになるのかなど、元々の連星中性子星の質量をいろいろ測定しながら調べることでも、中性子星の状態方程式の情報が得られるものと期待されます。

2)そもそも連星中性子星の合体頻度はよくわかっていませんでした。今後は連星中性子星の合体の事象をたくさん観測して、合体頻度を精度よく測定することが重要です。それにより,連星中性子星の形成過程解明が進むと考えられます。

3)ショートガンマ線バーストの発生源は連星中性子星の合体と考えられていました。今回のガンマ線との同時観測はそれと基本的に矛盾がないようです。今後は、重力波による連星中性子星合体の観測とガンマ線衛星などによるショートガンマ線バーストの観測例を増やすことで、ガンマ線バーストからのガンマ線の放射機構の解明などを進めていく必要があると考えています。

 

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑥

UCS 交換工事手順の概略を図3に示すでつ。

交換工事における主な課題と対策について以 下に示すでつ。 

省エネモーター向けレアアース 国際リサイクルに商機

省エネは二酸化炭素(CO2)削減の一丁目一番地。

大量にエネルギーを消費する電力や鉄、セメント、化学などの装置産業、さらには家電やオフィスのCO2削減市場の拡大に目がいくが、それを支える部品や素材にも大きなチャンスがあるでつ。

電力は動力源、光、熱源として使われる。動力源と言ってもピンとこないかもしれないが、エアコンや冷蔵庫のコンプレッサー、エレベーターや自動ドア、工作機械を動かすのはモーターであり、火力発電所はモーターの一種であるポンプなくしては動かないでつ。

電力の半分が動力源として消費されており、モーターなどによる世界全体のCO2排出量は日本の排出量の約7倍相当にもなる。省エネはモーターからとも言えるでつ。

モーターの省エネ化の鍵を握るのが強力で小型の磁石だ。最も強力な磁石として知られるネオジム磁石は日本人が発明、改良してきたものだが、電気自動車(EV)の普及や風力発電の増加で2030年の市場規模は2倍以上とも言われる。しかし、市場が拡大すれば新しい問題も出てくるでつ。

ネオジム磁石は高温になると肝心の磁力が低下する弱点があり、ジスプロシウムと呼ばれるレアアース(希土類)を加えることで高性能と価格を実現させているでつ。

ところがジスプロシウムの高品位の鉱床は中国に集中しており、世界生産の約9割が中国。

1カ国に生産が集中し、かつ重要となれば生産国にとっては戦略物資となる。事実、中国が外交上の駆け引きからレアアースの輸出を停止したことがあったでつ。

そこでジスプロシウムの含有量を減らす技術や代替品の開発、さらには沖ノ鳥島周辺深海の資源開発による国産化など様々な努力が続けられているでつ。

またリサイクルも欠かせないでつ。

 しかしリサイクルは一般にコスト高だ。リサイクル紙や都市鉱山が成り立つのは市場に十分な量があることと回収する仕組みがあるため。

中国から輸入したジスプロシウムは、ネオジム磁石あるいは高性能モーターを組み込んだ家電や部品などの形で3分の2が輸出されており、日本に残るのは製品輸入を含めて4割強相当とみられているでつ。

まだまだ使用中の機器も多いため廃棄量は少なく、リサイクルが機能するのはEVや風力発電の需要増による市場規模拡大後。

また原材料、製品の貿易はサプライチェーンを複雑にしているし、日本企業による海外生産もあるでつ。

求められるのは国際的なリサイクルシステムだろう。コストと時間がかかる話だが、資源制約は世界共通の悩みであり、リサイクルシステムの確立で実質的な資源保有国になれば資源制約は一転強みに変わるでつ。

課題解決のための選択肢は多いほうがよいでつ。

リチウムイオン電池に使われるコバルトは5割がコンゴ、超硬合金材料のチタニウムは8割以上が中国など、調達リスクはジスプロシウムに限らないでつ。

CO2制約というゲームチェンジは部品や素材に新しいチャンスを与えるが、市場拡大がもたらす調達リスクは宿命。

だけど、これを「攻め」の視点でみてはどうか。CO2制約は省エネ型設備や製品の需要を生み、それが部品や素材、さらには代替技術やリサイクル需要につながるでつ。

波及効果は大きいでつ。

バリューチェーンを逆にたどることで「約束された市場」が見えてくるでつ。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂⑤

UCS の交換作業には,大きく分けて,破損した既設 UCS を引抜き,保管用キャスクに収納して 保管場所まで移送する“旧 UCS 撤去作業”と新規に製作した UCS を撤去孔(案内スリーブ)に装 荷する“新 UCS 据付作業”の2つの作業があるでつ。

前述の制約条件と特殊条件を考慮 して,作業手順及び作業用治具・装置類の仕様を検討し,製作。

そして,それらを用いてフル モックアップ試験にて工法の検証と工事のトレーニングを行い,現地作業に臨んだでつ。

ノーベル物理学賞に、巨大な観測施設「LIGO(ライゴ)」

ことしのノーベル物理学賞に、巨大な観測施設「LIGO(ライゴ)」を建設して、宇宙空間にできた「ゆがみ」が波となって伝わる現象、いわゆる「重力波」の初観測の成功に貢献した、アメリカの研究者3人が選ばれたでつ。

スウェーデンのストックホルムにある選考委員会は日本時間の3日午後7時前、ことしのノーベル物理学賞の受賞者を発表し、いずれもアメリカの、マサチューセッツ工科大学のレイナー・ワイス名誉教授、カリフォルニア工科大学のバリー・バリッシュ名誉教授、それに同じく、カリフォルニア工科大学のキップ・ソーン名誉教授の3人を選んだと発表。
「重力波」はブラックホールが合体するなど、質量をもった物体が動いたときに時間と空間の「ゆがみ」が波となって伝わる現象で、およそ100年前にアインシュタインが存在を予測したでつが、「ゆがみ」が極めて小さいことから直接観測は果たせず、これまで世界中の研究者たちがしのぎを削ってきたでつ。
ワイス名誉教授らは、「重力波」を観測するため長さ4キロメートルのL字型に交差する2本のパイプにレーザー光線を走らせて、それぞれの光線が往復する時間のわずかな変化を測ることで重力波をとらえる方法を提案し、アメリカのワシントン州とルイジアナ州の2か所に巨大な観測施設「LIGO」を建設して観測に挑んだでつ。
そして、おととし9月、重力波の観測に世界で初めて成功すると、その3か月後には2回目、さらにことし1月には3回目の観測に成功し、世界を驚かせたでつ。
また、ことし8月にも、ヨーロッパの観測施設「VIRGO(バーゴ)」とともに4回目の観測に成功したことが、先月下旬、発表。
重力波は、これまで電磁波などでは観測することが難しかった天体現象をとらえる全く新しい手段として天文学の発展につながり、今後、さまざまな宇宙の謎の解明が進むものと期待されているでつ。
ノーベル賞の選考委員会は授賞理由について「2つのブラックホールが衝突したことで生じた重力波の存在は、今からおよそ100年前にアインシュタインが予言していたが、アインシュタインも観測することはできないと考えられていたでつ。
その重力波を13億年の時を経て、アメリカのLIGOがおととし初めて観測した。全く新しく、これまで見たことのない世界を切りひらくものだ」として3人の貢献を高く評価。
ノーベル物理学賞に選ばれた3人のうち、マサチューセッツ工科大学のレイナー・ワイス名誉教授は、
レーザー光線を使った重力波の観測手法を提案。
また、カリフォルニア工科大学のキップ・ソーン名誉教授は、重力波の理論の確立に貢献。
そして、カリフォルニア工科大学のバリー・バリッシュ名誉教授は、世界で初めて重力波の観測に成功したアメリカの観測施設「LIGO」の初期の運営を率いて研究機関や国の枠を超えた国際的なプロジェクトとして発展。
3人は「LIGO」の建設と運営で中心的な役割を果たし、世界における重力波研究の基礎を確立したことで知られているでつ。
ワイス名誉教授「宇宙の謎解明へ 研究進むことに期待」
ノーベル物理学賞の受賞者の発表が行われたあと、受賞者の1人、マサチューセッツ工科大学のレイナー・ワイス名誉教授が電話会見に応じたでつなぁ〜。
この中で受賞の気持ちを聞かれたワイス名誉教授は「とてもうれしい気持ちです。私はこれまでおよそ40年この研究に打ち込んできましたが、重力波の観測を可能にしたのは、ほかの多くの科学者たちの研究や技術があったからです」と話されたでつ。
そのうえで、「重力波を観測できたことで、重力波そのものだけでなく宇宙で何が起きているのかわれわれの
知識を広げることができると思うと大変興奮しています」と話し、重力波の観測をきっかけに宇宙の謎の解明に向けた研究がさらに進むことに期待を示されたでつ。
「重力波」は、アインシュタインが「一般相対性理論」に基づいて今から100年ほど前にその存在を予言。
「一般相対性理論」では、すべての質量のある物体は周りの空間をゆがめ、そこを流れる時間の速さも変わるとされているでつ。
「重力波」は、そうした物体が動いた際に時間と空間のゆがみが波となって光の速さで伝わる現象で、
水面にボールを落とすと周囲に波が伝わっていく様子にたとえられるでつ。
こうした重力波を捉えようとアメリカの観測施設「LIGO」に加え、ことし8月からはヨーロッパでも「VIRGO」という施設が稼働していて、先月には、4回目の重力波の観測に同時に成功したと発表。
4回の重力波は、いずれも太陽の数倍から数十倍という重さの2つのブラックホールが宇宙空間で合体した際に生じたゆがみを捉えたものでつ。
ブラックホールはすさまじい重力によって光さえも抜け出すことができない天体。
これまで直接観測されたことはなく、その合体についても推測されてはいたものの、わずか2年ほどの間に4回も確認されたことでダイナミックに動く新たな宇宙の姿が捉えられたと驚きが広がったでつ。
そのLIGOとはLIGOとは、アメリカのカリフォルニア工科大学とマサチューセッツ工科大学が中心となって建設した観測施設で、実験には世界15か国の1000人以上の科学者が参加。
長さ4キロメートルの2本の長大なパイプをL字型に組み合わせ、そのパイプの中を真空に保っている施設で、アメリカの西部ワシントン州と南部ルイジアナ州の2か所に同じ観測装置があるでつ。
2つの施設では、パイプの中でレーザー光線を照射していて、それぞれの光線が往復する時間にわずかな変化があると、それが重力波による変化である可能性が高いとされ、同じ変化を2か所の施設で同時に観測して互いに検証することで重力波かどうかを判定できるでつ。
LIGOでの重力波の観測は2002年から始まりましたが、2010年までの8年間、一度も重力波を観測できず、いったん運用を終えているでつ。
その後、観測の能力を10倍に上げるための改修工事がおよそ5年かけて行われ、「アドバンストLIGO」、より高度になったLIGOとして、おととし9月から再び観測を始めたでつ。
重力波の観測施設はほかにもあり、ヨーロッパの研究機関がイタリアに建設し2007年から運用を始めた
「VIRGO」のほか、日本の岐阜県飛騨市には「KAGRA(かぐら)」という施設があるでつ。
その日KAGRAも重力波の観測施設の建設が急ピッチで進んでいるでつ。
東京大学宇宙線研究所が岐阜県飛騨市に建設している「KAGRA」は、去年2月、初めての試験運転が行われ、来年度中の本格稼働を目指して観測機器の設置などが進められているでつ。
重力波は、光を出さないために観測することができなかったブラックホールなどの天体や、宇宙空間の現象を知る重要な手段になると期待。
アメリカの「LIGO」に続いてことし8月には、ヨーロッパの「VIRGO」も重力波の観測を始めていて、今後、「KAGRA」が加われば、遠く離れた宇宙のどの場所から重力波が来たのか、またどのような現象によって重力波が起きたのか詳しく知るための世界的な観測態勢が整うことになるでつ。
KAGRA建設の梶田所長は、「非常にうれしい」とコメントされたでつ。
おととしノーベル物理学賞を受賞し、日本で重力波を観測しようと岐阜県に巨大な観測施設の「KAGRA」を建設している東京大学宇宙線研究所の梶田隆章所長は「私も発表を見て非常に興奮しうれしく思います。

今回のノーベル賞は非常に大切な分野で私たちもKAGRAという施設で発展させていきたい。今回の発表は私たちにとっても力を与えてくれるものです」と話されたでつ。
研究者「宇宙誕生などの解明に挑戦できる」
重力波が専門で、岐阜県に建設中の巨大な観測施設「KAGRA」の研究に携わる東京大学宇宙線研究所の
三代木先生は、「これまで存在が証明できていなかった重力波の研究が世界的な評価を受け、非常にうれしい。
重力波という新たな観測手段を使った、新しい天文学の可能性が切り開かれた。電磁波などでは観測することができなかった宇宙の誕生の姿や未知の現象の解明にこれから挑戦できることに、とてもわくわくしている」と話されたでつ。
大橋先生と内山先生のコメントは、ないのかなぁ〜
アメリカの重力波観測施設「LIGO」には世界15か国から1000人以上の研究者が参加していて、日本人の研究者も今回の成果に重要な貢献をしてるでつなぁ〜
東京大学宇宙線研究所の川村先生も関わってたでつなぁ〜
30年ほど前からLIGOの建設に携わり、10年近く観測精度の向上に貢献。
現在は、岐阜県飛騨市に建設中の日本の重力波観測施設KAGRAで研究の中心的な役割を担っているでつ。
プロジェクトでも話したなぁ〜
4年前の今頃、設計やってたでつなぁ〜
今回、ノーベル賞の受賞が決定した3人の研究者とは、LIGOで研究についての議論や相談をしてきた親しい間柄だということで、「一緒に研究してきた仲間が受賞したことがうれしい。受賞は95%大丈夫だと思っていたが、もし外れたらどうしようとどきどきしていた。ノーベル賞を取ったことで、世界的に重力波観測の意義が認められたことが大きい。今度彼らに会ったときはおめでとうと10回くらい言いたい」と話されたでつ。
今回、受賞した3人のうちの1人、カリフォルニア工科大学のバリー・バリッシュ名誉教授について
「国際会議で直接、話をする機会があり、自分たち若手研究者の話を丁寧に聞いてくれたでつ。
『重力波』の観測に関する日本の技術に興味を示していて協力して研究したいと言われた」と話されているでつ。
ノーベル賞は普通、研究の成果発表後、10年以上経たないと受賞できないと言われているでつが、今回、発見されてから1年ちょっとで受賞というのは異例で、どれだけ難度の高いというのもあるけど、アインシュタイン最後の宿題を回答しというのもあるのかなぁ〜
それだけアインシュタイン博士の凄さ証明されてるです。
さて、まだ発見されただけで受賞というのもすごいこと。
これから重力波で宇宙の謎が解き明かされていくわけで、まだまだ未知の発見もあるから、
欧米遅れはしたけど、KAGRA日本の技術を結集した最新の技術だし、日本のKAGRAにも大いに期待したいでつ。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂④

UCS 交換工事は,燃料交換機能を回復させ,原子炉を正常な運転が可能な状態に復旧する ことを目的に①破損した旧 UCS を引抜き(旧 UCS 撤去作業),②UCS と干渉する MARICO-2 試 料部を回収し(MARICO-2 回収作業,原子力機構所掌),③新規製作した UCS を装荷する(新 UCS 据付作業)という手順で実施するでつ。 

UCS 交換工事の工法を検討するに当たっては,次に示す制約条件及び特殊条件を考慮し, 作業におけるリスクを抽出して,リスクを回避するための作業手順及び作業用治具・装置類の仕 様を検討。

(1) 制約条件 ①炉内の燃料:炉内に炉心燃料が装荷された状態であるため,放射線への配慮が必要。 

②炉内の液体ナトリウム:炉内に化学的に活性な液体ナトリウムがあるため,不活性ガス雰囲気 の維持,並びに高温対策が必要。

(2) 特殊条件 ①UCSの構造:UCSは交換を想定した構造とはなっておらず,建設から30年以上,一度も引き 抜いた経験がないことから,引抜き時の干渉回避と引抜き力の検討が必要。

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂③

“常陽”の原子炉容器,回転プラグ及び UCS の概略構造を図2に示すでつ。

原子炉容器は,内径 約 3.6m・高さ約 10m の円筒容器構造で,内部に炉内構造物や炉心燃料集合体等が収納。

また,内部の炉心燃料集合体を冷却するためにナトリウムが充填されており,原子炉停止 中,その温度は約 200℃に保たれるでつ。

原子炉容器内のナトリウムは自由液面を有し,液面上の空 間には,カバーガスとして不活性ガス(アルゴンガス)が充填。

原子炉容器上部に設置され た回転プラグ(UCS を含む)は,このカバーガスのバウンダリとなっているでつ。

回転プラグの一部を構成する UCS は,図2に示すように直径が最大約 1345mm,高さが約 6330mm の円筒形構造物であり,その下端部には,整流板及び炉心燃料集合体出口冷却材温 度測定用熱電対を装備。

また,UCS は,胴の外径が上からφ1130 ㎜-φ1010 ㎜-φ1060 ㎜といったように,下部に太径部を持った構造となっているでつ。 

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂②

(国研)日本原子力研究開発機構(以下,“原子力機構”)高速実験炉“常陽”(ナトリウム冷却型 高速炉:以下“SFR”,熱出力:140MWt)では,2007 年5月に実施された計測線付実験装置(以 下,“MARICO-2”)の取り出し作業時にトラブルがあり,装置の一部(以下,“試料部”)が原子炉 容器内の燃料貯蔵ラック上で破損・変形したため,一部領域の炉心燃料にアクセス不能となっ たでつ。

また,MARICO-2 試料部との接触により,炉心上部機構(1)(以下,“UCS”)の下端部が損傷し たことが確認されたでつ(図1)。

原子力機構では,本トラブルに係る復旧措置として,MARICO-2 試料部を回収し,UCS を新規 品に交換することが決定。

原子力機構の委託で UCS 交換作業に必要 となる技術の開発及びその工法の整備に協力し,交換用の UCS 並びに交換作業用機器類の設 計・製作を行って,2014 年5月~12 月に UCS の交換作業を実施。

UCS の交換に係 る技術開発及び工法整備の成果を説明するでつ。 

ごみ処理のコンバインド化

バイオマスとのコンバインド発電検討 林地残材等によるバイオマス発電と一般廃棄物のごみ発電のコンバインドについて、事業化を 図るために必要な条件や、経済性について検討。

検討の結果、150t/日、210t/日及び 390t/ 日の各施設規模(いずれも3炉構成)において経済性を確保できるチップ購入単価等が試算。

製鉄所等熱多用施設での廃棄物固形燃料(RDF)の検討 製鉄所等の熱需要の多い工場での RDF 利用について、2事例(石灰石焼成炉及び蒸気製造ボ イラでの RDF 利用)で検討した結果、燃料費及び CO2ともに削減効果が認められたでつ

 災害時におけるエネルギーの安定供給方策の検討 廃棄物処理施設における災害時のエネルギー安定供給上の課題(非常用発電設備の設置及び用 水の確保)について対応方策を検討した結果、100~200t/日の施設で必要な非常用発電機能力、 必要水量等を試算するとともに、各々の特徴や、導入に当たって必要な手続き、課題等が整理。

廃棄物発電のネットワーク化に係るシミュレーション等 廃棄物発電ネットワークの実現に向けて、廃棄物発電ネットワークの想定できる利点を整理し検 証を行った結果、余剰電力の平準化・安定化、計画値同時同量への対応、地域のグリーン化と地産 地消への貢献といった点で利点があること、ネットワークの施設数や規模の考え方、自治体におけ る契約方法等に検討課題があること等が整理。

また、段階的なネットワーク形態について整理し、いくつかのネットワーク形態を取り上げ、実 運転データを基に、ネットワークの運用、経済性及び計画値同時同量への対応についてシミュレー ションを行った結果、市及び圏域単位のネットワークで小中学校の需要に対応できること(一定の 調整電源の活用が前提)、ネットワークを運営する自治体関与 PPS に経済性があること等の結果が 認められたでつ。

また、次年度以降、廃棄物発電のネットワーク化に新たに取り組む又は既設のネットワーク事業 を拡大する自治体を2件選定し、それらの事業を支援するための計画を策定。

 改正電気事業法等への対応方策の検討 改正電気事業法が廃棄物発電に影響を及ぼすと考えられる法令・制度の動向を収集・整理し、計 画値同時同量の導入に伴うインバランス料金制度への対応方策等を検討。

電気事業法の改正に 係る総合資源エネルギー調査会基本政策分科会電力システム改革小委員会や広域的運営推進機関設 立準備組合における検討状況等について整理を行ったでつ。

 

バイオガス回収プラントとストーカ式焼却炉のコンバインドシステム

メタン発酵と焼却のコンバインドシステムによって、ごみが持つエネルギーを最大限活用するでつ。バイオガス回収プラントとは、燃えにくい生ごみや湿った紙などの有機性廃棄物を発酵させ、発生するメタンガスを利用してバイオガス発電を行うプラント。

再生可能エネルギーによる発電で、環境への負荷を低減しながらも高効率なエネルギー回収を実現。

バイオガス回収プラントとストーカ式焼却炉が一体となったコンバインドシステムを積極的に展開。

本システムを採用することで、廃熱ボイラからの蒸気を利用する「蒸気タービン発電」と、発生するメタンガスを利用した「バイオガス発電」の二種類の発電が可能となり、ストーカ式焼却炉単独での処理に比べ、より高効率なエネルギー回収が可能。

焼却に適したごみは焼却炉で、メタン発酵に適したごみはバイオガス回収プラントで処理することにより、ごみが持つエネルギーを最大まで引出し、活用することが可能。

 

サーモセレクト技術を見直すと…

サーモセレクト方式ガス化溶融炉稼動する。

これだけをとれば、何の変哲もないガス化溶融炉の稼働だが、サーモセレクト方式の炉が稼働するとなると話は違うでつ。
建設単価は従来機種の1.5倍、稼働後のランニングコストについてもどこまでメリットがあるか、現時点では分からない。

そんな背景があるためか、サーモクレストによる応札すらなく「JFEエンジはサーモセレクトから撤退した」という噂が出たことがあるでつ。
だけどJFEエンジの幹部たちは今、このサーモクレストへの期待をひそかに高めているでつ。

ごみ焼却のみならず複製ガスを生産できる技術でプラントは多目的。

このことが、循環型社会の創成をもとめる新たな交付金制度にもマッチしやすい。

「金食い虫」と敬遠されそうな技術がビジネスチャンスを拡大する可能性まで持ち始めているでつ。

10年くらい前の話だけどでも今、日本のエネルギー事情を考えるとこの技術をうもれさせるのはもったいないでつなぁ~

さて見直してどうなるか。

ちと力になれるといいでつなぁ~

高速実験炉“常陽”炉心上部機構交換工事の完遂①

高速実験炉“常陽”において,原子炉容器内での実験装置 のトラブルで炉心上部機構が損傷。

これを高放射線(燃料装荷状態)の下で,最大約 160℃ の不活性ガスバウンダリを確保しつつ,数㎜以下の隙間を通して遠隔で引抜き,新規品と交換す るという世界にも前例のない難工事を,事前のリスク検討とフルモックアップによる設計検証及び 作業トレーニングを経て無事完遂し,高速炉の炉内機器交換工法の開発に貢献するでつ。

原子力発電所向け蒸気タービン 世界最長級74インチ最終段動翼の開発回転振動試験を成功させ、全開発プロセスを完了

原子力発電所向け蒸気タービンに採用する世界最長級となる74インチ(1,880mm)最終段動翼の回転振動試験に成功し、すべての開発プロセスを完了。

これにより、当社製で従来最長の54インチ(1,375mm)最終段動翼に加え、蒸気タービンのラインアップを拡充できたことから、今後はより多様な顧客ニーズに対応。

74インチ動翼は、当社が他社に先駆けて開発を開始し、これまでに蒸気実負荷試験を含む各種検証試験を終了。

今回、最後の確認試験項目である回転振動試験を完了。

回転振動試験は、実物大の試験ローターに74インチ動翼を組み込み、それを実際の運転回転数で回転させることにより、翼の振動特性を確認する試験。

世界最大級の高速バランス試験設備を用いて試験を行い、74インチ動翼が計画通りの振動特性を備えており、かつ安全に運転できることが確認できたでつ。

74インチ動翼を採用した蒸気タービンは、現在世界で主流の電気出力120万kW級原子力発電所に加え、150万kW以上の大容量原子力発電所にも適用。

74インチタービンを120万kW級原子力発電所に適用する場合、54インチタービンと比べて翼長が増大するため、より多くの電気を生み出すでつ。

また発電所の立地環境によっては、タービン車室数を3車室から2車室に減らすことができるため、よりコンパクトな発電設備の設計が可能。

今後も、安全・安心で高品質な原子力発電所向けの蒸気タービンを提供することにより、グローバル規模におけるさらなるエネルギーの安定供給、経済発展、ならびに環境負荷の低減に貢献するでつ。

実現遅れる「水素社会」 鍵握る燃料電池の普及

北海道の北端で、ある水素生産事業が検討。

稚内空港に程近い猿払村にある炭田で採掘する褐炭から、水素を作る計画。

 

計画はこう。

猿払村にある未開発の炭田を開発して褐炭を採取する。隣町の豊富町にIHIの新型石炭ガス化炉を建設し、褐炭をガス化して水素を作る。水素は稚内市の港から本州の需要地に水素コンテナ輸送船で搬送。

水素の製造過程で出るCO2(二酸化炭素)は回収し、豊富町の天然ガス田に貯留。

CO2の排出を抑えた「CO2フリー」水素になるでつ。

事業を計画する、「CCS(CO2の回収・貯留)や需要地への輸送の費用込みで、年間1万4000t(トン)の水素を1kg当たり580円前後のコストで供給できる」とでつ。

これに一定の利益をのせて販売したい考え。

現在、水素ステーションでは1kg当たり1000円程度で水素を販売。

これは燃料電池車の燃料代を、ガソリン車と同等にするために政府が戦略的に2020年頃の目標として設定し、事業者がならった価格。

産業用水素より安く、事業者が十分に利益を得ているとは考えにくいでつ

 

 しかも、この水素は原油を改質して作られるもので、CO2フリーではない。太陽光発電など再生可能エネルギーで水を分解して水素を作ればCO2フリーになるが、コストはさらに高くなるでつ

 

 国産の資源と技術で安くCO2フリーの水素を供給できる計画なら事業化は早そうだが、事態は難航。

 

もともとこの計画は、水素関連製品を扱う大企業が、事業可能性調査を依頼してきたことから始まったでつ

大規模な水素生産の可能性を発掘して依頼主に報告。

依頼主は結果に満足したものの、なぜか事業化は取りやめとなったでつ

「生産量が大き過ぎ、需要が追い付かないと判断したようだ」と打ち明けるでつ

資源エネルギー庁の資料によれば1台の燃料電池車が消費する水素の量は年間86kgにすぎないでつ

 

事業への出資者を求めて国内外を奔走しているでつ

豊富町役場の担当者は「事業化が実現すれば積極的に協力したい」と話し、稚内市や猿払村も期待を寄せるでつ

資金調達のめどがつけば2021年にも供給を始められるでつ

国内で水素燃料の普及計画に遅れが生じているでつ

大規模に水素を製造できても、使い切れないから。

 

JXTGエネルギーなどエネルギー供給事業者は、業界全体で2015年までに全国で100カ所程度の商用水素ステーションを開所する目標。

だが、現在までの開所実績は90カ所にとどまでつる。

理由は大きく3つ。

第1はステーションの建設費。

現在、1カ所当たり4億~5億円で、1億~2億円といわれる欧米と比べて高くつくでつ

国や業界は今後、設備の規格を標準化するなどしてコストダウンを図るでつ

 

厳しい保安規制が第2の理由。

現在の規制では安全確保のために広い敷地が必要になるが、車両台数の多い都市部で、ステーションに適した場所で広い土地を確保しづらい。

今後、規制緩和が進む見通し。

 

第3の理由として、「燃料電池車の生産台数が伸びていない」ことが挙げられるでつ

 

そんな中、国はこれまで進めてきた水素関連施策をテコ入れして水素の需要を拡大し、供給インフラを確立させる方針を明らかにしたでつ

安倍ちゃんは2017年4月11日の閣議で、水素社会を実現する基本戦略を年内にまとめるように指示。

 

2020年の東京五輪では水素が広く使われる大会を目指すでつ

水素を使う燃料電池の導入拡大をテコにするでつ

100カ所としている商用水素ステーションの開所目標は、期限を2017年度末にずらすでつ

2020年に燃料電池車を国内で4万台普及させ、ステーションの数は160カ所に増やすでつ

東京五輪には福島県からも水素が供給されそう。

経済産業省と福島県などが、県内の再エネを生かしたCO2フリー水素の製造実証事業を2020年までに始める方針。

 

産業用途の燃料電池も利用拡大を急ぐ。

4月11日には、産業車両に水素を供給する大規模な水素ステーションが関西国際空港に登場。

環境省の実証事業として補助金を受け設置したもので、空港内で使われる燃料電池フォークリフトに水素を供給。

国は燃料電池の普及を急ぐのと並行して、水素発電の本格的な運用開始も狙うでつ

2030年頃には、水素だけを燃料に使ってCO2を排出しない火力発電所の稼働を見込むでつ

現在、「水素専焼」のガスタービン発電技術の確立を目指しメーカーが開発を進めているでつ

 

水素発電が実現すれば大規模な水素の需要が生まれるでつ

国は、オーストラリアの褐炭をガス化して作る水素を輸入して需要を賄う考え。

この輸入計画には、水素関連事業を手掛ける企業連合が参画。

国は様々な手を打って、水素の活用を広げようとしているでつ

低炭素社会の実現へ、水素の役割に期待する向きは多いが、ハードルは決して低くないでつ

東京五輪を機にどれだけ燃料電池を普及させ、水素供給インフラを整備できるかが成否の鍵を握りそうでつ。

売電2.5億円 霧島酒造、食品廃棄物でバイオガス発電

 

食品廃棄物の削減・処理とリサイクル、再生可能エネルギー発電による売電の“一石三鳥”を狙う技術が普及し始めたでつ。

工場や、飲食店から出るバイオマス(生物資源)である生ゴミを使う「バイオガス発電」

「バイオガス発電は、イモ焼酎作りに欠かせない工程」

「黒霧島」「白霧島」など全国で人気を集める焼酎などを製造、販売する霧島酒造は、製造工程から出るサツマイモのくずや焼酎かすを使って発電。

 発電までの流れはこう。

霧島酒造は1日に一升瓶で16万本に上る規模を製造するため、約340トンの南九州産サツマイモを使う。

傷や変色があるイモは、焼酎の味わいに雑味が生じる原因になるため選別。

選別ではじかれたイモのくずは毎日、平均して約10トン出るでつ。

焼酎作りに使うイモを蒸し、コメから作る麹とともに仕込んで蒸留すると、焼酎ができあがる。蒸留工程では「もろみ」が残る。

これを絞ったものが焼酎かすだ。かすの量は毎日約650トンに上る。

 イモくずを粉砕して焼酎かすと混ぜ、工場敷地内のメタン発酵槽に投じる。

混合物にはメタンの生成に欠かせない炭化水素系の成分が豊富に含まれる。

温度を55℃程度に保った発酵槽内で、微生物のメタン菌の働きにより炭化水素が分解され、メタンガスが発生する。その量は1日平均約3万m3(立方メートル)に及ぶ。

メタンガスを燃料に使い、同じ敷地にあるバイオガスエンジン発電機で発電する。電気は、再エネ電気の固定価格買い取り制度(FIT)の下、九電に売る。年間約700万kWhの発電実績があり、1kWh当たり39円(税抜き)で買い取られる。年間売電収入は約2億5000万円に上る。

発酵槽には、汚泥混じりの液体(消化液)が残る。汚泥は取り出して乾燥させ、肥料にリサイクルして販売している。液体は基準にのっとって浄水され、下水道に排水。

工場で発生するほぼすべてのイモくずや焼酎かすをメタンガスにリサイクルする。しかしかつては、製造工程で発生する焼酎かすを畑にまき、肥料として再利用。

 2003年の廃棄物処理法改正により、焼酎かすを農地にまくと不法投棄と見なされるようになった。大量の焼酎かすを、外部委託しようにもこれだけの規模を受け入れられる産廃処理業者はなかったでつ。

 霧島酒造は改正をきっかけに、焼酎かすの処理を始めた。

2006年には毎日400トンンの残さを処理できる発酵槽を導入し、リサイクル事業を始めた。2011年には800トン規模に拡大し、総額で約50億円の投資となった。当初は発電機はなく、発生したバイオガスはボイラー燃料にして熱を作り、蒸留や汚泥の乾燥に使った。

FIT施行後の2014年には13億5000万円を投じて3基で合計出力1905kWとなるバイオガスエンジン発電機を導入した。発酵槽などは設置済みだったため7~8年程度での投資回収を見込む。ただし、ガスエンジンの耐用年数が10年程度とみられ更新が必要になる可能性がある。

2000年代にイモ焼酎の人気が高まったことで、霧島酒造は生産規模を拡大してきた。「焼酎製造事業の拡大に伴い、廃棄物の発生量も日々増大していた。発電を含むリサイクル工程が止まると、焼酎の生産工程も止めざるを得ない。事業拡大のために、廃棄物を適正処理できるリサイクルと発電が欠かせなかった」と話す。

エネ自由化 混戦一段と 大ガス・中部電が提携検討

中部電力と大阪ガス首都圏の電力・ガス事業で提携に向けた協議に入ったことが8日、明らかになったでつ。

東京電力と東京ガスに対抗する動きにみえるでつが、話はそう簡単ではないでつ。

大ガスは東電とも提携の方針を固めているでつ。

自由化されたエネルギー市場は、大手の提携と競争が入り乱れる混戦模様になっているでつ。

中部電と大ガスは2018年春をめどに両社で新会社を設立する計画。

中部電幹部は8日、大ガスとの提携について「話はしている」と語ったでつ。

大ガス幹部は「首都圏進出やアライアンスについて、あらゆる可能性を検討し様々な企業と相談している」と述べたでつ。

中部電はすでに首都圏で電力小売りを手掛けているでつ。

19年度には東電との共同出資会社のJERA(東京・中央)に両社の火力発電所を移管予定で、JERAを通じて首都圏でより多くの発電所を使えるようになるでつ。

大ガスと組んで営業を強化し、都市ガス小売りにも参入する構え。

大ガスは電力、ガスとも首都圏では販売しておらず、巨大市場の足がかりを狙うでつ。

両社とも地元での競争が激化しており、首都圏進出は「しないという選択肢はない」(大ガス幹部)既定路線。

ただ、大ガスはガス事業で東電と組むことも決めているでつ。

JXTGも含めた3社で新会社を作り、川崎市にガス製造設備を新設。

これを足場に首都圏での小売り参入を検討。

中部電もJERAを通じて発電や液化天然ガス(LNG)の調達で東電と提携しながら、小売りでぶつかるねじれた構図になるでつ。

電力小売りの自由化から1年半。

今年4月にはガスも自由化され、新規参入による市場活性化が期待されたが、新電力のシェアはまだ1割に満たない。

目立つのは従来のビッグネームたちの動き。

地域と業種の壁が崩れ、合従連衡と競合が同時に進む入り組んだ状況になっているでつ。

この状況はどう落ち着くのか。

一つのシナリオが東電、JXTG、大ガスの3社連合が、提携協議入りした中部電・大ガスの動きと歩調を合わす一本化。

3社連合の新会社への東電の持ち分は19年度にJERAに移管される予定で、間接的ながら中部電が3社連合の株主に加わる形になるでつ。

最終的に東電、中部電、大ガスの3社の連携に発展するかもしれないでつ。

3社が原燃料調達などで大同団結すれば、国際競争にも挑める総合エネルギーグループの誕生もありうるでつ。

発電燃料や都市ガス原料に使うLNGの調達量はJERAだけで世界最大級。

大ガスも加われば存在感は一段と増すでつ。。

一方でこのまま競争だけが過熱する可能性も…

特に最大市場の首都圏は各社のターゲット。

消費者にはサービスの選択肢拡大や料金の低下といったメリットが生じるでつ。

ただ、東電が首都圏の牙城を守れなければ、福島第1原発事故の処理に必要な経営再建にも影響。

連携の機運は高まらず、市場の混沌はさらに深まるでつ。

東ガス、田町を最新鋭の地域エネルギー供給拠点に

東京都港区の再開発地域で効率的なエネルギー供給事業に乗り出す。

ガスコージェネレーション(熱電併給)設備を備えた拠点を2カ所設置し、周辺のオフィスビルや病院、ホテルなどの需給変動に柔軟に対応しながらエネルギーを供給する。東ガスは同地区にかつてガスタンクを設置。

2020年の東京五輪に向け、環境負荷を低減した最新鋭のエコ拠点に変貌するでつ。

「ここ芝浦の地は東ガスにとって明治時代から縁がある。都市ガス製造や貯蔵、研究開発と時代に合わせて事業を営んできた大切な場所だ」。建築主として計画するJR田町駅直結の高層オフィスビルの起工式でこう述べたでつ。

 田町駅芝浦口(東口)周辺ではすでに病院や公園の整備が完了し、20年春までに高層オフィスビル2棟やホテルなどが順次開業する見通し。

目玉となるのが、東ガスグループが手掛ける日本初となる2つのエネルギーネットワークの連携。

完全子会社の東京ガスエンジニアリングソリューションズが運営。

1カ所目は14年秋に運用を開始したガスコージェネエンジンや太陽光発電システム、風力発電システムを備えたエネルギーセンター。

港区の公共施設や病院、児童福祉施設が立地するエリアに配置しており、地域に熱と電気を供給。

18年には隣接してもう一つ、発電能力が合計で5000キロワットとなるガスエンジンを備えるエネルギーセンターを開設。

2カ所持つ最大の利点はエネルギーの相互融通だ。空調や給湯、厨房での調理、滅菌―

オフィスやホテル、病院などが混在するエリアではあらゆるエネルギー需要があり、さらに電気や熱の需要は季節や天候などでも大きく変動。

エネルギー供給源が2つあるため、大幅な需要変動にも柔軟に対応。

地域のエネルギー需給を一体で管理・制御する司令塔の役割を担うのは「SENEMS」と呼ばれるシステム。

ICT(情報通信技術)を活用して、熱需要の動向や曜日によって変わるエネルギー需要の特性、天候などの情報を収集・分析。

リアルタイムで自動的にエネルギーの供給や制御を取り仕切る。状況に合わせてエンジンの稼働数などを調整し、省エネにつなげるでつ。

CO2排出量を45%削減

効率的にエネルギーを供給することで、二酸化炭素(CO2)排出量は港区が策定した省エネビジョンの基準年である1990年に比べて約45%削減できる。

さらに需要地に設置された分散型のエネルギー供給源のため、地域防災という面でも利点。

万が一、災害が発生して大型発電所からの送電が途絶えたときにも、非常用発電機を稼働して電力供給。

2カ所のエネルギーセンターで相互にバックアップ体制を整えることができるので、非常時にもエネルギーの融通が可能。

 

当該地域の再開発について「20年の東京五輪に向けて田町駅周辺が大きく変わる。

同年の象徴的な開発案件として開発を進めたい」と意気込みを語る。

明治以来のゆかりの地を最新鋭の地域エネルギー拠点に生まれ変わらせるでつ。

今回のプロジェクトは業務用も家庭用も自由化され競争が激化するエネルギー業界で、東ガスの大きな武器になるでつ。

ガス会社が大きく飛躍してるでつ。

コージェネレーションの仕組み

ガスタービンや燃料電池などを使って発電をすると熱が発生。

従来は生み出した電力を電化製品や照明などに使っていただけで、熱は何にも使ってなかったでつ。

このもったいない熱を有効活用するために誕生したのがコージェネレーション。

ちなみに、日本語で「熱電併給」とも言われるでつ。

具体的にこの熱を何に利用するのかというと、空調や給湯などに用いられているでつ。

熱を利用して暖房に活用したり、温かいお湯を作り出したりすることができるでつ。

その他、廃熱利用吸収冷凍機という設備に熱を送って冷房として活用することもでき、節電や電気代の節約に役立っているでつ。

また、熱を利用して蒸気を作り出し、その蒸気を蒸気タービン発電機に送って、更に発電を行うという活用方法。

このような2つの発電機を用いた複合的な発電方法を「コンバインドサイクル発電」と言い、主に規模の大きな火力発電所で行われていて、発電効率の向上に大きく寄与してるでつ。

水素社会へ…

ステーションとか出来てきてますなぁ~

コージェネレーションの基本

コージェネレーションシステム」とは、熱源より電力と熱を生産し供給するシステムの総称であり、国内では「コージェネ」あるいは「熱電併給」、海外では、 ”Combined Heat & Power” あるいは ”Cogeneration” 等と呼ばれるでつ。

コージェネには内燃機関(エンジン、タービン)や燃料電池で発電を行ってその際に発生する熱を活用する方法、蒸気ボイラーと蒸気タービンで発電を行って蒸気の一部を熱として活用する方法。

国内では主に内燃機関による方法が用いられ、一部熱供給を伴う大型発電所や木質系バイオマス・コージェネにおいてボイラー・タービン方式も見受けられるでつ。

欧米では、後者が主流であるが、徐々に天然ガス・コンバインドサイクルにリプレースされつつあるでつ。

発生電力は商用系統と連系し供給され、廃熱から発生する蒸気や温水は、製造業のプロセス利用や空調用の吸収式冷凍機、あるいは給湯の熱源として利用。

近年では、原動機の高効率化が進み、40% (LHV) 以上の発電効率、また、熱のカスケード利用により35% (LHV) 以上の廃熱回収効率を得ることができ、高い総合効率を実現できるようになったでつ。

処理能力400トン/日の一般廃棄物焼却施設を長寿命化MHIEC、東京二十三区清掃一部事務組合から有明清掃工場の改良工事を受注

京都の23特別区で構成される東京二十三区清掃一部事務組合から一般廃棄物焼却施設である有明清掃工場の基幹的設備改良工事を受注。

処理能力400トン/日のストーカ式焼却炉(注1)設備を改修し、長寿命化するとともに省エネルギー化をはかるもので、同組合が基幹的設備改良工事を発注するのは有明清掃工場が初めて。

受注額は32億300万円(税抜)で、完成は2020年2月を予定

同施設は、三菱重工業の設計施工により1995年12月に完成したもの。

処理能力200トン/日のストーカ炉2基および関連設備で構成され、5,600kWの発電能力を備えているでつ。
今回受注した焼却施設改良工事では、経年的に劣化した焼却施設の給じん設備、灰処理設備、汚水処理設備、通風設備、煙道設備、集じん設備、電気計装設備、給水設備などを対象に主要機器の更新ならびに改善を行うでつ。

また、MHIECの固有技術を多数有する排ガス処理設備についてバグフィルターの負荷(圧力損失)低減に伴う消費電力削減、各種電動機に高効率モーターやインバータを採用することにより省エネ化をはかり、CO2排出量を年間3%以上削減することで地球温暖化抑制にも貢献。
東京二十三区清掃一部事務組合は2000年4月、東京都から廃棄物処理施設およびし尿処理施設の整備・管理運営事務を引き継ぐかたちで発足。

現在都内で、建て替え中のものを含め21ヵ所の清掃工場を管理運営。
 一般廃棄物焼却施設を長寿命化するとともに、温暖化対策も施す改修・改良工事は増加傾向にあるでつ。

加えて、国が2015年度に関連する交付金支援制度(注2)を創設したことで、さらに活発化しているでつ。
MHIECは、三菱重工が長年培ってきた環境装置分野の技術開発力と国内外を含めた豊富な廃棄物処理施設の建設・運営ノウハウを2008年に継承。

多数の実績に基づく、建設から運営まで含めた総合的ソリューション提案力を強み。
 MHIECは、今回の受注とこれまでの実績をベースに、既存廃棄物処理施設の省エネ化や安定稼働の維持・向上、さらに維持管理費などを含めたL.C.C.(ライフサイクルコスト)低減に向けた提案を積極的に推進し、受注拡大をはかっていくでつ。
耐熱金属の角材を並べた床の上で、廃棄物などの焼却対象物を突き上げることで移動させながら燃焼させる焼却炉で、一般廃棄物焼却炉の主流。
環境省が所管する廃棄物処理施設の有効利用と廃棄物分野の温暖化に向けた設備の改良事業に基づき、一般廃棄物処理施設の長寿命化と温暖化対策を推進する市町村に対して、二酸化炭素排出抑制対策事業費交付金(先進的設備導入推進事業)として事業費の1/2もしくは1/3が交付。

停電対応と非常用発電機兼用ガスコージェネレーションシステム