-<解説記事ダウンロード><概要>高温ガス炉は、最高約950°Cの高い温度の熱が取り出せるので、発電のみならず他の多くの工業プロセスにも広く利用できる。高温の核熱エネルギーは、石炭のガス化・液化や製鉄業における鉄鋼石還元のための還元ガスの製造と加熱、化学工業におけるエチレン分解やアンモニアのスチームリフォーミング、さらには、自動車、ロケット、燃料電池の燃料となる水素の製造などに利用できる。利用後に低温となった熱を、さらに海水淡水化や地域暖房などにも利用できる。<本文>高温ガス炉は、冷却材にヘリウムガスを用いることにより、最高約950°Cの高い温度の熱が取り出せ、発電のみならず他の多くの工業プロセスにも広く利用できる。よってどのように期待されるかを示す。850°C以上ではガスタービン発電により40〜50%超の熱効率が得られる。Helium−Turbine、発電端出力660MW)を進めた。ドイツでは実験施設(HHV)の設計と建設が行われたが、計画は中断された。その後、10年以上を経て、米国エネルギー省はHTGR−GTの高効率に着目し、研究を再開した。1990年代前半にジェネラル・アトミック社はHTGR−GTの設計を完了、ロシアとの協力を勧めている。南アフリカ共和国及びオランダはそれぞれPBMRとACACIA計画を進めている。)が出力600MWtのプラントを用いたヘリウムガスタービンの設計とフィージビリティ研究が行われている。ガスタービンと蒸気タービンとの複合システムとして発電を行うことによっても50%を超える熱効率が得られる。熱化学法による水素製造、酸化アルミニウム製造等が考えられる。高温ガス炉によって生成される高温蒸気を、これらの産業が必要とする電力の生産や油田からの重質油の回収などに利用できる。原子炉が工場などに隣接して立地可能になれば、高温のヘリウムガス及び蒸気を直接に工場などへ供給して利用できる。図2に、各種産業で利用される熱源の温度と高温ガス炉の利用範囲を示す。アスファルトなどの原料から還元ガスを製造し、これを高温に加熱してシャフト炉*)に送り込み、鉄鋼石を還元して固体の還元鉄を製造することができる(原子力製鉄)。この方法が導入されると、現在の高炉製鉄法に伴う原料炭依存から脱却できるだけでなく、化石燃料消費による公害問題(CO2、SO2、NOx放出の抑制)の解決にも役立つ。石炭をガス化して合成天然ガスを、また液化して液化油やメタノールなどを生産することができる。環境排出物を抑えながら利用するには、ガス化・液化して利用するのが望ましい。水の熱化学的分解による水素の製造が可能である。熱化学分解法とは、いくつかの化学反応を組み合わせて水を水素と酸素に分解する方法で、高温ガス炉との組み合わせが将来最も有望視されている。水素は現在でも化学工業の重要な原料であるが、本来燃料としても極めて優れた性質をもっている。原料が水で無限にあり、燃料として使用すると再び水に戻り有害物質を発生しないのでクリーンである、貯蔵が容易である、家庭用から工業用、宇宙用、さらには自動車や飛行機などの燃料にも使用できる、などの特長をもっている。アンモニア、メタノール、アルコールなどの化学製品を製造することができる。現在、これらの物質を製造するのに必要な反応熱は大量の天然ガスとナフサを燃焼させて得ているが、将来、これに代わって高温ガス炉の熱源が利用できれば、化石燃料の消費は大幅に削減できる。アルミニウム精錬では、大量の蒸気と電力を必要とするため、これを同時に供給できる高温ガス炉の開発が期待される。粘度の高い原油(重質油)の回収とその品質改良を行うことができる。技術的な問題から、従来の油井では、重質油埋蔵量の30%しか回収することしかできないが、これを改良する技術として現在、熱を利用する方法が開発されている。その一つが蒸気を注入するもので、飽和蒸気を重質油を含んだタールサンド層に注入し、回収される酸性の重質アスファルトを品質改良によって合成原油と石油コークスに変える。この回収と品質改良のプロセスは電力と蒸気が必要であるが、高温ガス炉はこの供給源として優れている。以上のように、高温ガス炉は発電以外にも高温の熱エネルギーを産業用熱源として利用できるのが特長である。利用し、さらに下がったところで農業、漁業などに利用するなど、段階的に利用すると、熱の利用効率が飛躍的に高められ、省資源、省エネルギーに役立つばかりでなく、エネルギー多消費産業からの環境汚染物質の放出量を低減できる。還元法として有望視されている還元炉の一種で、鉄鋼石を高温還元ガスで還元して還元鉄を製造する装置。ATOMICAトップページへ。