平成１１年度研究計画

平成１１年度

１．資源エネルギー最大利用技術

１.１　温暖化対策

都市型熱供給システムの解析・評価（石特）: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成９年度～平成12年度
（全体計画）
　（CO＋H₂＋メタノール）あるいはそれらとアルカン類の混合物などの多様な燃料の燃焼特性を解析し，環境汚染物質の排出性を評価する。往復流動するヒートポンプ作動ガスの流動変動や圧力損失および作動ガスと温・冷媒間の熱伝達特性を解析し，熱交換性能の評価手法を確立する。多温度熱供給と熱需要側との最適整合を評価する解析手法を検討し，蓄熱技術などの援用による総合的なシステム性能向上の評価を行う。
（平成11年度計画）
　アルコールとアルカンの各種混合燃料の燃焼速度について数値シミュレーションを行い，これらの混合燃料が示す非加成性等のメカニズムを明らかにする。非定常往復流動熱媒からの熱抽出において重要となる熱交換器のサイズと形式について検討し，実用上最適な熱交換器の設計指針の確立を目指す。温熱と冷熱を同時に貯蔵する蓄熱システムの検討と蓄熱・熱交換システムの効率を向上させる制御条件の検討を行う。

固体電解質型燃料電池の排熱回収システムの評価法に関する研究（電特）: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成４年度～平成12年度
（全体の計画）
高温ヒートパイプの性能評価法の検討

熱輸送量測定法の検討
試験条件の検討

高温用熱交換器の性能評価試験法の検討

熱輸送量測定法の検討
試験条件の検討
性能表示法の検討

（平成11年度の研究内容）

高温ヒートパイプの性能評価法については，温度分布が不均一である場合の均熱化性能を評価する方法について検討する。
高温用熱交換器の性能評価試験法については，ヒートパイプ式熱交換器内の管群の配置・流量・熱輸送量等について検討する。

固体電解質型燃料電池の排熱回収システムに関する研究（一般）: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成４年度～平成12年度
（全体計画）

基本的伝熱特性に関する研究：
1) 総括熱抵抗，熱伝達率等の検討
2) 内部構造の検討
内部伝熱面変化に関する研究：
1) 作動流体に対する材料適合性の検討
2) 伝熱特性に及ぼす伝熱面形状変化の検討
外部伝熱面に関する研究：
1) 拡大伝熱面形状の検討
2) 伝熱面腐食の検討
装置構造と材料に関する研究

（平成11年度の計画）
　基本的伝熱特性に関する研究については，燃料電池モジュールの起動に対応するため，高温ヒートパイプの起動特性を測定し，昇温速度と待機可能温度範囲について検討する。
　装置構造と材料に関する研究については，昇降温を繰り返した場合の熱伝達量の変化と，容器材料に与える影響を検討するため，長時間の温度変動の繰り返し連続加熱を行い，従来の定常加熱条件の結果との比較を行う。

１.２　エネルギー資源有効利用技術

地中地盤蓄熱技術（一般）: ［担当部署］地殻工学部，環境影響予測部
［研究期間］平成11年度～平成12年度
　地中地盤蓄熱システムの評価研究として以下の研究開発を行う。

擬似滞水層評価技術においては，数値シミュレーションにより季節間蓄熱のために擬似滞水層を用いた最適運転法，及び地下水の自然流動を阻止するための人工止水壁造成技術に関する検討を行う。
地中地盤蓄熱システムを用いた場合について，都市の高温化への影響と二酸化炭素排出削減の効果を検討する。

低エミッション石炭エネルギー利用技術の基礎研究（一般）: ［担当部署］エネルギー資源部，熱エネルギー利用技術部，素材資源部
［研究期間］平成11年度～平成13年度（３年計画の１年目）
（全体計画）
　ハイパーコールの製造は，ガスタービンあるいはディーゼルエンジンへの直接利用の可能性を拓くとともに，従来の発電システムでは不可欠であった脱塵工程，ガス精製工程を大幅に簡略化し，発電効率の向上が可能であることから，CO₂の削減効果が大である。本研究では，選択的粉砕脱灰法及び溶剤脱灰法によるハイパーコール製造の最適条件の探索，ハイパーコールの燃焼特性評価に係わる基礎的研究を行う。また，発電システム評価のための環境調和性評価手法の検討を行う。
（平成11年度の計画）
　既存発電システムの環境調和性を評価する。石炭－鉱物界面の分析と効果的な選択粉砕脱灰法を探索するとともに，炭種による影響を検討する。また，溶剤脱灰では，種々の溶剤・石炭について脱灰特性を比較・検討し，最適溶剤系（スーパーソルベント）の探索を行う。また，石炭の燃焼特性評価項目及び評価手法に関する検討を行う。

重質炭化水素資源の分解技術に関する研究: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
（全体計画）
　ブラジル産マリム減圧残渣の水素化分解におけるコ－クやドライスラッジの生成と残渣油の化学構造特性の関係を調べ，コ－クやスラッジの生成を抑えた水素化分解技術の確立に必要な基礎的デ－タを提供する。
（平成11年度の研究計画）
　オ－トクレ－ブによるマリム減圧残渣の水素化分解実験を行い残渣油の組成・構造特性と反応特性の関係を把握するとともに，アスファルテンの分子レベル構造特性評価，溶剤との相互作用等を検討する。

ラジカル反応開始剤を用いる石炭の新しい改質技術の評価（石特）: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成11年度～平成13年度

石炭の液相改質反応性の評価
　本研究は低品位炭の液相分解を基本とするものであり，ラジカル反応開始剤を加えて比較的低温度での化学反応，脱硫反応によって，高付加価値の化学原料を副生する一方，発熱量の高い発電用固体改質燃料炭を生産する。
実用技術としての評価
　ラジカル反応開始としては石炭よりも低温でラジカルを発生しやすいポリスチレン等を使用し，またパラフィン成分に富む溶剤を使用する技術の評価を行う。

高純度水素の製造と炭素析出防止法の評価（電特）: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成11年度
　ガス精製に関しては，ハイドレート法およびスチーム・アイアン法による硫黄化合物除去について調査する。硫化水素は，高濃度の場合，容易にハイドレートを生成することが知られている。低濃度で，しかも合成ガス中に含まれる場合，ハイドレートとしてどの程度除去し得るのか検討する。スチーム・アイアン法は，合成ガスの化学エネルギーを水の分解に用い，水素を製造するが，鉄を媒体とするので高純度の水素が得られる可能性がある。反応条件と生成水素の純度について調査する。
　合成ガスからの炭素析出は，金属表面を形成する微細結晶粒子が触媒として関与している。研磨処理等の表面改質との関連を調査し，効果的な防止法を検討する。

自然熱エネルギー利用システムの研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部，地殻工学部，安全工学部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
（全体計画）

潜熱長期蓄熱エレメントおよび蓄熱ユニットの特性解析，熱利用システムの制御方法等を検討し，太陽熱等の利用に必要となる潜熱長期蓄熱システムの技術開発を行う。
地中に設置された蓄熱ユニット等と地盤との間の経年的な熱収支を検討し，長期にわたって蓄熱ユニット等を熱的に安定して運転するための技術開発を行う。
地中構造物に及ぼす混相系の流体力についての検討を行い，地震時蓄熱・熱輸送施設の安全基準作成のための基礎データの検討を行う。

（平成11年度の研究内容）

蓄熱エレメントを繰り返し加熱・冷却する実験を行い，融解・凝固特性を明らかにする。また，熱の注入・抽出時の蓄熱ユニットの融解・凝固状態を調べる。
地盤の熱特性把握のため，地層の含水状態等を考慮した熱移動実験を行う。また，地下水自由表面モデルを導入したシミュレーションモデルの開発を行う。
粒径分布の異なる砂，土の流動特性について検討を行う。また，流動地盤が地中構造物に及ぼす外力についても検討を行う。

ガスハイドレート資源のエネルギー総合開発・利用技術の研究開発: ［担当部署］地殻工学部，安全工学部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
　ガスハイドレートを含む地層中から天然ガスを安全かつ高効率で採取する技術を開発するため，圧力制御下および抑制剤存在下におけるガスハイドレートの結晶成長と分解挙動を解明する。さらにガスハイドレートと二酸化炭素ハイドレートの生成条件の差異を利用して，ガスハイドレート中の天然ガスを二酸化炭素ハイドレートと置換する方法とその効率化について実験的に検討する。
　本年度は，クラスタービーム質量分析法および一方向凝固法を用いてハイドレート結晶の成長分解機構に対する塩濃度の影響を調べると。また，二酸化炭素雰囲気中でのガスハイドレートを曝露した場合の固－気相界面でのガスハイドレートの生成分解挙動を観測するとともに，置換促進手法について検討する。

石炭液化プロセス及び液化油の評価（石特）: ［担当部署］エネルギー資源部，大気圏環境保全部
［研究期間］平成９年度～平成13年度
　石炭液化油の混合水素化処理，色相安定性，貯蔵安定性，石油との相溶性等を検討し，既存の石油流通シスムへの適応性を評価するとともに，液化油のモデル燃料や液化プラントから得られる液化油について，エンジン試験，JIS分析による燃料組成及び性状と排ガス特性の関係を解明し環境適合性の評価を行う。
　本年度は，混合水素化処理では，各種プラスチック熱分解油の性状及び水素化処理における熱分解油の混合効果を検討し，燃料性状を評価する。また，液化油及びヘテロ化合物の品質評価において，液化油の色相解析装置を利用した色相安定性評価法を検討するとともに，貯蔵定性に関する基礎的検討を行う。更にJIS分析による燃料性状評価では，NEDOL法から得られる液化油について，主として芳香族成分に関連した分析項目と機器分析による評価を行う。またエンジン試験による評価では，モデル燃料における含酸素化合物の添加効果等につい検討する。

水添ガス化における炭種・反応条件の評価（石特）: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成９年度～平成12年度
　水添ガス化の主反応である急速水素化熱分解は未解明の部分が多く，そのメカニズムの解明と，反応過程で生じる石炭およびチャーの物性変化の把握，及び関連するトラブルの回避技術の確立は急務である。
　平成10年度までは，反応抑制因子を極力除いた理想的な場で反応を行ない，水添ガス化反応の進行状態を観察した。
　平成11年度は，追加炭について標準条件下における反応性評価を行う。また，反応性に優れた炭種について最大のBTX収率を与える反応条件を探索する。さらに，実用炉に近い反応条件の下で試験を行ない，これまでの結果と比較することによって，生成物によるガス化反応抑制効果を評価する。

深部地熱資源採取技術の解析・評価（電特）: ［担当部署］地殻工学部
［研究期間］平成５年度～平成14年度

深部地熱坑井掘削技術（高速回転型ビット）
（全体計画）掘削ビットの耐熱性の向上を図るとともに，傾斜掘りなどの指向性掘削の効率化を図り，深部地熱資源開発のための技術開発の促進に資する。
（平成11年度）先年度までの検討結果を基に，PDC刃先を用いた全断面ビットを製作して現場掘削実験を行い，ビット性能を評価する。また，PDCビットの耐久性や掘削能率の向上を図るため，室内における掘削実験を行う。
深部地熱坑井維持，管理技術
（全体計画）坑井の大深度化に伴い，岩盤の地圧や温度が増大し，坑井近傍にき裂や破壊が発生する。これらを抑制する対策に理論的根拠を得ることを目的とする。
（平成11年度）高地圧条件下での掘削実験により，坑壁破壊の実証と破壊発生緩和の検討を行う。
最適生産技術
（全体計画）既存割れ目が少ない深部地熱貯留層から効率良く生産を行う為に，深部岩盤内の熱や物質の移動を支配するき裂特性，き裂内流動挙動を解明する。
（平成11年度）室内実験によりき裂幅の２次元分布を測定し，き裂内の流動抵抗分布を把握して，２次元モデルを導入したシミュレーションを実施する。

地熱井掘削時坑底情報検知システムの解析・評価（電特）: ［担当部署］地殻工学部
［研究期間］平成４年度～平成11年度
（全体計画）
Ⅰ．室内研究

地層状況の検知：掘削パラメータと地層強度等との関係を把握し，坑底情報との相関を検討することにより，地層状況検知手法に関する解析・評価を行う。
掘削工具作動状況の検知：掘削パラメータとビット摩耗との関係を把握し，坑底情報との相関を検討することにより，掘削工具作動状況検知手法に関する解析・評価を行う。
検知手法の高度化：坑底情報をより的確に取得し，表現するための手法について検討し，検知手法の高度化に関する解析・評価を行う。

Ⅱ．フィールド研究

検知システムで得られたデータの解析・評価を行う。

（平成11年度の研究内容）

掘削工具作動状況の検知：先年度に引き続き，ローラコーンビットによる岩石掘削時のビット荷重，トルクおよび掘進率についてモデリングを行うため，ローラカッタ試験装置を用いて岩石の掘削実験を行う。
フィールド研究：先年度までに得られた坑底状況推定手法に基づいて，掘削現場から得られたデータについて解析・評価を行う。

高温岩体熱抽出システムの解析・評価（電特）: ［担当部署］地殻工学部，水圏環境保全部
［研究期間］平成元年度～平成14年度
　平成11年度には，長期循環試験に向けて，トレーサ流体自動採取装置の製作を行う。現地においては，長期循環時の貯留層評価のための基礎データを得ることを目的に，注入水として使用する地表水の化学特性の経年変動を調べる。さらに，数値シミュレーションモデルにより長期循環に伴う熱抽出挙動の予測を行う。

１.３　リサイクル・廃棄物対策技術

高温・高圧流体を利用した廃棄物の処理と再資源化技術の開発研究: ［担当部署］素材資源部
［研究期間］平成11年度～平成13年度

濃縮・脱水処理法の開発
　多量の水分を含むスラッジ類の減容化を図り，ソルボサマール処理を効率化するために，高効率的な脱水処理法を開発する。
無機系廃棄物の無害化処理技術
　各種廃棄物に含有する重金属をソルボサマール条件下で処理する事により抽出・分離による無害化処理技術の開発を目指す。さらに，メッキスラッジから有価金属回収と再資源化ついても検討を進める。
水熱熱間硬化反応を利用した硬化体製造技術
　高温，高圧条件（温度473K，圧力20MPa）程度以上におかれた，無機系粉末は加圧する事により再結合を起こし，焼結体に類似した硬化体が得られる特徴を基本にした，硬化体製造技術を開発し，埋立材，構造材，建材等への有効利用技術を探る。

再生可能分別不用プラスチック開発の研究: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
（全体計画）
　本研究では次の３つの課題を検討し，研究目的の達成を図る。

芳香環やメチレン鎖を基本構造とし，官能基の位置・種類が異なる高分子（オリゴマー・ポリマー）の合成手法を検討する。
分解反応を加速したり，分解生成物の再結合・高分子量化を防止する溶媒の選択等，高分子からその原料への再生条件を検討し，高分子の高効率分解再生反応を開発する。
複数の高分子を混合した場合の原料の再生・回収に適した分解反応を確立する。

（平成11年度の研究内容）
　マイクロ反応装置によるフェノール類の重合反応を行い，生成するポリマーの分子量分布，生成反応の効率を従来法と比較するとともに，精製する高分子の分解特性を評価する。既存のフェノール樹脂の分解反応と解析を通じて，難溶性高分子の分解特性の評価方法と分解反応の手法を検討する。ポリスチレン等との共存による反応速度の変化について検討する。