平成１２年度研究計画

平成１２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12 年度計画）
　アルコールとベンゼン等芳香族の各種混合燃料について数値シミュレーションを行い，その燃焼特性等を調べ，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。非定常な熱媒の往復流動時に発生する圧力損失と熱輸送量との間の相似則を確立し，設計指針の提案を目指す。そのために種々のサイズの熱媒流動ループについて検討する。温熱と冷熱を同時に貯蔵する蓄熱装置の特性解析を行い，蓄熱システムの効率改善に及ぼす影響を明らかにする。

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12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，凝縮部冷却器を分割して冷却温度に差をつけることにより，均熱化性能の評価について検討する。
高温用熱交換器の性能評価試験法については，ヒートパイプの形状および設置角度の影響について検討を行う。

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12年度の計画）
　基本的伝熱特性に関する研究については，傾斜角度および形状が変化した場合の伝熱性能の測定を行うとともに､起動特性に及ぼす影響について検討する。
　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容器材料に与える影響を検討するため，実験の終了した試料の分析を行うとともに姿勢の影響についても検討する。

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12年度の計画）
　既存発電システムの基礎データ収集を行う。石炭へ圧力粉砕法を適用し，鉱物粒子の単体分離性を分析し，選択粉砕の効果を検証する。種々の溶剤・石炭についてハイパーコール及び抽出残渣炭を製造し，それらの化学的・物理的性状の評価を行う。また，オイル凝集法における脱灰率，石炭回収率の向上に関する操作因子を検討する。石炭及びハイパーコールのチャー燃焼特性を比較検討する。

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1２年度の研究計画）
　安価で資源量としても豊富なブラジル産リモナイトを触媒に用い，マリム減圧残渣の水素化分解を行い，リモナイト触媒の分解活性，脱メタル活性を調べ，ブラジル産リモナイトの適応可能性を評価する。また，水素化分解反応における溶媒の添加効果について検討し，重質油アップグレーディングに必要な基礎データを取得する。

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，比較的温度での化学反応，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。また得られる低温での反応性を活性化するためにラジカル反応開始剤と少量の触媒の使用を検討する。
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。

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12年度の研究内容）

蓄熱ユニットを繰り返し加熱・冷却する実験を行い，長期蓄熱特性を明らかにする。また，大気放射冷却を利用した熱利用システムの検討を行う。
地盤の熱特性把握のため，地層の含水状態を考慮した熱移動実験を室内・屋外で実施する。また，複数のユニットの熱的相互干渉の把握を実験的に行う。
液状化状態の粘性係数のモデル化と流体解析および地中構造物に作用する抗力の評価方法について検討を行う。

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，貯蔵安定性の評価研究では，石炭液化油中に存在する窒素化合物のモデルとして最も構造の簡単なピロールと酸素原子との反応を行い，ピロールの空気酸化による重合反応の初期過程を検討する。また，色相安定性の評価研究では，石炭液化油の石油との相溶性の確認及びその改善方法の検討を行う。さらに，環境適合性評価研究では，水素化処理した石炭液化油の燃料性状評価を行うとともに，前年度までのセタン価向上剤あるいは含酸素添加剤での結果を踏まえて，PDU 精製油混合軽油の排ガス性状改善方法を検討する。

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11 年度までは，主として反応抑制因子を極力除いた理想的な場で反応を行い，水添ガス化反応の進行状態を観察した。
　平成12 年度は，炭種の反応性を含有金属の触媒作用の観点から評価する。また，昨年に引き続き，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明らかにする。
　さらに，実用炉に近い反応条件の下で試験を行い，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12年度）先年度までの室内及び現場試験結果を基に，PDC 刃先ビットを製作して室内掘削実験を行い，耐久性や掘削能率の向上を図る。また，掘削条件を制御することにより，掘削ビットの適切な評価を可能とする。
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12年度）高地圧条件下での室内掘削実験により，坑壁破壊の検証を行う。
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12年度）室内実験によりき裂範囲及びき裂幅の２次元分布を測定し，き裂内流動抵抗及びき裂進展時の岩盤の挙動を把握したシミュレーションモデルの検討を行う。

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12 年度には，NEDO が長期循環試験を10 月から実施する予定である。この長期循環試験において地表で計測される坑口圧力・温度，注水・生産流量等のデータを用いて，数値シミュレーションモデルによる貯留層からの熱抽出挙動のマッチング・予測を行う。また，トレーサ試験による貯留層評価を行う。

未利用植物資源の高次利用による有用ケミカルズ製造抽出に関する研究: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成12 年度～平成14 年度
　本研究では，未利用植物資源を原料とし，有用成分への変換・製造・抽出を行う。具体的には中国，オーストラリアで植林されている樹木の未利用部（樹皮）残渣部（残材，脱リグニン部，脱繊維部，木粉等）について触媒・もしくは添加剤存在下で加圧熱水処理を施すことにより，接着剤・樹脂・ボード・ケミカルズを製造，抽出することを試みる。得られる接着剤は，ホルムアルデヒドを放出しない。また木粉から得られたボードも，再生可能である等の利点が生じる。
　今年度は，樹皮を原料に用いて，加圧熱水反応による部分分解・部分酸化により樹皮の可溶化を試み，樹脂への原料化を試みる。このための反応条件の最適化と添加剤の検討を行う。さらに相手国では原料樹皮の特性分析，常圧，一部加圧の条件下でのタンニンの抽出，加圧熱水反応により得られた可溶化物質の性状，樹脂や新素材の原料としての特性評価を行い，反応条件との関係を検討する。

局所的風況予測モデルの解析・評価: ［担当部署］環境影響予測部
［研究期間］平成12 年度～平成14 年度
　LES は屋内の乱流解析や屋外の非常に単純な地形上での乱流解析について多く行われてきており，これらについては手法がほぼ確立されている。しかし，複雑地形や森林等の影響を受ける場合についてはまだ手法が確立していない。このため，TAC （先端情報計算センター）に導入されたスーパーコンピュータを用いて複雑地形における座標系の組み方・植生や地物による乱流生成について計算を行うための手法を開発する。また，NSS のプロジェクトにおけるデータ検証のための野外観測データ取得と連携して，超音波風速計を用いたより詳細な乱流データを取得するためのデータ取得システムを開発する。

高温空気燃焼制御の技術開発（石特）: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成12 年度～平成15 年度
（全体計画）
　高温空気燃焼技術を，微粉炭焚ボイラー，廃棄物焼却プロセスに適用した場合の，ダイオキシン類，亜酸化窒素，微量金属などの環境汚染物質の評価を行う。また，排出挙動を明らかにするために，高感度分析，レーザ計測などを用いた実験室規模の装置での詳細測定を行う。さらに，排出特性と燃焼特性との関係を明らかにするために排出挙動予測を行い，研究開発での結果との比較を可能とする。
（平成12 年度の研究内容）
　ダイオキシン生成に関し，気相での前駆物質の生成挙動を単純な燃焼系での実験により調べる。また，前駆物質とラジカル種との反応をレーザー計測により調べる。さらに，固体燃料からの微量成分の排出量を測定し，大規模装置での排出量計測方法と予測手法を検討する。

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検討する。
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浸出・分離による無害化処理技術の開発を目指す。
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，無機系粉末は水熱条件下で加圧すること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12年度の研究内容）
　各種水素供与性溶剤や複数の高分子を混合した際に，フェノール類を基本骨格とするポリマーの分解に及ぼす，影響を検討する。また，ポリマー分解を加速し,原料物質を再生するのに適した添加物・共分解物の探索を行う。

環境調和型廃棄物分離技術の研究: ［担当部署］素材資源部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
（全体計画）
　以下の項目について検討する。

加速型カラム気流選別機及びパルス空気流動・振動選別機を開発し，金属並びにプラスチック廃棄物の乾式分離に適用する。
マイクロバブル浮選及び磁力・凝集分離法によるオフィス古紙の脱インク技術を開発する。
エントロピー等の概念を用いたリサイクルシステムの総合的評価法を開発する。

（平成12 年度の研究内容）
　前年度までに得られたデータに基づいて，カラム形気流選別機の設計並びにパルス空気流動・振動選別機の製作を行う。オフィス古紙では，脱インクのための解離法と，介在する粘着物の除去方法について検討する。また，必要な熱力学的データを収集し，プラスチック，金属や紙のリサイクルプロセスの環境負荷評価に基づいた改善要素を抽出する。

廃プラスチックの再利用技術に関する研究: ［担当部署］素材資源部，エネルギー資源部
［研究期間］平成10 年度～平成12 年度

乾式選別技術開発
試料フィード方法およびリッフルを改良した振動流動型乾式選別装置については，引き続き廃ペットボトル破砕物の最適選別条件を検討する。気流選別機については，開発した選別機を用い，廃電線の選別を検討する。
アロイ化等再資源化技術開発
液相分解して得られる生成油の主成分の化合物組成とその生成過程を検討する。
熱硬化性樹脂の化学分離および再資源化技術開発熱硬化性樹脂の液相分解におけるポリスチレンの添加効果を検討する。
総合評価
得られた成果の普及活動を行う。

生物活性阻害物質を含む廃水を対象とした生物学的新規窒素除去技術の開発に関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部
［研究期間］平成12 年度～平成14 年度
（全体計画）
生物活性を阻害する有害物を含み従来生物学的窒素除去が困難であった廃水を処理する新規技術を開発する。有害物存在下での生物活性維持技術と有害物などを積極的に窒素除去エネルギー源に利用する，省エネルギー技術を開発する。
（平成12 年度の研究内容）
本年度は，以下の項目について検討する。

連続的に廃水を処理する膜分離リアクターにより，産業廃水中の有害化学物質によるアンモニア酸化反応の阻害を回避する技術を確立する。
産業廃水中の生物活性阻害物質をエネルギー源としたときの窒素除去速度を定量的に検討し，廃水中の有害物をエネルギー源とする省エネルギー型処理技術のフィージビリティを検討する。
温暖化物質である亜酸化窒素の副生を検討するため，リアクターからの気体の採取法を検討する。