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原子力を利用した炭素循環型エネルギーシステム 【東京工業大学 加藤之貴】

加藤 之貴 准教授 加藤 之貴 准教授
東京工業大学 原子炉工学研究所 エネルギー工学部門

〒152-8550 東京都目黒区大岡山2-12-1-N1-22
yukitaka[アットマーク]nr.titech.ac.jp
http://www.nr.titech.ac.jp/~yukitaka/





石油が足りません!
近年、世界的に化石資源の消費が増え資源の枯渇が大きな不安要因になっています。例えば原油の長期的不足感から原油価格の高騰・不安定状態が続いています。また、京都議定書が目指すように二酸化炭素発生削減のため、脱化石資源の動きが重要となっています。この解決に炭素の循環再利用が有効と考えます。循環利用には何らかの二酸化炭素を排出しないエネルギー源を必要とします。量的な観点から原子力エネルギーがもっとも現実的な選択肢と考えられます。そこで当研究室では原子力を用いた炭素循環型エネルギーシステムを提案し、この実現に向けての研究開発を進めています。


原子力を用いた炭素循環型エネルギーシステムの開発
次世代自動車として燃料電池や二次電池の利用に注目が集まっています。しかしながら燃料電池や電池の高価格・資源量制約などが課題です。バイオエタノールに代表されるバイオマス由来の液体燃料は二次電池に比べエネルギー密度が格段に高く、液体のため貯蔵、輸送、充填が簡易な点に利があり、自動車用の石油代替エネルギーとして有力な候補です。一方で、トウモロコシ等はバイオマス燃料源として需要が高まった結果、その価格が高騰し市場の混乱を招いております。このためバイオマスエネルギーのより効率的な利用が望まれています。図1にバイオマス利用システムを示します。一般的にバイオエタノール製造ではバイオマス原料の約1/3がエタノールに変換されますが、残り2/3は製造過程の糖化・発酵で環境に失われます。そこで、原子力の活用が期待できます。原子力エネルギーは熱または電気に変換され、その熱・電力を用いて水素(原子力水素)が製造できます。図2に提案する炭素循環型バイオマス・原子力協働エネルギーシステムを示します。原子力エネルギー由来の熱を利用することでバイオマスの高温ガス化、また水素を利用することでバイオマスの軽質化が行え、バイオマス単位量あたりの炭化水素燃料収率を最大3倍程度向上することが期待できます。本系は太陽と原子力をエネルギー源に炭素を高効率に循環再利用するカーボンニュートラルな(系全体で炭素量の増減が無い)システムです。本研究室ではメタン、エタノール等の炭素資源を用いた炭素循環システムの実証研究開発を進めています。資源をほとんど持たないわが国にとって、この炭素循環型エネルギーシステムは化石燃料依存からの脱却と二酸化炭素排出抑制を両立できる有効な手段と期待できます。原子力エネルギーが石油代替エネルギー製造にも活用可能なことがご理解頂ければ幸いです。


図1
図1 従来のバイオマス利用型カーボンニュートラルシステム


図2
図2 提案する炭素循環型バイオマス・原子力協働エネルギーシステム