国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
高温ガス炉水素・熱利用研究センター

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ISプロセス信頼性確証試験グループ

ISプロセスの反応構成

ISプロセスは以下の3つの化学反応で構成されています。

I2+SO2+2H2O → H2SO4+2HI(ブンゼン反応)

2HI → H2+I2(HI分解反応)

H2SO4 → SO2+H2O + 0.5O2(H2SO4分解反応)

ブンゼン反応では、外部から供給された水(H2O)がヨウ素(I2)及び二酸化硫黄(SO2)と反応して、ヨウ化水素(HI)及び硫酸(H2SO4)の混合溶液が生成します。この混合溶液は自動的にHI、I2、H2Oの混合溶液と、硫酸水溶液とに二液相分離します。

HI、I2、H2Oの混合溶液については、精製器で不純物を除去した後、ヨウ化水素濃縮器にて液中のHIが濃縮されます。この溶液を蒸留すると高濃度のHIガスが得られます。このHIはヨウ化水素分解器で水素(H2)とI2に分解します。これらの生成物は冷却器にて気液分離され、H2ガスがISプロセス生成物として得られます。

硫酸水溶液については、精製器で不純物除去を行った後に、濃縮器でH2SO4水溶液を濃縮します。この濃縮後の硫酸は硫酸蒸発器で蒸発し、そこで三酸化硫黄(SO3)とH2Oに分解します。SO3はSO3分解器でさらに分解し、SO2と酸素(O2)になります。SO3分解後の生成ガスは冷却器で冷却されてブンゼン反応に吹き込まれます。ここでH2OとSO2は溶液に吸収され、O2はISプロセスの副産物として得られます。

これらの反応をまとめると、ISプロセス全体では、

H2O → H2+0.5O2

となり、H2Oが分解してH2とO2が得られる以外は物質の変化はないことになります。

ISプロセスの概略構成
ISプロセスの概略構成

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