小型モジュール超臨界CO2高速炉を用いた水素・電力・淡水の相乗的三世代生成

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Researchers can leverage the cascading exergy strategy and unified techno-economic framework for further optimization of nuclear-hydrogen systems.

🏢実務担当者:Practitioners in energy and hydrogen industries can assess the techno-economic viability of nuclear-integrated hydrogen production for hard-to-abate sector decarbonization.

🏛政策担当者:Policymakers should note the competitive LCOH of $2.93/kg and the potential of small modular reactors for resilient hydrogen supply.

クリーン水素は、脱炭素が困難な産業の大幅な脱炭素化に向けた実行可能な経路を提供する。しかしながら、再生可能エネルギー由来の電気分解などの現在の製造方法は、間欠性と高い水消費量によって課題に直面しており、エネルギーと水の連環（エネルギー-水ネクサス）において戦略的な問題を生み出している。本研究は、水素、電力、淡水の同時生産のための新規な原子力統合型トリジェネレーションシステムを導入し、それにより資源の相乗効果と持続可能性を高める。提案システムは、高温蒸気電気分解および多段フラッシュ蒸発（MED）淡水化プラントと結合された、200 MWthの小型モジュール式超臨界CO2冷却高速炉（SM-SCFR）に基づいている。中核となる革新はカスケードエクセルギー戦略であり、炉からの高温熱がHTSEを駆動し、回収された低温廃熱がMEDプラントを駆動し、それにより熱力学的損失を生産的な入力に変換する。出力損失係数（PLF）と利得比に基づく統一された技術経済的枠組みは、完全な水の自立のための完全統合型自給自足構成と、市場需要を満たすために淡水化水を提供する半統合型市場主導（SML）構成の2つの運転モードを評価する。プロセスシミュレーションは安定した統合を検証し、約53%のコジェネレーション効率と良好なPLFをもたらす。技術経済分析は、SMLモードが、1日あたり約550メートルトンの生産能力において、競争力のある2.93ドル/kgの水素均等化コストを達成することを示している。MEDプラントは、総資本コストのわずか0.6%を占めるにすぎないが、この能力を可能にする。この研究は、炭素、淡水、および系統の間欠性への依存を排除する、回復力のある原子力ベースの水素システムのための定量的な基盤を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Clean hydrogen offers a viable pathway for the substantial decarbonization of hard-to-abate industries. However, current production methods such as renewable-powered electrolysis are challenged by intermittency and high-water consumption, creating a strategic problem at the energy-water nexus. This study introduces a novel nuclear-integrated tri-generation system for the co-production of hydrogen, electricity, and freshwater, thereby enhancing resource synergy and sustainability. The proposed system is based on a 200 MWth small modular supercritical CO2-cooled fast reactor (SM-SCFR) coupled with high-temperature steam electrolysis and multi-effect distillation (MED) desalination plant. The core innovation is a cascading exergy strategy, where high-temperature heat from reactor drives HTSE, while recovered low-grade waste heat powers MED plant, thereby converting a thermodynamic loss into a productive input. A unified techno-economic framework, based on the power loss factor (PLF) and gain output ratio, evaluates two operational modes: a fully integrated self-sufficient configuration for complete water autonomy and a semi-integrated market-led (SML) configuration that provides desalinated water to meet market demand. Process simulations validate stable integration, yielding a cogeneration efficiency of ∼53% and a favorable PLF. Techno-economic analysis indicates that the SML mode achieves a competitive levelized cost of hydrogen of 2.93 $/kg at a daily production capacity of approximately 550 metric tons. The MED plant, while accounting for only 0.6% of the total capital cost, enables this capability. This work provides a quantitative basis for resilient nuclear-based hydrogen systems that eliminate dependencies on carbon, freshwater, and grid intermittency.

• semanticscholar https://doi.org/10.1088/2516-1083/ae7f66first seen 2026-07-13 07:04:20