金属燃料サイクル再処理プロセスを目的とした新電解法の開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03558023
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 靖彦 京都大学, 工学部, 教授 (20026066)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 常磐井 守泰 (財)電力中央研究所, 金属燃料研究室, 室長 ; 河野 益近 京都大学, 工学部, 教務職員 ; 森谷 公一 京都大学, 工学部, 教務職員 (50111943) ; 森山 裕丈 京都大学, 工学部, 助教授 (90127150)
• Keywords: 高速増殖炉 / 金属燃料サイクル / 溶融塩電解 / リチウムガラス / 腐食 / 不働態化 / ランタノイド / アクチノイド

Research Abstract

近年、高速増殖炉(FBR)革新技術として金属燃料FBRサイクルが注目されているが、その成否は使用済金属燃料の再処理技術の確立にかかっているといっても過言ではない。また、この再処理プロセスにおいては、溶融塩を電解質に用いた電解プロセスがその中核を占めることになる。本申請者らは、この溶融塩電解プロセスに、ガス電極や固体電解質を組込むことによって安全かつ高効率な、全く新しいタイプの電解プロセスを構築することができるとの提案を行い、これを実現するための基礎研究ならびに工学的検討をすすめた。ガス循環精製装置付バキュ-ムグロ-ブボックスを新たに購入し、これを実験に用いることによって、溶融塩に接する雰囲気を、0_2<500ppb,H_2O<800ppbという条件に保つことに成功した。これによって、実験デ-タの再現性、信頼性が一挙に高まった。得られた成果、知見をまとめると次のようになる。
1.溶融塩カドミウムを溶媒とする各種液体合金や溶融塩に溶存しているランタノイド、アクチノイドを含めた種々の核種について、熱力学的性質や移動特性に関するデ-タを集積した。
2.導電率、機械的・熱的強度のすぐれたリチウムイオン導電性固体電解質を開発した。また、これを上記目的のために電解隔膜として使用できることを実験によって確かめた。
3.塩化水素ガス陰極の分極特性、電流効率等について詳細な検討を加え、ガス電極の構造、電極触媒などについても検討して、本プロセスに最適な電極を提案することができた。
4.電解槽材料の耐食性について実験的検討を加え、アンダ-ポテンシャル不働態化(UPP)という現象を見出して、これをもとにして材料の腐食・防食条件を予測する新しい手法を提案した。

Research Products

• [Publications] 多田 正行,伊藤 靖彦: "Thin Anodic Oxide Film Formation and Pitting Corrosion of Nickel in LiCl-KCl Eutectic Containing Oxide Ion" 電気化学および工業物理化学. 60. (1992)
• [Publications] Yasuhiko Ito;Shinya Hikino;Keiko Ema: "Rotating Ring Disk Electrode in Molten Chloride Systems" Materials Science Forum. 73. 409-414 (1991)