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

1993 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): 小山 正史 (財)電力中央研究所, 狛江研究所, 主査研究員 ; 森谷 公一 京都大学, 工学部, 教務職員 (50111943) ; 森山 裕丈 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (90127150)
• Keywords: 高速増殖炉 / 金属燃料サイクル / 溶融塩電解 / ランタナイド / アクチナイド / 金属間化合物 / ジルコニウム / イットリウム

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して過言ではない。この再処理プロセスにおいては、溶融塩電解プロセスが中核を占めることになる。本報告者らは、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。本年度における成果、知見をまとめると次のようになる。
1.液体金属中に各種元素を電解によって抽出する際、溶融塩と液体金属の界面に固体の金属間化合物層が形成され、これが電解操作全体のネックとなることを見出し、金属間化合物の挙動について詳しく検討した。具体的には、実験モデルとしてNi-Y金属間化合物を選び、その形成反応のメカニズムを解明するとともに、各種金属間化合物中でのイットリウムの拡散係数を求めることができた。
2.アクチナイド元素、ランタナイド元素の溶融塩中での拡散係数を毛管法によって求め、それらの温度依存性や電荷依存性などについて考察を加えた。
3.高耐食性溶融塩電解槽材料として有望な、金属ジルコニウム薄膜で被覆したセラミックスや窒化チタン薄膜で被覆したチタンなどを開発することができた。また、ニッケルなどの金属材料の表面に数原子層の酸化物を配置して耐食性を発現させる、新しい方法を開発することもできた。

Research Products

• [Publications] G.Xie,K.Ema,Y.Ito: "Electrochemical formation of Ni-Y intermetallic compound layer in molten chloride" J.Applied Electrochemistry. 23. 753-759 (1993)
• [Publications] 伊藤靖彦、多田正行: "溶融塩電気化学プロセスによる薄膜形成" セラミック. 28. 1244-1249 (1993)
• [Publications] H.Moriyama,K.Moritani,Y.Ito: "Diffusion Coefficient of Actinide and Lanthanide Ions in Li_2BeF_4" J.Chem.Eng.Data. 39. 147-149 (1994)