2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research and Development of Innovative Lithium Isotope Separation Using an Ionic Superconductor with Lithium-6 Adsorption
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16H04624
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
星野 毅 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, 上席研究員(定常) (80370469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
町田 昌彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主席 (60360434)
佐々木 一哉 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70631810)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 核融合炉 / トリチウム / リチウム / リチウム6 / 同位体分離 / イオン伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉の燃料として必要なトリチウムは、リチウム6(6Li)と中性子との核反応により生産する。しかしながら、天然のリチウム(Li)には6Liが最大で約7.8％(残りはリチウム7(7Li))しか存在せず、核融合炉の定常運転には、6Liの存在比を約90%に濃縮したLiが必要となる。これまで、6Liは7Liより移動度が高い原理を利用し、リチウムイオン伝導体を6Li分離膜とする6Li同位体分離法の基盤技術を開発し、天然同位体比のLiOH水溶液から6Liを分離回収する(同位体分離係数1.05)ことに成功した。この時の回収液中に含まれる6Liの割合は約8.0％であり、目標とする約90％まで濃縮するためには、回収液を原液とし、更に6Li同位体を分離回収する繰り返しの操作(6Li同位体分離装置の多段化)が必要である。
この多段6Li同位体分離の可能性を検討するため、イオン伝導体Li0.29La0.57TiO3(LLTO)を6Li分離膜とし、予め6Liと7Liの比を等量(6Li:7Li=50:50)に調整したLiOH水溶液を用意し、電圧5V印加時における6Li回収率及び6Li同位体分離係数を評価する試験を行った。6Li回収率は時間とともに増加し、17日後には、原液中の6Liすべてが回収液側に移動したことを示す、ほぼ100％回収を達成した。また、本試験時における6Li同位体分離係数は、最大1.05と高い値が得られ、6Li回収率70％(約10日後)においても、6Li同位体分離係数1.02付近の高い値を得ることに成功した。更に、再現性の確認試験を行ったが、同じ傾向を示唆する結果となり、リチウムイオン伝導体を6Li分離膜とした6Li同位体分離装置を多段化することで、約90％濃縮6Liの達成可能性に見通しを得るとともに、最終年度(平成30年度)の目標である装置の多段化に必要なデータベースを構築した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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