2021 Fiscal Year Annual Research Report
ブランケット用高濃縮リチウム６生産のための分取クロマトグラフィーシステムの開発
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19K03791
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
杉山 貴彦 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90353440)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リチウム６ / 同位体分離 / 置換クロマトグラフィー / 大環状化合物 / コアシェル型吸着剤 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウム同位体分離用吸着剤として，ベンゾ-15-クラウン5を多孔質シリカビーズの細孔中で樹脂に合成し，固定化する技術の開発に取り組んだ．毒性の高いトリクロロ酢酸の運用と，合成中の水分除去のため，令和2年度に不活性ガス置換のグローブボックスを整備した．窒素ガス発生装置を用いたガス置換では相対湿度が下げられなかったため，中空糸膜型水分除去モジュールにより乾燥空気を供給するよう変更したところ，露点計による測定で－60 ℃を達成した．担体となる粒径5 μmのシリカビーズは，乾燥すると静電気を帯びて取り扱いが困難となるため，無風のイオナイザーにより静電気を除去した．以上，本研究の期間内で，新奇吸着剤の調製技術と環境が整えられたが，実際の調製までには到らなかった．今後早期に調製を実施し，本研究の成果として報告する．
置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体分離操作のシミュレーションのために本研究で開発した計算コードを用いて，供給抜き出し割合及び濃縮流割合が，分離性能に及ぼす影響を調べたところ，分離パワーは，濃縮流割合よりも供給抜き出し割合に大きく依存することがわかった．また，これらのパラメータには，最適値があることが示された．好適条件の一例として，供給抜き出し割合が0.4，濃縮流の割合が0.55のとき，分離性能の指標である分離パワーδUが最大となり12 μmol/hとなった．連続的に生産を行うためには，物質収支により供給抜き出し割合は0.084以下に制限され，90 %濃度のリチウム６を1 t/yで生産する場合，必要なカラムは，直径0.5 m，総長は400 mと評価された．今後の課題となった新奇吸着剤はHETPを少なくとも1/10に低減できることから，これを用いると必要なカラム長は40 m以下となり，実現可能性が大きく向上すると期待できる．
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