A hydrogen isotope separation method based on the Ludwig-Soret effect

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21867
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: Kimura Hiroshi 東海大学, マイクロ・ナノ研究開発センター, 教授 (40533625)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 喜多 理王 東海大学, マイクロ・ナノ研究開発センター, 教授 (90322700)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: マイクロ流体デバイス / ソレー効果 / トリチウム水 / 分離技術 / 熱拡散現象

Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to establish a technological basis for an innovative hydrogen isotope separation method that integrates microfluidics and non-equilibrium thermodynamics for application to the treatment of tritiated water contained in radioactively contaminated water. We have developed a hydrogen isotope separation system that consists of a microfluidic device that separates and collects the solution layers formed by inhomogeneous thermal diffusion in a microchannel. Optimization of the separation efficiency of heavy water, tritiated water, and light water was investigated, and the usefulness of this method was verified.

Free Research Field

マイクロ流体システム工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、化学的特性が酷似しているが故にこれまで有効な分離手段がなかったトリチウム水処理技術を、ごく微小な物理学的特性差に着目し、マイクロ流体デバイス技術とソレー効果という全く新規の組み合わせによって解決しようとする、まさに萌芽研究であった。本研究で提案した手法は、社会的要求(ニーズ)が極めて高く、申請者らの研究グループが有するマイクロ流体デバイス作製・流体操作技術とソレー効果についての実験的知見(シーズ)をもって初めて実現可能となる新たなものであり、本研究は挑戦的萌芽研究において提案手法の基礎を固め、実現可能性を探るに相応しい課題であった。