2023 Fiscal Year Annual Research Report
核融合原型炉における使用済機器からの省エネ金属リサイクル技術の創成
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21H01071
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
金 宰煥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 ブランケット研究開発部, 上席研究員 (80613611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中道 勝 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 ブランケット研究開発部, グループリーダー (60343927)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロ波加熱 / リサイクル / 回収 / 表面化学反応 / 沈殿分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、昨年度に実施した中性子増倍材であるBeの溶解性評価試験を継続し、先進中性子増倍材であるBe12Ti及びBe12Vの溶解分離試験を実施した。そこで、塩酸濃度の影響、加熱温度・時間の影響、マイクロ波加熱効果など実証した。先ず、塩酸濃度がBeとTiの溶解度に与える影響を調べるため、マイクロ波加熱下での塩酸濃度については、0.5～５mol/Lまでの濃度で調査した結果、1mol/Lの条件でマイクロ波加熱を行うことによって、Tiは殆どTiO2として沈殿され、分離できる一方、Beのみが全溶解されることを明らかにした。
次に、溶解溶液ではTi3＋溶液が多く存在することを想定し、Ti3＋をTi4＋に価数変化させ、TiO2として沈殿させるため、過酸化水素（H2O2）の添加効果を調べた結果、その促進効果は見受けられなかった。それに並行し、マイクロ波加熱温度・時間の効果を調べるため、60℃から100℃まで、0分から120分までの時間で溶解試験を行った結果、表面化学反応による溶解が支配的であることを明らかにした。
また、マイクロ波加熱効果を検証するため、外部加熱での溶解試験を実施した結果、顕著なマイクロ波加熱による促進効果は認められなかった。これは、難溶性の物質においては、非常に著しい効果を示す一方、ベリライドにおいては、外部加熱でも全溶解は可能であることを示し、デザインウィンドウを広げることに成功した。
このような結果から、使用済Be12Tiからは、熱処理で100％除去可能であるトリチウム（水素同位体で実証済）を取り除き、塩酸溶液とマイクロ波加熱（外部加熱）を用いて、全溶解し、放射化に懸念される不純物（U、Th）と表面のBeOを除去するとともに、Tiを沈殿分離することで、100%に近いBe溶解液を製造し、溶融塩電解か、Mg還元法でのBe析出法として、Beを回収する方法を確立した。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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