Development of energy-saving metal recycling technology from spent equipment in fusion DEMO reactors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01071
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Kim Jaehwan 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)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 増殖機能材料 / 核融合炉 / リサイクル / マイクロ波加熱 / チタン酸リチウム / ベリライド

Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to develop a recycling technology for spent metal materials suitable for the design and material development of fusion DEMO reactors, based on the low-temperature Be refining technology by combining chemical treatment and microwave heating, and applying it to the recycling technology of major functional metals in fusion DEMO reactors. The effects of chemical solution type, microwave heating conditions, and external heating on the solubility of each material were examined, and the dissolution promotion mechanism was clarified. The separation, extraction, and precipitation mechanisms of various metals from the dissolved solutions were also be clarified. In addition, we examined the removal technology of impurities applied to the separation, extraction, and deposition methods, and aim to create a recycling technology that can reduce the amount of radioactive waste.

Free Research Field

核融合炉、増殖機能材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題では、核融合炉のブランケットに膨大な量が装荷されるチタン酸リチウム（Li2TiO3）とベリライド（Be12Ti）のリサイクル技術の創成を目指し、化学反応とマイクロ波加熱処理により、各々の材料における溶解メカニズムを解明し、高効率で回収可能であることを明らかにしたところが技術的意義である。また、非常に高価な原料に対し、約4年毎の交換時期であっても、多くの量が残ることから、リサイクル技術開発が不可欠であり、且つコストの適切化を図り、貴重な資源循環に期待できるところが社会的意義である。