2023 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー誘起還元凝集貴金属ナノ粒子の回収過程における光捕捉効果
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21K04743
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
大場 弘則 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 副ディビジョン長 (60354817)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | レーザー光還元 / レーザー誘起絶縁破壊分光 / 黄金属ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
貴金属リサイクルにおいてレーザー誘起還元凝集を利用した新しい金属回収技術の開発が進められているが、バッチ式処理回収による原理実証から連続処理回収に展開するにあたり還元凝集の偏在や微粒子付着等の課題解決が必要である。本研究計画では、還元凝集プロセスで生成する貴金属ナノ粒子を効率的に回収する手法を提案するため、バルク液相中において光捕捉操作による非接触での微粒子の位置制御・局在化実現可能性について検証する。これらの知見により、連続的な廃液からの貴金属回収システム概念設計の元となる基礎データが取得できるだけでなく、バルク液相中光捕捉によるナノ粒子空間制御等の学理への展開が期待できる。
本年度は、引き続き複数の貴金属の溶存元素濃度その場分析としてLIBS計測を行い、塩酸水溶液中の貴金属濃度については、材料の腐食を防ぐために石英ジェットノズルの他にテフロン製ノズルを試作して液体薄膜の形成状況を確認した。当該ノズルを用いてAu、Pd、Pt、Ag、Ru、Rhの６元素を対象に、波長を1064、532、355、266nmのNd:YAGパルスレーザーをパラメータとして測定し、そのうち波長532nmが最もLIBS計測に適していることを見出した。その結果、全ての元素について分析定量下限値が10ppm以下となることを見出した。この分析方法を組み入れた黄金属回収方法、装置に関して特許を取得した。また、光捕捉操作系についての製作および動作確認を行なった。研究期間全体を通じて、特にLIBS計測に関しては想定を遥かに上回る成果であった。今後、連続その場分析技術の社会実装に向けた装置概念設計等の基礎データとしての有効性を検証していく上で極めて重要な知見が得られた。
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