2014 Fiscal Year Annual Research Report
液々・固液系核種分離プロセスに適用可能なテーラー渦誘起型遠心抽出装置の開発
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25289352
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
竹下 健二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (80282870)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 連続抽出 / 向流操作 / テーラー渦 / 装置形状 / エマルジョン / 油水分散 / 多段抽出 / 逆抽出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)流路がテーパー形状の時の流動場解析によって臨界テーラー数に達しやすい流路下部から渦が生成し, 下部から上部に上がるほど渦サイズが増大した．流路がテーパー形状の時, エントレイメントの発生が二重同心円管体系時よりも大幅に抑制された．同心二重円管形状ではエマルジョンに遷移する条件では時間が経過すると全面エマルジョンに達するが, テーパー形状では回転数に依存する高さまでしかエマルジョンは下降しない条件が存在することが明らかとなった．こうした油水流動の工夫より高い理論段数(20～40段以上)が得られた．
(2)D2EHPAに抽出速度の速いYと抽出平衡定数は大きいが抽出速度の遅いFeを用いて共抽出試験を行った．本抽出器では非平衡状態で抽出が進むことから、抽出平衡よりも抽出速度のが抽出性能に大きく影響し、高選択的なYの抽出が観察された．
(3)硝酸によるD2EHPA-Zn系の連続逆抽出試験を行った。酸使用量の少ない効率的な連続逆抽出が観察された．剥離液（酸）の使用量ならびに酸濃度を低減化が可能である．本抽出系では, 完全逆抽出に必要な硝酸濃度を20 %に削減することができた．正抽出で多段の理論段を伴うテーパー形状のような流路形状の工夫より, 逆抽出に必要な剥離液(酸）使用量の更なる低減化が可能であった．
(4)テーパー形状の抽出装置を用いてD2EHPA-Nd/Sm/Eu/Gd/Dy連続分離試験を行った。抽出平衡定数の大きいDyでは、テーラー渦による逆混合効果の影響で抽出率が頭打ちになる傾向が見られた、抽出平衡定数が大きくない他のLnでは, 高い理論段数の形成が観察された．スクラビング試薬の添加など多成分抽出操作では一般的に必要な工夫をしなくてもテーパー形状など流路形状を工夫するだけで抽出システムの高度化が十分可能であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
装置形状を変えることで予想以上に連続抽出性能を向上させることができた。装置形状を工夫してエマルジョン形成を装置の一部で行わせることにより、エントレイメントの発生を大幅に抑制し、大きな抽出理論段の形成を可能にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度と26年度で基本的な連続抽出・逆抽出特性を把握した。27年度（最終年）では本抽出装置の核種分離への適用性を論議する。
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