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金属粒子を充填した間欠向流型水素同位体分離装置の試作研究

研究課題

研究課題/領域番号 07558190
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 核融合学
研究機関九州大学

研究代表者

深田 智  九州大学, 工学部, 助手 (50117230)

研究分担者 西川 正史  九州大学, 工学部, 教授 (90026229)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード同位体分離 / 水素同位体 / 水素吸蔵合金 / パラジウム / ランタン合金 / トリチウム / 充填層
研究概要

本研究ではまず、当該研究遂行のための二塔式水素同位体分離装置を試作し、実験と解析を通して以下の知見を得た。
(1)二塔への水素同位体分離充填材として、PdとLaNi_<4.7>Al_<0.3>が同位体分離係数、同位体交換反応速度定数、水素同位体平衡圧力の点で現在のところ最適であると分かった。単位理論段高さは、PdとLaNi_<4.7>Al_<0.3>ともに0.7cmであった。
(2)Pd一塔を用いた置換クロマトグラフィで、水素重水素混合ガスから100%の重水素に濃縮することをに成功した。この方法は間欠操作を必要とし、連続分離は難しいが、金属水素化物を用いた同位体分離の可能性を実証した。
(3)求めたPdの水素同位体交換速度から、273K以下でβ相拡散律速、273K以上で細孔内拡散律速、同様にLaNi_<4.7>Al_<0.3>では、表面の凝結Ni層における同位体交換反応律速であることを確認した。
(4)二塔式分離システムの操作を段モデルを用いて解析し、例えば、100段の分離塔で100回程度の吸蔵脱離サイクルによって定常状態を得ることができることが分かった。
(5)脱離時間の点から、吸蔵と脱離の流れの向きを逆転させた逆洗浄パ-ジがよりすぐれていることが分かった。
(6)全環流条件で水素重水素の二成分を分離する実験をおこない、LaNi_<4.7>Al_<0.3>塔に重水素の濃縮が生じていることを確認し、本プロセスの有効性を様々な面から実証した。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] 深田智 他: "Hydrogen isotope separation based on isotopic exchange in palladium bed" Fusion Technology. 28. 608-613 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 深田智 他: "Applications of metal hydrides to hydrogen storage and isotope separation processes in a fuel cycle of a fusion reactor" Proceedings of the third Korea-Japan Joint Symposium '95 on Hydrogen Energy. 161-170 (1995)

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  • [文献書誌] 深田智 他.: "Hydrogen isotope separation by displacement chromatography with palladium" Journal of Nuclear Science and Technology. 32. 556-564 (1995)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Isotope separation factor and isotopic exchange rate between hydrogen and deuterium of palladium" Journal of Nuclear Materials. 226. 311-318 (1995)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Effect of nitrogen on hydrogen absorption in titanium particle beds" Journal of Nuclear Materials. 218. 339-347 (1995)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Empirical expression for the pressure-composition-temperature curve of the Zr_2Fe-deuterium system" Journal of Alloys and Compounds. 234. L7-L10 (1996)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Recovery of hydrogen isotopes from inert gas mixtures with a titanium particle bed" International Journal of Hydrogen Energy. 21. 741-747 (1996)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Hydrogen isotope separation with a twin-column system of metal particle beds" 水素エネルギシステム. 22. (1997)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Hydrogen isotope separation with palladium particle bed" Fusion Engineering and Design. (1997)

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  • [文献書誌] 深田智 他: "Recovery of low-concentration hydrogen from different gas streams with Zr_2Fe particle beds" Fusion Engineering and Design. (1997)

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  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Hydrogen isotope separation based on isotopic exchange in palladium bed" Fusion Technology. Vol.28. 608-613 (1995)

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  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Applications of metal hydrides to hydrogen storage and isotope separation processes in a fuel cycle of a fusion reactor" Proceedings of the third Korea-Japan Joint Symposium '95 on Hydrogen Energy. 161-170 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Hydrogen isotope separation by displacement chromatography with palladium" Journal of Nuclear Science and Technology. Vol.32. 556-564 (1995)

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  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Isotope separation factor and isotopic exchange rate between hydrogen and deuterium of palladium" Journal of Nuclear Materials. Vol.226. 311-318 (1995)

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  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Effect of nitrogen on hydrogen absorption in titanium particle beds" Journal of Nuclear Materials. Vol.218. 339-347 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Empirical expression for the pressure-composition-temperature curve of the Zr_2Fe-deuterium system" Journal of Alloys and Compounds. Vol.234. L7-L10 (1996)

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  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Recovery of hydrogen isotopes from inert gas mixtures with a titanium particle bed" International Journal of Hydrogen Energy. Vol.21. 741-747 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Hydrogen isotope separation with a twin-column system of metal particle beds" Journal of the Hydrogen Energy Systems Society of Japan. Vol.22 (in printing). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Hydrogen isotope separation with palladium particle bed" Fusion Engineering and Design. Vol.22 (in printing). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Recovery of low-concentration hydrogen from different gas streams with Zr_2Fe particle beds" Fusion Engineering and Design. Vol.22 (in printing). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Empirical expression for the pressure-composition-temperature curve of the Zr_2Fe-deuterium system" Journal of Alloys and Compounds. 234. L7-L10 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Recovery of hydrogen isotopes from inert gas mixtures with a titanium particle bed" International Journal of Hydrogen Energy. 21. 741-747 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 深田智 他: "二塔式金属水素化物充填層を用いた水素同位体の分離" 水素エネルギーシステム. 22. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada et al.: "Hydrogen isotope separation with palladium particle bed" Fusion Engineering and Design. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Recovery of low-concentration hydrogen from different gas streams with Zr_2Fe particle beds" Fusion Engineering and Design. (1997)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Hydrogen isotope separation based on isotopic exchange in palladium bed" Fusion Technology. 28. 608-613 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Applications of metal hydrides to hydrogen storage and isotope separation processes in a fuel cycle of a fusion reactor" Proceedings of the 3rd Korea-Japan Joint Symposium'95 on Hydrogen Energy. 161-170 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Hydrogen isotope separation by displacement chromatography with palladium" Journal of Nuclear Science and Technology. 32. 556-564 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Isotope separation factor and isotopic exchange rate between bydrogen and deuterium of palladium" Journal of Nuclear Materials. 226. 311-318 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fukada: "Effect of nitrogen on hydrogen absorption in titanium particle beds" Journal of Nuclear Materials. 218. 339-347 (1995)

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      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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