| 研究課題/領域番号 |
19K03791
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
杉山 貴彦 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90353440)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | リチウム６ / 同位体分離 / 置換クロマトグラフィー / 大環状化合物 / ブランケット / 吸着材 / コアシェル型吸着剤 / 数値シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合ブランケット材である高濃縮リチウム6の生産に適した分取クロマトグラフィーシステムを開発する．粒径が数μmの極小コアシェル型シリカビーズを担体として，これに大環状化合物を添着して高性能吸着材を新規に開発する．この吸着材を充填したカラムは，必要なカラムの長さが従来に比べて3～4桁と大幅に小さくなることが予想され，物質移動の律速段階が粒内拡散から軸方向分散に変わる．これにより，運転条件の最適化と合わせて，これまでになく高い生産性を実現し得る．単なる高性能吸着材の作製にとどまらず，同位体材料の大量製造方法としてスケールアップ可能な，分取クロマトグラフィーシステムを開発する．
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| 研究成果の概要 |
核融合ブランケット材である高濃縮6Liの生産に適した分取クロマトグラフィーシステムの開発を目的とした．粒径が5 μmの多孔質シリカビーズを担体として大環状化合物を固定化した新奇吸着材の調製に取り組んだ．期間内に完成には到らなかったが，主要工程である樹脂の合成に成功し，また，低湿度で安全な調製環境が整備され，新奇吸着材の実現性が高まった．供給と抜き出しが間欠的に行われる置換クロマトグラフィー法による高濃縮6Li生産プロセスのシミュレーションコードを整備し，供給抜き出しの割合と濃縮流の割合が分離性能に及ぼす影響を評価した．また，年間100 tの生産プラントに必要なクロマトカラムの規模を評価した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的な特色としては，置換クロマトグラフィーカラム内の複雑な物質移動現象及び，間欠生産となるプロセスの性質が，理論解析ならびに数値シミュレーションを通して明かになったことである．また，核融合炉工学の発展に寄与するものである．さらに，分離対象によって適切な環径の大環状化合物を用いることにより，リチウム同位体のみならず，様々な同位体の濃縮に応用できると考えられるため，同位体比調整材料を製造し利用する新たな産業の創設という将来性が見込める．
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