| 研究課題/領域番号 |
21K04743
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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26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2022-2023)
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2021) |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | レーザー光還元 / レーザー誘起絶縁破壊分光 / 貴金属ナノ粒子 / 黄金属ナノ粒子 / 光捕捉効果 / 貴金属回収 / 光還元 / 光捕捉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、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に、フロー式への展開を考慮し、その場での残存濃度分析へのレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)法適用によるAu及びPtの検出下限を評価するとともに、非接触での微粒子の光捕捉操作系についての製作および動作確認を実施した。特に、貴金属の溶存元素濃度その場分析としてLIBS計測を行い、Au及びPtともにNd:YAGパルスレーザー波長532nmが最も計測に適していることを見出した。その結果、これらの元素について分析定量下限値が10ppm以下となることが判明し、回収方法及び装置に関しての特許を取得した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。本技術は、パルスレーザー光による光還元凝集を利用しているが、最も大きな特長はレーザー光を集光することなく短時間で凝集が可能であり、平行光を拡大することで、より大きな反応領域を確保して微粒子を分散できることにある。このバルク液中で微粒子を光捕捉操作により空間制御できれば、レーザーその場分析技術と組み合わせて大量のフロー式貴金属回収系の構築につながると考える。また空間を利用してレーザー誘起ボトムアップ型３次元ナノ構造体の創製も可能であり、新たな基礎的研究領域の開拓だけでなく産業応用への展開が期待できる。
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