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

• 研究課題/領域番号: 25289352
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 竹下 健二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (80282870)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2013年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
• キーワード: 抽出 / 連続抽出 / 向流操作 / テーラー渦 / 油水分散 / 多段抽出 / エマルジョン / 界面活性 / 抽出装置 / 遠心抽出装置 / 連続多段抽出 / 分離プロセス / 油水向流 / 核種分離 / 装置形状 / 逆抽出 / 協同抽出

研究成果の概要

使用済み核燃料中の希土類・白金族元素といった有価金属の高効率抽出分離を目指してテーラー渦誘起型液々向流遠心抽出器の高度化研究を実施し以下の知見と結果を得た。①本抽出器一台でミキサセトラ複数台分の性能発現を確認、②多段化挙動に及ぼす諸因子(運転条件、溶液条件、回転内筒の濡れ性等)の影響を分散流動解析、抽出実験と抽出速度計測で解明、③分離に及ぼす抽出速度の影響を解明し、抽出速度が遅く分散性が悪い系でも少量の試薬添加で多段化を達成、④連続逆抽出の成立性を確認、⑤得られた知見を総合し、テーパー状流動場で良好な分散流動と高い理論段形成を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Synergistic extraction of lanthanides in a liquid-liquid countercurrent centrifugal extractor (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Nakase, Yuji Sasaki, Kenji Takeshita
  • 雑誌名: Separation Science and Technology 巻: 49 号: 16 ページ: 2478-2484
  • DOI: 10.1080/01496395.2014.937814
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-staging for extraction of cesium from nitric acid by a single liquid -liquid countercurrent centrifugal extractor with Taylor vortices (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nakase, H.Kinuhata and K.Takeshita,
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 50 号: 11 ページ: 1089-1098
  • DOI: 10.1080/00223131.2013.835248
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-performance extraction operation using emulsion flow protected by surfactants in a liqui; liquid countercurrent centrifugal extractor (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nakase, H.Rokkaku and K.Takeshita
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 50 号: 7 ページ: 723-730
  • DOI: 10.1080/00223131.2013.799399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between oil-water flow and extraction performance in liquid-liquid counter-current centrifugal extractors with Taylor vortices (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nakase and K.Takeshita
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 50 号: 3 ページ: 288-294
  • DOI: 10.1080/00223131.2013.772445
  • 査読あり
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器による希土類元素の多成分抽出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹下 健二、中瀬正彦
  • 学会等名: 化学工学会 第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器における分離段評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹下健二、中瀬正彦
  • 学会等名: 化学工学会 第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器を用いたMo の分離プロセスの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松澤侑人, 竹下健二
  • 学会等名: 日本原子力学会 2015年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学（茨城県日立市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器を用いた D2EHPA によるY/Fe およびY/Ho の連続抽出分離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松澤侑人, 小薗俊介, 竹下健二
  • 学会等名: 日本溶媒抽出学会 第33回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: ホテルプラザ神戸（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-11
• [学会発表] テーラ渦誘起型液々向流抽出器における多成分連続離 テーラ渦誘起型液々向流抽出器における多成分連続離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松澤侑人, 竹下健二
  • 学会等名: 日本原子力学会 2014年秋の大会
  • 発表場所: 東京都市大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器の多段抽出挙動に及ぼす流路形状の効果 (1)分散流動と単成分抽出挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松澤侑人, 中瀬正彦,竹下健二,田中幹也
  • 学会等名: 日本原子力学会 2014春の大会
  • 発表場所: 東京都市大学（日本）
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器の多段抽出挙動に及ぼす流路形状の効果 (2) 多化学種抽出分離挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中瀬正彦, 松澤侑人, 竹下健二, 田中幹也
  • 学会等名: 日本原子力学会 2014春の大会
  • 発表場所: 東京都市大学（日本）
• [学会発表] Continuous back extraction operation by a single liquid-liquid centrifugal extractor (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nakase and K.Takeshita
  • 学会等名: GLOBAL2013
  • 発表場所: Salt Lake City（米国）
• [学会発表] Continuous mutual separation of lanthanides based on the difference in extraction rates by a liquid-liquid centrifugal extractor with Taylor vortices (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nakase, M.Tanaka and K.Takeshita
  • 学会等名: The Forth International Symposium on Innovative Nuclear Systems
  • 発表場所: 東京工業大学（日本）
• [学会発表] テーラー渦誘起型遠心抽出器を用いた多種金属連続相互分離に及ぼす添加試薬の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中瀬正彦, 佐々木祐二, 竹下健二
  • 学会等名: 日本原子力学会 2013秋の大会
  • 発表場所: 八戸工業大学（日本）
• [学会発表] 様々な幾何体系の液々向流型遠心抽出器内油水分散流動解析とダイナミック可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中瀬正彦, 竹下健二
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2013
  • 発表場所: 信州大学（日本）
• [備考] http://www.lane.iir.titech.ac.jp/~takeshita/
• [備考] http://www.ssr.titech.ac.jp/nfcycle/
• [備考] 竹下研究室
  • URL: http://www.nr.titech.ac.jp/~takeshita/
• [備考] 竹下研究室
  • URL: http://www.nr.titech.ac.jp/~takeshita/