| 研究課題/領域番号 |
18K05497
|
|---|
| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
|---|
研究代表者 |
高山 定次 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40435516)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | トリチウム / 前処理 / マイクロ波 |
|---|
| 研究実績の概要 |
トリチウムは低エネルギーβ線を放出する水素の放射性同位体であり、経口摂取による内部被ばくに関与する重要な放射性核種の一つであるが、分析前処理法が煩雑かつ長時間を要するため、その測定データは福島第一原子力発電所事故以降も十分とは言えないのが現状である。この前処理とは、試料中の水分の乾燥と有機物を燃焼・灰化する工程である。これまでに有機物や水分に対するマイクロ波の良好な発熱特性に着目し、電子レンジ型のマイクロ波炉で乾燥と燃焼・灰化まで行ったが、部分的な乾燥や燃焼と言った課題が明らかになった。その解決策として、マイクロ波の出力制御と電磁界分布の最適化に考えが至った。本研究では、マイクロ波出力の制御及び電磁界分布を最適化することで回収効率を向上させ迅速化を目指している。
これまでに、細長型のマイクロ波加熱炉で、これまでに指標植物として燃焼法による分析データがある松葉（含水率：約60%）を用いた実験でを行ってきた。一連の実験で、マイクロ波加熱炉のガスの下流側には酸化触媒と赤外線加熱炉を配置することで、燃焼で発生する有機物ガスを酸化し、回収する水分に低分子有機物が含まれないように二酸化炭素と水分に分解できた。
本年度は、マイクロ波の出力制御法の検証を行った。水分の多い食品の乾燥を想定して水の蒸留実験を行い、パルス制御の場合には突沸などの問題があり一定出力の方が適していることが判明した。燃焼実験でも燃焼を継続させるためには一定出力の方が適していた。また、食品の燃焼条件の検証のために、アルファー米の熱分析の測定を行い、これまでの実験に用いてきた松葉とほぼ同じ条件であることを確かめた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は、マイクロ波の出力制御法の検証を行った。水分の多い食品の乾燥を想定して水の蒸留実験を行い、パルス制御の場合には突沸などの問題があり一定出力の方が適していることが判明した。燃焼実験でも燃焼を継続させるためには一定出力の方が適していた。また、食品の燃焼条件の検証のために、アルファー米の熱分析の測定を行い、これまでの実験に用いてきた松葉とほぼ同じ条件であることを確かられた。
しかし、水分の多い食品の場合には、１年目に用いた細長型マイクロ波加熱炉では適さないことが判明した。そのため、マイクロ波炉のさらなる検討が必要となったため、やや遅れているとした。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本研究は、マイクロ波の２つの研究要素に着目して、迅速・簡便な前処理による新規な食品中トリチウム処理手法の開発を目指している。一つ目は、マイクロ波は電界と磁界で構成されるので、その電界及び磁界の最適利用法の確立である。電子レンジ型の加熱装置はマイクロ波が均一になるように設計されている半面、電界エネルギー密度が小さく、エネルギー効率の点では改善の余地が残っている。そこで初年度には、マイクロ波の導入方法とアンテナ構造の導入により、電界を一部に集中させ、標準試料である松葉を用いて乾燥・灰化処理の実験に成功した。
二つ目の要素が、マイクロ波出力制御法の最適化である。マイクロ波出力制御には、一定出力制御とパルス制御の制御方法があり、初年度に成功した電界集中方法にプラスして、乾燥過程と灰化過程でのマイクロ波制御方の検証を行い、一定出力の方が適しているとの結論に至った。最終年度には、実際に食品を用いて前処理を行い、乾燥過程で発生する水分の回収や、灰化過程で発生する廃ガスから水素を水として回収するシステムを組み合わせ、開発した測定装置の妥当性の評価を行う。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
マイクロ波炉の再検討が必要となったため、次年度に検討結果を踏まえて実験を行う予定である。
|
