| 研究課題/領域番号 |
21H01071
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
金 宰煥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 ブランケット研究開発部, 主幹研究員 (80613611)
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| 研究分担者 |
中道 勝 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 ブランケット研究開発部, グループリーダー (60343927)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | リサイクル / 核融合炉 / 溶解挙動 / Li2TiO3微小球 / Be微小球 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、化学処理とマイクロ波加熱の複合化することによる低温Be精製技術に基づき、核融合炉原型炉における主要金属のリサイクル技術に応用し、核融合原型炉の設計・材料開発に適した使用済み金属材料のリサイクル技術を創成することを目的とする。
当該年度には、核融合炉における主要機器の主要金属であるFe模擬試料、Be微小球試料、Fe-Be接合試料、Li2TiO3微小球等の溶解性評価試験を実施した。先ず、Fe-Be接合試料、Fe模擬試料、そしてBe微小球試料の溶解性評価試験を実施し、Fe-Be溶接部における反応層からのBeのリサイクル技術検討を行った。その結果、Fe模擬試料の溶解度は低く、Beの溶解度のみが高い溶解性最適化条件を導き出し、Be化合物である溶接部のリサイクルができる見通しを得られた。次は、トリチウム増殖機能材であるLi2TiO3微小球の溶解性評価試験及びリサイクル技術検討については、塩酸濃度、処理温度、処理時間等により溶解挙動を調べることにより、本反応においては一次反応の表面化学反応が律速で起きることと、その反応の見かけ活性化エネルギーが52.78ｋJ/molであることを明らかにした。更に、全溶解溶条件の探索結果から、酸によるLi2TiO3微小球の全溶解溶液を作製し、86％の回収率で原料であるLi2CO3を精製することができる高効率、且つ安価な新リサイクルプロセスを確立することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の進捗状況について、おおむね順調に進展している。マイクロ波加熱効果を実証するため、圧力容器の外部加熱による加熱比較研究を予定していたが、容器の購入は済ませたが、既存の加熱装置の不具合により、実証試験ができなかった。今年度には、リボンヒーターを購入し、加熱比較試験を遂行するため、試験準備を進めている。加速的に遂行することによって、研究課題の遅れを挽回し、マイクロ波加熱効果を明らかにする。また、購入が困難であった主要機器からの主要金属であるタングステンブロック材と、超伝導体Nb試料に関しては、代替材の入手が見込まれることから、迅速に進めていく予定である。令和3年度には、投稿論文1報の掲載済み、投稿論文1報の投稿中、国内発表件数2件などの成果を挙げっている。令和4年度には、少し遅れている研究課題を迅速に遂行するとともに、今年度に計画していた研究課題については、遅れが生じないように着実に進めていく。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題の今後の推進対策として、令和3年度（1年目）からの溶解性評価試験を継続しながら、装置の不具合で実施できなかったマイクロ波加熱と外部加熱との比較研究については、リボンヒーター等の代替熱源を用いて迅速に実施する計画である。また、分析用標準サンプルとして、放射性核種であるもの（Mo、Tc、Nb、Ni、Mn、Os、Cl、Re、Ta、Co、W）の中、入手不可な（Tc、Os）以外には、購入済みであるが、始発原料の購入が困難なものに関しては、引き続き、入手先の探索を継続する。また、表面観察、表面分析、表面の化学・電子状態を調べる装置（XPSとEPMA）について、共用装置になるため、マシンタイムを確認しながら、柔軟に進めていく計画である。
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