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2014 年度 実施状況報告書

大量トリチウム水濃縮処理の実現に向けた規則充填型疎水性触媒の創製に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420894
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

岩井 保則  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門 六ヶ所核融合研究所, 研究主幹 (70354610)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードトリチウム / 触媒・化学プロセス / プラズマ・核融合 / 化学工学 / 原子力エネルギー
研究実績の概要

核融合プラントで発生する大量の高濃度トリチウム水を濃縮・ガス化処理してトリチウムガスを燃料として再利用するトリチウムリサイクル技術の開発は燃料循環システムの確立とトリチウム安全性から必須の課題である。しかし特殊な疎水性白金触媒を用いて高濃度トリチウム水を濃縮処理する触媒充填塔の大型化は、粒状の疎水性白金触媒を充填した触媒塔では塔内の均一な水分散が図れない為、現時点で見通せていない。本研究では良好な水分散性が得られる商用規則充填物をベースに、既に特許を取得している表面疎水化技術と疎水性表面に貴金属を担持させる技術を組み合わせ、規則充填物の疎水性触媒化を実現する新たな技術の開発を目的とする。
今年度はトリチウム水濃縮処理を模擬する実験設備の整備を実施し、前年度から培ってきた無機物質をベースに疎水化処理を施すという新たな触媒作製法をベースにトリチウム水処理に向けた触媒製造パラメーターの最適化を進めた。その結果、粒子径などのパラメーターを最適化した粒状疎水性白金触媒は、新型転換炉ふげんの重水精製設備に使用された高分子系疎水性白金触媒の約1.3倍に相当する高い交換効率を達成することを確認した。また核融合トリチウム水処理システムの目標の耐放射線性の目安となる530kGyの放射線照射に対して性能劣化がないこと、また通常使用される温度の70℃を大きく上回る600℃超の耐熱性確保にも成功し、これまでの放射線に対する脆化や耐熱性に関する課題を解決した。この結果は2015年1月にプレス発表を行い茨城新聞の1面トップ記事になるなど9媒体に掲載されるとともに、一般化学雑誌などにも今後特集が組まれる予定となっている。また開発に製造した粒状疎水性触媒技術を基に良好な水分散性能を有する規則充填物をまるごと疎水性触媒化する技術の検討を進め、その試作に成功した。

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

おおむね当初計画を若干上回るペースで研究は進捗しており、良好な水分散性能を有する規則充填物をまるごと疎水性触媒化するところまでを成功させており、最終年度に向けた取り組みの一部を前倒しでクリアしている。またここまでの取り組みをプレス発表するなど成果の社会への発信についても積極的に実施できており、新聞に取り上げられるなど想定以上の高い反響を得ている。

今後の研究の推進方策

研究実績の概要にも記したとおり、当初の最終目標である良好な水分散性能を有する規則充填物の疎水性触媒化物によるトリチウム水濃縮処理の効率向上につき早期の実験検証にむけて準備を加速させる。また、ここまでの取り組み・成果を一般化学誌等にて発表するなど成果の社会への発信についても積極的に実施していく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち謝辞記載あり 3件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Upgrade in catalytic activity of hydrophobic platinum catalysts by irradiation with electron beams2015

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 90 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2015.03.024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] HYDROPHIBIC PLATINUM HONEYCOMB CATALYST TO BE USED FOR TRITIUM OXIDATION REACTORS2015

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI, Hitoshi KUBO, Yusuke OHSHIMA, Hiroshi NOGUCHI, Yuki EDAO, Junichi TANIUCHI
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 68 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrophobic Pt catalyst for combustion of hydrogen isotopes at low temperatures2014

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI, Hitoshi KUBO, Katsumi SATO, Yusuke OHSHIMA, Hiroshi NOGUCHI, Junichi TANIUCHI
    • 雑誌名

      Proceeding of 7th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT-7)

      巻: USB Flash Drive ページ: GP3119

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] HYDROPHIBIC PLATINUM HONEYCOMB CATALYST TO BE USED FOR TRITIUM OXIDATION REACTORS2014

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI, Hitoshi KUBO, Yusuke OHSHIMA, Hiroshi NOGUCHI, Yuki EDAO, Junichi TANIUCHI
    • 学会等名
      21st Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy (TOFE2014)
    • 発表場所
      Anaheim (USA)
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-13
  • [学会発表] Upgrade in catalytic activity of hydrophobic platinum catalysts by irradiation with electron beams2014

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI
    • 学会等名
      28th Symposium on Fusion Technology (SOFT2014)
    • 発表場所
      San Sebastian (Spain)
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-10-03
  • [学会発表] 疎水性白金触媒の電子線照射によるトリチウム酸化活性の向上2014

    • 著者名/発表者名
      岩井保則
    • 学会等名
      日本原子力学会 2014年秋の大会
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス(京都市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
  • [学会発表] Hydrophobic Pt catalyst for combustion of hydrogen isotopes at low temperatures2014

    • 著者名/発表者名
      Yasunori IWAI, Hitoshi KUBO, Katsumi SATO, Yusuke OHSHIMA, Hiroshi NOGUCHI, Junichi TANIUCHI
    • 学会等名
      7th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT-7)
    • 発表場所
      Kyoto TERRSA (京都市)
    • 年月日
      2014-06-01 – 2014-06-06
  • [備考] 核融合炉でトリチウムを効率的に回収するための新たな触媒開発に成功

    • URL

      http://www.jaea.go.jp/02/press2014/p15010801/

  • [産業財産権] 水素燃焼触媒及びその製造方法並びに水素燃焼方法2015

    • 発明者名
      岩井保則、佐藤克美、大嶋優輔、久保仁志、野口宏史、谷内淳一
    • 権利者名
      岩井保則、佐藤克美、大嶋優輔、久保仁志、野口宏史、谷内淳一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2015/058787
    • 出願年月日
      2015-03-23
    • 外国
  • [産業財産権] 水-水素交換反応用触媒及びその製造方法、並びに、水-水素交換反応装置2014

    • 発明者名
      岩井保則、大嶋優輔、久保仁志、野口宏史、谷内淳一
    • 権利者名
      岩井保則、大嶋優輔、久保仁志、野口宏史、谷内淳一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-180755
    • 出願年月日
      2014-09-05

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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