2022 Fiscal Year Annual Research Report
Energy production from radioactive waste
| Project/Area Number |
20K21870
|
|---|
| Research Institution | Chubu University |
|---|
Principal Investigator |
堤内 要 中部大学, 応用生物学部, 教授 (50329851)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
室屋 裕佐 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40334320)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| Keywords | 使用済み核燃料 / 放射線分解 / 酸化鉄ナノ粒子 / エネルギー生産 / 放射性廃棄物 / 浄化 / 選択的捕捉 / 磁気分離 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、粒子径5 nmまでの酸化鉄ナノ粒子（IONP）を調製し、これらの水分散液に60Coからの放射線を照射することで、IONP中の三価鉄（FeIII）が二価鉄（FeII）に還元することを見出した。この現象を詳細に解析したところ、放射線による電離作用で生成した電子をIONPのFeIIIが受け取り、FeIIに変換したことを突き止め、それと同時に、系中に過酸化水素などの物質が生成することも明らかにした。
この知見は本研究の当初計画とは異なるものであったが、水分子から電離した電子をIONPに取り込ませ、磁気分離して電極に繋げば起電力を生み出せるのではないかと発想を転換し、実験を行った。その結果、確かに起電力を得ることができ、また、放電試験ではμWオーダーの出力を確認することができた。ゆえに、「発電方法及び発電システム」に関する特許申請を行った。
本研究ではこの特許を国際特許とするべく、更なる実験を進めた。発電効率をより高くするためには、起電力を得るための電気化学セルの構造を改良する必要があると判断し、その設計についての検討を行った。我々は、放射線照射部分と発電部分を分離し、フロー系で繋いだシステムについて、発電部分の構造は『レドックス・フロー電池』を参考にすべきと判断し、そのプロトタイプを試作した。放射線を照射する代わりに、過酸化水素を添加した実験を行った結果、当初の電気化学セルでは過酸化水素の添加量に対する電子回収率が0.5％であったのに対し、改良型では20％まで高めることができた。
一方、本研究では、酸化鉄粒子（IOP）の表面にエチレンジアミン四酢酸(EDTA)やポリアミドアミンデンドリマー(PAMAM)などを導入したIOPを調製し、水中のCsやSrの吸着除去能力の評価を行った。驚いたことに、水中のCsやSrの除去に最も有効であったのは、何も被覆していないIOPであった。
|
