Energy production from radioactive waste

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21870
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: Tsutsumiuchi Kaname 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 Final Research Achievements

In this study, we studied the radiolysis of water in the presence of iron oxide nanoparticles (IONPs). We expected that IONPs contributed to H2 production; however, IONPs preferred reduction of FeIII to FeII under high concentration of IONPs in water. Additionally, we found that the hydrogen peroxide was produced simultaneously. So, we applied this chemistry to electricity generation. An electrochemical cell using iron oxide particles (IOPs) showed microwatt output when the IOPs were attracted to an electrode side by a magnet after irradiation with 60Co γ-rays.

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義は、これまで実用的な発電には全く利用されていなかったγ線から電力が取り出せたことにある。放射性物質から発せられるγ線は本来 E = hνに相当するエネルギーを持っている。太陽光発電ではソーラーパネルを用いて太陽光のエネルギーから電気を取り出しているが、太陽光より100から100,000倍も高い周波数をもつγ線から電力としてエネルギーを取り出すデバイスはこれまでに1例も報告されていない。この発見はこれまで原子力発電の負の遺産といわれていた使用済み核燃料が我々の生活を支えるエネルギー源として利用できることを意味しており、社会的意義は極めて大きい。