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Application of pressure swing adsorption to water detritiation process

気相吸着法のトリチウム水処理プロセスへの適用

岩井 保則; 山西 敏彦; 西 正孝; 鈴木 優*; 栗田 晃一*; 島崎 正則*

Iwai, Yasunori; Yamanishi, Toshihiko; Nishi, Masataka; Suzuki, Yutaka*; Kurita, Koichi*; Shimazaki, Masanori*

核融合発電プラントに向けた新たな水処理プロセスとして気相吸着法に着目した。気相吸着法は同位体分離機能と迅速な脱水機能を有する新たなトリチウム処理プロセスとして、また大量のトリチウム水処理に対する第一段階のシステムとしての適用が期待される。NaXゼオライト吸着剤を用いた吸・脱着実験を実施した。気相吸着法における水分吸着剤候補であるNaXゼオライトのトリチウム水分離機能について、明確にH$$_{2}$$OとHTOで破過時間が異なることが観察された。よって、その差を利用してトリチウム濃縮水とトリチウム減損水に分離することが可能であることを実証した。迅速な脱水は減圧とパージガスの流通により達成される。減圧により脱着した水蒸気はその一部分がパージガスにより系外に移送されるが、残りは吸着材に再吸着する。再吸着した水分は拡散により徐々に脱着する。高脱着率を得るには吸着時と脱着時の圧力差を大きくすることが有効であることを確認した。また十分な水蒸気保持容量を持つパージガスを流すことが高い脱着率の確保に必須であることを明らかとした。

Pressure swing adsorption has been studied as a new water processing method for a future fusion power plant which will have a large amount of tritiated water to be processed. A series of adsorption and dehydration experiments was carried out for a typical adsorbent of NaX zeolite and it was clearly observed that break through time differs in H$$_{2}$$O and HTO, that is, it is certain that NaX zeolite can separate into the tritium concentrated water and the tritium reduced water. The quick dehydration is attained by decompression and purge gas flowing. It was observed that a part of the water released by decompression was transferred by the purge gas, and the rest water was adsorbed on the adsorbent again and was gradually released by the diffusion. It is demonstrated that enlargement of pressure difference between adsorption and dehydration is effective to obtain high dehydration ratio. Furthermore, it was also verified that enough vapor removal capacity of purge gas is quite necessary to obtain high dehydration ratio.

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分野:Nuclear Science & Technology

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