Adsorption capacity of hydrogen isotopes on mordenite

モルデナイトの水素同位体吸着容量

河村 繕範; 大西 祥広*; 奥野 健二*; 山西 敏彦

Kawamura, Yoshinori; Onishi, Yoshihiro*; Okuno, Kenji*; Yamanishi, Toshihiko

核融合炉では、システムの運転制御の安全性の観点からトリチウムを含む水素同位体のモニタリングが必要であり、水素同位体分析測定技術の開発は重要課題である。低温ガスクロマトグラフは水素同位体分析方法の一つであるが、液体窒素を用いるため分析時間が長く、取り回しも困難である。比較的高い温度で十分な分離性能を示すカラム材の開発は解決方法の一つである。モレキュラーシーブ5Aのような合成ゼオライトは分離カラムの候補材料で、結晶構造はシリカとアルミナの比率や陽イオンの種類などに左右される。もし水素同位体吸着特性に影響する因子がわかれば、分離カラムに適したゼオライトの開発も可能になる。そこで本研究ではモルデナイト型、及びY型ゼオライトの軽水素及び重水素の吸着等温線を調べた。吸着等温線は2種類のラングミュア式の和で表すことができ、モルデナイト単位重量あたりの水素吸着量はモレキュラーシーブ5Aより大きくなった。

In a fusion reactor system, a monitoring of hydrogen isotopes including tritium is necessary from the viewpoint of safety control. A gas chromatography using a cryogenic separation column is one of the methods for hydrogen isotope analysis. However, use of a refrigerant such as liquid nitrogen is a cause of long analysis time and is not suitable for easy installation. The development of the column material having separation capability at fairly high temperature is one of the solutions for these weak points. Synthesis zeolite such as molecular sieve 5A is a probable candidate. If the factor effected to the hydrogen adsorption property of the synthesis zeolite is clarified, it may lead to the development of the new zeolite optimized to the separation column. So, in this work, adsorption isotherms of hydrogen and deuterium for mordenite were investigated. The amount of adsorption per unit weight was larger than that of molecular sieve 5A.