Hydrogen and water vapor adsorption properties on cation-exchanged mordenite for use to a tritium recovery system

トリチウム回収システムに用いるカチオン交換したモルデナイトの水素及び水蒸気の吸着特性

河村 繕範; 枝尾 祐希; 岩井 保則; 林 巧; 山西 敏彦

Kawamura, Yoshinori; Edao, Yuki; Iwai, Yasunori; Hayashi, Takumi; Yamanishi, Toshihiko

吸着や同位体交換反応プロセスを用いたトリチウム回収システムが、固体増殖ブランケットのトリチウム回収システムとして提案されている。ゼオライトは吸着材や交換反応触媒の担体として用いられるが、カチオンを交換することで容易に性質を変えることができる。本研究では、モルデナイト型ゼオライトのカチオンを遷移金属イオンで交換した試料について、77Kでの水素同位体吸着量、298Kでの水蒸気吸着量について調べた。Ag-モルデナイトが低圧部においてかなり大きな水素同位体の吸着容量を持つこと、水蒸気吸着容量はカチオン交換の影響が水素同位体吸着ほど大きくないことがわかった。Ag-モルデナイトを用いると、トリチウム回収システムの低温吸着カラムの容量を大幅に低減できる可能性がある。

Tritium recovery system using adsorption or catalytic isotope exchange has already been proposed for a solid breeding blanket system of a nuclear fusion reactor. Synthetic zeolite is often used as an adsorbent or a substrate of chemical exchange catalyst. And, it is well known that its properties are changed easily by exchanging their cations. So, in this work, adsorption capacities of hydrogen isotope and water vapor on cation-exchanged mordenite with transition metal ion were investigated. Ag ion-exchanged mordenite (Ag-MOR) has indicated considerably large hydrogen adsorption capacity in lower pressure range at 77 K. And, adsorption capacity of water vapor did not so vary with exchaned cation in comparison with hydrogen adsorption. The discussion from the viewpoint of adsorption rate is still remaining, but more compact cryosorption column for tritium recovery system is possible to design if Ag-MOR is adopted.