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Nickel oxide powder synthesis from aqueous solution of nickel nitrate hexahydrate by a microwave denitration method

マイクロ波脱硝法による硝酸ニッケル六水和物水溶液から酸化ニッケル粉末の合成

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 有満 直樹*; 吉田 英人*; 福井 国博*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori; Suzuki, Masahiro; Arimitsu, Naoki*; Yoshida, Hideto*; Fukui, Kunihiro*

使用済み燃料の再処理工程において、マイクロ波加熱直接脱硝法による硝酸ウラニル・硝酸プルトニウム混合溶液から混合酸化物粉末(MOX原料粉末)への転換が行われている。マイクロ波加熱法に対する酸化物添加法と断熱材の効果を明らかにするため、マイクロ波加熱法による硝酸ニッケル六水和物(Ni(NO$$_{2}$$)$$_{2}$$・6H$$_{2}$$O)の水溶液の脱硝について研究を行った。Ni(NO$$_{2}$$)$$_{2}$$・6H$$_{2}$$O水溶液はマイクロ波吸収性が低く、マイクロ波照射により300$$^{circ}$$C以上に昇温することができず、脱硝生成物(NiO)の最終生成物をこれまで得ることができなかった。そのため、コンタミネーションを伴わない新たなNiOの合成法として、マイクロ波アクセプターとしてNiO粉末を添加する手法を開発した。さらに、反応容器周辺に断熱材を設置することにより試料温度の均一性が向上し、NiOへの脱硝率を大幅に改善することができた。数値シミュレーションにおいて断熱材を設置した場合の電界分布は顕著に変化し、温度分布の不均一性が低下することが明らかとなった。シミュレーションによる温度分布を基に算出したNiOへの脱硝率は、実験結果と概ね一致する傾向にあることを確認した。

Denitration of the aqueous solution of nickel nitrate hexahydrate (Ni(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$$$cdot$$6H$$_{2}$$O) by a microwave heating method was investigated. Since Ni(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$$$cdot$$6H$$_{2}$$O aqueous solution cannot be heated to over 300 $$^{circ}$$C by microwave irradiation owing to the low microwave absorptivity of its intermediate, NiO could not previously be obtained by microwave heating. We propose a novel NiO synthesis method that uses microwave heating without the risk of chemical contamination. A NiO powder reagent was added to the solution as a microwave acceptor. The denitration efficiency to NiO could be improved by an adiabator around the reactor to increase the temperature homogeneity in the reactor. Numerical simulations also reveal that the use of the adiabator results in remarkable changes in the electromagnetic field distribution in the reactor, temperature inhomogeneity decreases.

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パーセンタイル:76.15

分野:Engineering, Chemical

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