CNT含有セラミックス複合材料によるマイクロ波ハイブリッド加熱法の開発

Development of microwave hybrid heating method by using CNT-containing ceramics composites

瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 ; 田丸 彩夏*; 山田 雅晃*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori; Tamaru, Ayaka*; Yamada, Masaaki*; Fukasawa, Tomonori*; Ishigami, Toru*; 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が使用されている。高速炉燃料製造における粉末品質の向上のため、マイクロ波加熱と外部加熱を併用したマイクロ波ハイブリッド加熱法の研究開発を進めている。しかしながら、キャビティ内への加熱機器の設置は、マイクロ波照射下での放電や誘導電流による加熱機器の損傷が懸念される。そのため、外部加熱源として高誘電損失材料のカーボンナノチューブ(CNT)を含有したセラミックス複合材料を適用したマイクロ波ハイブリッド加熱法の検討を進めている。CNT含有アルミナ複合材料のCNT含有率がマイクロ波加熱特性に及ぼす影響を詳細に評価するため、マイクロ波照射時の温度測定および数値シミュレーションによる見掛けの誘電損失推定を行った。本研究の結果、CNT含有率を調整することにより、マイクロ波加熱特性を制御可能であり、CNT含有アルミナ材料がマイクロ波吸収発熱体として有効である見通しを得ることができた。

The microwave heating method is used in the reprocessing process of spent fuels. To improve the powder quality in fuel fabrication for the fast reactor, research and development of a microwave hybrid heating method, which combines microwave heating with external heating, is advanced. However, the installation of heating equipment in the cavity may cause damage to the heating equipment due to electrical discharge or induced current under microwave irradiation. To evaluate the effect of the CNT content of the alumina composite on the microwave heating characteristics in detail, the temperature during microwave irradiation and the apparent dielectric loss were measured. As a result of this study, it was found that the microwave heating property can be controlled by adjusting the CNT content, and the prospect that CNT-containing alumina is effective as microwave absorbing heating material was obtained.