検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年
検索結果: 34 件中 1件目~20件目を表示

発表形式

Initialising ...

選択項目を絞り込む

掲載資料名

Initialising ...

発表会議名

Initialising ...

筆頭著者名

Initialising ...

キーワード

Initialising ...

使用言語

Initialising ...

発行年

Initialising ...

開催年

Initialising ...

選択した検索結果をダウンロード

論文

回転円筒型液液抽出装置内における流動・分散・物質移動シミュレーション

佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行; 三角 隆太*; 國井 佳奈子*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*

化学工学論文集, 44(6), p.335 - 340, 2018/11

高い処理能力や相分離能力などの特徴を有する回転円筒型液液抽出装置に関して、装置の性能向上を目指す上で重要となる装置内部での流動・分散特性について、装置の運転条件の違いが及ぼす影響やこれによる抽出性能の変化について知見を得ることを目的に、乱流数値モデルにもとづいた解析を実施するとともに、実験結果との比較を行った。ロータ回転数の増加や供給液流量の低下により、アニュラー部における液相の存在領域が上下に分断される傾向が示されるとともに、いずれの条件においてもアニュラー下部においてはロータ中心部に向かう流れの形成が確認された。分散相の液滴径は、ロータ回転数の増加および供給液流量の低下により減少する傾向が認められた。以上の結果は、実験により得られた傾向と一致した。さらに、水相/有機相間の物質移動を考慮した解析により、ロータ回転数の違いによる抽出性能の変化が概ね再現できることを確認した。

論文

装置サイズが異なる回転円筒型液液抽出装置の混合部における流動状態

三角 隆太*; 轟 慧*; 國井 佳奈子*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行

化学工学論文集, 44(5), p.285 - 291, 2018/09

原子力分野の使用済核燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に大きく関連する装置内の流動状態に対する装置サイズの影響については十分な検討が行われていない。同装置は、円筒ロータ槽底近傍の固定羽根で撹拌される混合部と、ロータ内の分離部で構成される。本研究では、純水だけを用いたモデル実験により、装置サイズが異なる2つの遠心抽出器の混合部のビデオ撮影により流動状態と操作条件・装置サイズとの関係を整理し、混合部の流速分布をParticle Image Velocimetryにより計測し、操作条件との関係を整理した。その結果いずれの装置サイズにおいても、混合部の流動状態は、槽底からロータ下部までが液で満たされる流動状態A、液の存在領域が槽底近傍とロータ下部近傍に鉛直方向にわかれる流動状態B、その中間となる遷移状態に分類されることがわかった。ロータ回転数が遅く、供給流量が多いときに状態Aとなる傾向があり、装置サイズにかかわらず状態Aから遷移状態へ変化する操作条件は、装置サイズで正規化した供給流量とロータ内の気液界面形状にもとづいて推算したロータの液排出能力の関係で整理できることがわかった。さらに、混合部が液で充満される流動状態Aにおいては、液流速の大きさは装置サイズにかかわらずロータの回転周速度におおよそ比例することがわかった。

論文

回転円筒型液液抽出装置における流動状態におよぼす操作条件の影響

三角 隆太*; 國井 佳奈子*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行

化学工学論文集, 44(3), p.135 - 141, 2018/05

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

原子力分野の使用済核燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に大きく関連する装置内の流動状態に対する操作条件の影響については十分な検討が行われていない。本研究では、主要な操作因子であるロータ回転数や溶液の供給流量が異なる条件を対象に、混合部の流動状態の観察、ならびにParticle Image Velocimetryによる流速分布測定を行った。ロータ回転数や溶液の供給流量が変化した場合に、装置内の混合部の流動状態が、(a)混合部底面からロータ下部までが液体で満たされロータの回転の影響が流速分布に強く影響する状態(流動状態A)、(b)混合部下部における液の存在領域が、槽底の固定羽根近傍とロータ下部近傍に鉛直方向に大きく2つに分断される状態(流動状態B)、(c)これら2つの状態の過渡的な状態(遷移状態)の3種類の状態に分類されることを明らかにした。8枚の固定羽根が槽底に放射状に取り付けられた混合部では、2枚の固定羽根と槽壁に囲まれた各領域内で、槽壁近傍ではロータの回転方向に沿った流れが形成され、下流側の固定羽根に沿って曲げられ槽底中心部に流れ込むフローパターンであることがわかった。流動状態Aでは、混合部内の水平断面内の流速分布はロータ回転数に対しておおよそ比例するが、流動状態Bでは流動状態Aより流速が遅く、ロータ回転数には比例しないことがわかった。

報告書

遠心抽出器によるTDdDGA溶媒系での向流多段抽出/逆抽出試験,2; 改良型MA回収フローシートを対象とした評価

木部 智; 藤咲 和彦*; 坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 鈴木 英哉; 津幡 靖宏; 松村 達郎

JAEA-Research 2016-024, 40 Pages, 2017/02

JAEA-Research-2016-024.pdf:6.73MB

高レベル廃液からマイナーアクチノイド(以下、MAという)を回収するプロセス開発の一環として、抽出剤にTDdDGAを用いたフローシートの開発を進めている。本試験ではこれまでのフローシートにおける沈殿物の生成等の課題に対して抽出溶媒へのアルコール添加等の改良を加えたフローシートを対象に、遠心抽出器を用いた際の抽出・逆抽出挙動を評価し、先に実施されているミキサセトラを用いた際の同挙動との違いについて比較・評価した。本試験を通して、異相混入やオーバーフロー等の異常は認められず、相分離性も良好であった。MAと類似の挙動を示す希土類元素では、抽出段及び洗浄段においてミキサセトラを適用した場合と同等の挙動が得られるとともに、逆抽出段においては逆抽出効率の向上が確認された。これは主に遠心抽出器の高い相分離性に起因するものと推定される。

論文

Effect of sludge behavior on performance of centrifugal contactor

坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行

Procedia Chemistry, 21, p.495 - 502, 2016/12

BB2016-0040.pdf:0.51MB

 パーセンタイル:100

The effects of sludge behavior on performance of centrifugal contactor were investigated. The sludge accumulation in the centrifugal contactor was observed only in the rotor during the operation. Based on the sludge accumulation behavior, the effects of sludge accumulation in the rotor on performance of phase separation and of extraction were investigated using several types of rotors which simulated the different sludge accumulation levels in the separation area. It was confirmed that sludge accumulation in the rotor would affect the phase separation performance, but not affect the extraction performance. This tendency can be explained by the structure of the centrifugal contactor, in which extraction reaction and phase separation proceed mainly in the housing and rotor, respectively.

報告書

遠心抽出器によるTDdDGA溶媒系での向流多段抽出/逆抽出試験

木部 智; 藤咲 和彦*; 安倍 弘; 坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 鈴木 英哉; 津幡 靖宏; 松村 達郎

JAEA-Research 2015-021, 40 Pages, 2016/02

JAEA-Research-2015-021.pdf:2.3MB

PUREXプロセスの抽出ラフィネートからMAを回収するプロセス開発の一環として、抽出剤にTDdDGAを用いたフローシートの開発を進めている。これまでに、小型ミキサセトラを用いたMA回収試験を実施し、各元素の抽出・逆抽出挙動を評価しているが、油水間の不十分な相分離に起因するものと考えられる各元素の回収率の低下等の問題が確認されている。そのため本試験では次世代センターと基礎工センターの連携の下、油水間の相分離性に優れる遠心抽出器を用いて、模擬ラフィネートを対象とした向流多段抽出/逆抽出試験を実施し、各元素の抽出・逆抽出挙動を評価するとともに、ミキサセトラを用いた際の同挙動との違いについて、比較・検討した。本試験を通して、エントレイメントやオーバーフロー等の異常は認められず、相分離性も良好であった。MAと同様の挙動を示す希土類元素では、ミキサセトラを用いた際と同等の抽出挙動が得られ、相分離性の違いにもとづく影響は認められなかった。逆抽出効率は若干低下する傾向が認められたが、これは遠心抽出器特有の二相混合時間の短縮が一因として示唆される。

論文

Sludge behavior in centrifugal contactor operation for nuclear fuel reprocessing

坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 岡村 信生; 小泉 健治

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing the centrifugal contactor for spent fuel reprocessing. In this study, we investigated the sludge behavior in centrifugal contactors at three different scales. The operational conditions (the flow rate and rotor speed) were varied. Most insoluble particles such as sludge remained in the rotor via centrifugal force. The capture ratio of sludge in the contactor was measured as a function of particle size at various flow rates, rotor speeds, and contactor scales. The sludge adhered and accumulated inside the rotor as the operational time increased, and the operational conditions influenced the capture ratio of the sludge; a lower flow rate and higher rotor speed increased the capture ratio. The results confirmed that Stokes' law can be applied to estimate the experimental result on the behavior of the capture ratio for centrifugal contactors with different scales.

口頭

磁気軸受型遠心抽出器の開発,7; $$gamma$$線照射環境下での稼働試験

坂本 淳志; 荻野 英樹; 藤咲 和彦*; 小泉 聡*; 平野 弘康

no journal, , 

「高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)」の一環として、遠心抽出器の寿命を飛躍的に向上させるために磁気軸受型装置を開発している。磁気軸受は機械的な接触による劣化は生じないので、耐久性に関し放射線による装置への影響が最も重要である。これまでに部品照射試験を行い基本的な設計を固め、抽出器を照射する試験を実施した。10年相当の照射における耐久性(2.6$$times$$10$$^5$$C/kg)を目標に掲げたが、5年に満たない照射線量で起動不可能となった。この成果を踏まえ、制御方法の変更や電気配線の被覆等の改良を行い、改めて稼働試験を実施し、結果として10年相当の照射を受けての連続稼動を達成した。

口頭

回転円筒型液液抽出装置における流動状態に及ぼす装置スケールの影響の検討

轟 慧*; 三角 隆太*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 平野 弘康; 荻野 英樹; 佐野 雄一; 坂本 淳志

no journal, , 

Particle Image Velocimetry(PIV)を用いて混合部内の流速分布を測定し、ロータ回転数や供給流量が流動状態に及ぼす影響を検討するとともに、装置スケールの影響についても検討した。ロータ回転数や供給流量の変化に伴う混合部の状態の変化は、装置スケールの違いによらず、同様の傾向を示すことを確認した。また、混合部の状態の変化は、供給流量等を無次元化したもので整理できることが明らかとなった。低回転数の場合においては、混合部は槽底からロータまで液が浸った状態にあり、このとき、無次元化した流速が回転数に比例することを確認した。

口頭

溶媒抽出装置内の異相撹拌系での流動・分散挙動に関する研究

坂本 淳志; 佐野 雄一; 荻野 英樹; 平野 弘康; 轟 慧*; 三角 隆太*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*

no journal, , 

溶媒抽出装置の一つである遠心抽出器について、装置性能の向上を目指すうえで必要となる流動・分散挙動を実験、及びCFD解析を通して把握し、同様の傾向が見られることを確認した。

口頭

回転円筒型液液抽出装置内における溶液の流動及び分散状態のCFD解析

佐野 雄一; 坂本 淳志; 荻野 英樹; 平野 弘康; 三角 隆太*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*

no journal, , 

使用済核燃料再処理プロセス等において利用が検討されている回転円筒型液液抽出装置を対象に、装置内における溶液の流動や分散状態についてCFD解析を実施し、実測結果とその傾向がおおむね一致することを確認した。

口頭

回転円筒型液液抽出装置における溶液の流動及び分散状態の計測

三角 隆太*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 荻野 英樹; 平野 弘康

no journal, , 

原子力発電の使用済燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に関連する装置内の流動状態については十分な検討が行われていない。そこで、ロータ回転数や供給流量、装置サイズを変化させ、装置内の混合部における流速分布をPIVにより測定し、流動状態の定量化について検討した。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,3; スラッジ堆積に伴う処理性能への影響

坂本 淳志; 竹内 正行; 荻野 英樹; 小泉 健治; 澤幡 治*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*

no journal, , 

これまでの研究により、遠心抽出器の処理液にスラッジが共存する条件では、その大部分が遠心力によりロータ内壁全周にわたってほぼ均等に捕捉され、時間経過とともに堆積する傾向にあることを確認している。抽出装置では、水相と有機相の混合、分離が行われ、その過程においてウランやプルトニウム等の抽出、逆抽出が行われる。遠心抽出器の場合には、混合された溶液はロータ内で相分離されることから、スラッジ堆積の影響は、遠心抽出器の相分離性能の低下につながることが懸念される。この点から、本件では、スラッジ堆積を模擬したロータを製作し、ロータ内のスラッジ堆積割合と遠心抽出器の相分離が可能である流量領域の関係を水力学試験により評価した。結果として、スラッジの堆積にともない、主に相分離性能が低下する傾向を確認した。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,1; スラッジ捕捉に与える運転条件の影響

荒井 陽一; 竹内 正行; 坂本 淳志; 大畠 史一; 岡村 信生; 荻野 英樹; 小泉 健治

no journal, , 

遠心抽出器は遠心力を用いて相分離を行うことから、重力で相分離を行うミキサセトラやパルスカラムと比較して、混合、分離時間が短く、機器のインベントリ量が少なく済むため、放射線による溶媒劣化の低減や装置の小型化が期待できる他、迅速な起動と停止が可能となり、稼働率の面でも有利となる。一方、遠心抽出器の処理液に不溶解性スラッジ(以下、「スラッジ」)が同伴した場合、スラッジは遠心力によってロータ内に捕捉され、堆積していくことによる運転上の影響が懸念される。そのため、スラッジ堆積の影響を遠心抽出器適用上の重要課題の一つと捉え、スラッジ耐性に関する検討を進めている。本件では、遠心抽出器の運転条件(回転数や供給流量)がスラッジ捕捉に与える影響について調査した。試験は、ロータ内径$$phi$$100mmの遠心抽出器にスラッジを含む水相(水)を供給して行い、遠心抽出器の排出液の粒径分布を分析した。供給液と排出液の粒径分布の差から、スラッジの粒径毎の捕捉率を求めた。この試験の結果、スラッジ粒径や回転数の増大に伴い捕捉率が増大する傾向にあり、また、供給流量の増大により捕捉率は減少する傾向にあることを確認した。これらの結果から、スラッジの捕捉傾向がストークスの式に依存することも示されており、遠心抽出器のスラッジ捕捉挙動を理論的に評価可能な見通しを得た。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,2; スケールアップによるスラッジ捕捉挙動への影響

岡村 信生; 坂本 淳志; 竹内 正行; 小泉 健治; 坂本 幸生*

no journal, , 

使用済燃料再処理へ遠心抽出器を適用するに際して、処理液中に共存する固体成分(不溶解性スラッジ)の影響を無視することはできない。そこで、遠心抽出器内における固体成分の捕捉状況やその洗浄方法について検討を行ってきた。ここでは、スラッジの捕捉挙動を理論的に予測することを目的とした。最初に、遠心抽出器内に取り込まれたスラッジの自由沈降速度を計算することで、処理液中に存在するスラッジの濃度と粒径分布に依存した捕捉率を求めるためのモデルを構築した。その予想結果の妥当性を確認するために、スラッジの模擬物質としてアルミナを用いて、遠心抽出器内での捕捉挙動を確認する試験を実施した。両者を比較した結果、補正係数を設定することで通常の運転条件の範囲内では、スラッジの挙動を予測できることが判明した。次に、2段階でスケールアップした遠心抽出器に対しても、同モデルによる予想と実験結果を比較したところ、スケールに関係なく理論的に評価できることが確認できた。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,4; スラッジの洗浄性検討

大畠 史一; 坂本 淳志; 竹内 正行; 小泉 健治; 澤幡 治*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*

no journal, , 

これまでの研究結果から、遠心抽出器の処理溶液に固体微粒子等の不溶解成分(スラッジ)が共存する場合、ロータ内にその多くが捕捉・堆積する傾向が明らかになっている。抽出器内にスラッジの堆積が進行した場合、抽出や相分離を支配するプロセス液の流動異常とともに、崩壊熱や軸受部の過負荷による発熱から、溶媒火災の発生につながる可能性がある。よって、使用済燃料再処理への遠心抽出器の適用を図る上で、システムの安定運転を長期間確保するためには遠心抽出器内に捕捉されるスラッジの定期的な洗浄除去が不可欠となる。本件では、模擬スラッジを遠心抽出器に捕捉させた条件でスラッジ洗浄方法の検討を行い、全体として100%に近い洗浄率を達成できる見通しを得た。

口頭

遠心抽出器を用いたプルトニウムの還元に及ぼす混合時間の影響

中原 将海; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行; 中島 靖雄

no journal, , 

コプロセッシング法の開発において、遠心抽出器の適用が検討されているが、ミキサセトラに比べ混合時間が短い遠心抽出器ではPuの還元が十分に進行しない可能性が指摘されている。本研究では、Puの還元に及ぼす混合時間の影響を調べるため、向流多段抽出試験を行った。混合時間とPuの移行率の関係を評価し、工学的にPuの還元分配が十分に可能な混合時間を明らかにした。

口頭

回転円筒型抽出器内の高濃度分散場のパターンマッチング解析による液滴径分布の定量化

石原 希望*; 三角 隆太*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 荻野 英樹; 小泉 健治

no journal, , 

原子力分野の使用済核燃料再処理プロセスにおいて、回転円筒型液液抽出装置の利用が検討されている。しかし、抽出の効率向上に関連する液滴径分布は十分に把握されていない。高濃度分散場では液滴同士の輪郭が重なり合うので、液滴径を計測するのは困難である。本研究では、一部しか見えていない楕円の輪郭から画像解析によって液滴径を計測する手法を確立させ、ロータ回転数や、供給流量、水・油相の供給比率を変化させた場合の液滴径分布の変化を検討することを目的とした。

口頭

遠心抽出器のスラッジ耐性に関する検討,5; スラッジ堆積時の相分離性能へ及ぼすスケールアップの影響

坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 伊藤 和之*; 関田 智*; 坂本 幸生*; 阿久津 浩一*

no journal, , 

遠心抽出器内にスラッジが堆積した状態を模擬したロータを用いて、スラッジ堆積時の相分離性能へ及ぼすスケールアップの影響を評価した。遠心抽出器のスラッジ耐性に関しては、これまでにロータ内への堆積によって影響が現れることを確認している。その結果、スケールアップが相分離性能に対してさらなる影響を与えることが確認された。

口頭

遠心抽出器のスラッジ堆積挙動に関する評価

坂本 淳志; 岡村 信生; 佐野 雄一; 竹内 正行

no journal, , 

遠心抽出器の使用済燃料再処理への適用性評価の一環として、処理液に共存する不溶解性スラッジの影響について検討した。本件では、堆積する不溶解性スラッジの挙動と遠心抽出器のスケールアップの関係について調査した結果について報告する。

34 件中 1件目~20件目を表示