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論文

Study on chemical reactivity control of sodium by suspended nanoparticles, 1

荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(12), p.1165 - 1170, 2010/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:33.72(Nuclear Science & Technology)

ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用を利用したナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究を行っている。ナノ粒子を分散させたナトリウムのナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用の理論計算を行い、原子間相互作用を推定し、基礎物性の試験により検証した。その結果、理論計算からナノ粒子が、ナトリウムと電気陰性度の差が大きい遷移金属の場合、ナトリウム原子とナノ粒子原子の原子間結合が、ナトリウム原子動詞どうしのそれよりも大きく、ナトリウム原子からナノ粒子原子へ電荷移行が生じることが推定された。これらの原子間相互作用の変化を検証するために、ナノ粒子分散ナトリウムの基礎物性の測定をナトリウムと比較して実施した。試験の結果から、表面張力は増大し、蒸発挙動は低下することがわかり、理論推定が検証された。これらの基礎物性の変化は、温度変化や相変化でも確認され、原子間相互作用が高温で維持されていることを示している。

論文

Study on chemical reactivity control of sodium by suspended nanoparticles, 2

荒 邦章; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(12), p.1171 - 1181, 2010/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:37.22(Nuclear Science & Technology)

ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用を利用したナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究を行っている。これまでの研究から、ナノ粒子とナトリウムの原子間相互作用が増大し、基礎物性が変化し、反応抑制の可能性が見いだされた。本報では、反応熱量と反応速度を測定し、反応低減を確認した。さらに、反応挙動の観察から、反応抑制メカニズムを明らかにした。反応抑制効果のプラントで起こる現象への効果を推定、実験により検証した。また、ナノ粒子分散ナトリウムの冷却材としての適用性を検討した。その結果、反応熱量と反応速度が低減しており、ナノ粒子分散による反応抑制が確認された。反応現象の観察及び分析より、ナノ粒子分散ナトリウムとナトリウムの反応挙動の違いは、気相反応にあることがわかり、反応抑制メカニズムの要因は、蒸発速度の低下であることがわかった。ナトリウム-水反応と燃焼反応への反応低減の影響を推定した。燃焼温度の低下、燃焼の停止が観察され、プラントへの効果が試験により確認された。冷却材としての適用性は大きな課題はないことが明らかになった。

口頭

ナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究; フラッシュ蒸発法によるナノ粒子の製造技術の開発

斉藤 淳一; 荒 邦章; 福永 浩一*; 緒方 寛*; 永井 正彦*; 岡 伸樹*; 北川 宏*; 山内 美穂*

no journal, , 

液体ナトリウムの化学的活性度の抑制を目的として、ナノメートルサイズの超微粒子(以下、ナノ粒子)を分散させたナトリウムの開発を実施している。ここでは、ナトリウム中に分散するナノ粒子の製造にかかわる技術開発の成果について述べる。

口頭

ナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究,7; ナノ粒子の製造技術の開発

斉藤 淳一; 荒 邦章; 永井 正彦*; 福永 浩一*; 北川 宏*; 山内 美穂*; 岡 伸樹*

no journal, , 

液体中のナノ粒子表層で生じる原子間相互作用に着目して、ナノ粒子を分散した液体金属ナトリウム(ナノ流体)の化学的活性度抑制の可能性を調べている。本報告では、研究全般の進捗概要を示すとともに、ナノ粒子の微細化試作結果やナトリウム中のナノ粒子の状態を示した。

口頭

フラッシュ蒸発法によるナノ粒子生成の微細化影響因子

斉藤 淳一; 荒 邦章; 福永 浩一*; 岡 伸樹*; 永井 正彦*

no journal, , 

ナトリウム中へ分散させる金属ナノ粒子を製造する方法としてフラッシュ蒸発法がある。これまでの開発では、必要最低限の入熱による均一なフラッシュ蒸発が粒子微細化に影響を及ぼすことがわかってきている。本研究では、微細化に向けた影響因子として、フラッシュ蒸発時の熱源温度を低下させ、生成するナノ粒子への影響について検討した。

口頭

ナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究,20; ナノ流体の製造技術

斉藤 淳一; 福永 浩一*; 岡 伸樹*; 永井 正彦*; 荒 邦章

no journal, , 

化学的活性度抑制効果を有するナノ流体の製造技術として、ナノ粒子の微細化とナトリウム中での安定分散技術の開発を実施した。気相における微粒子の生成過程に着目し、金属蒸気の冷却速度を制御することで10nm級ナノ粒子製造が可能となった。さらにナノ粒子のナトリウム中での分散要件を把握し、ナノ流体製造技術の見通しを得た。

口頭

ナノ粒子分散ナトリウムの開発と研究,2; ナノ粒子の製造と分散

福永 浩一*; 永井 正彦*; 荒 邦章; 斉藤 淳一

no journal, , 

これまでにナトリウム中に分散したナノ粒子は、周囲のナトリウムと強い相互作用を生じることを理論的に明らかにした。本報では、ナトリウムに適合するナノ粒子の製造技術及びナノ粒子の分散状態について報告する。

口頭

Study on chemical reactivity suppression and coolant applicability of sodium with suspended nanoparticles

斉藤 淳一; 吉岡 直樹*; 永井 正彦*; 荒 邦章

no journal, , 

Liquid sodium is used as a coolant for fast breeder reactors because of its superior heat-transfer property, low neutron absorption property and wide liquid phase temperature region. The purpose of this study is to suppress the chemical reactivity of liquid sodium using nanotechnology. An atomic interaction between nanoparticle and sodium atom is applied to suppress the chemical reactivity of liquid sodium. The fundamental properties of surface tension and evaporation rate which relate to the reaction were changed by suspension of nanoparticles. By these changes the reaction heat and reaction rate with water or oxygen of sodium with suspended nanoparticles were suppressed. The thermal property and fluidity of sodium with suspended nanoparticles were same as sodium, because the nanoparticles in liquid sodium are quite small (nano-meter size) and small amount. From these results, it was found that the chemical reactivity was suppressed by suspension of nanoparticles, keeping the superior coolant properties of liquid sodium.

口頭

ナノ粒子分散ナトリウムによる高速炉の安全性向上に関する研究,1; 研究計画

荒 邦章; 宮本 明*; 永井 正彦*; 吉岡 直樹*

no journal, , 

これまで通常運転時における事故に加えて、設計基準を超える事故に対してのナノ粒子分散ナトリウムの効果の評価を進めており、その研究計画について述べる。

口頭

ナノ粒子分散ナトリウムによる高速炉の安全性向上に関する研究,22; 全体進捗状況

荒 邦章; 宮本 明*; 永井 正彦*; 栗田 晃一*

no journal, , 

ナノ粒子分散ナトリウム(ナノ流体)による冷却材ナトリウムの化学的活性度抑制技術を用いた高速炉の安全性向上を目指している。従来の設計基準を超える厳しい事故を想定したナノ流体技術の開発および適用性評価を進めており、これまでに明らかになったナノ流体の適用効果等について報告する。

特許

ナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法

荒 邦章; 斉藤 淳一

佐藤 裕之*; 福永 浩一*; 永井 正彦*; 岡 伸樹*

特願 2010-041415  公開特許公報  特許公報

【課題】アルカリ液体金属中にナノ粒子を分散させるに際して、ナノ粒子の凝集、沈降がなく、かつ、時間が経過しても安定的にナノ粒子の分散を維持するナノ粒子を分散したアルカリ液体金属を得る。 【解決手段】アルカリ液体金属にナノ粒子を分散させるナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法であって、前記アルカリ液体金属にナノ粒子を物理的な作用によって攪拌する粗分散工程と、前記粗分散工程の後、前記アルカリ液体金属に超音波を照射してナノ粒子を分散させる分散工程と、を行なうことにより、アルカリ液体金属にナノ粒子を分散させたアルカリ液体金属を製造するものであり、アルカリ液体金属が、リチウム、ナトリウム、カリウム等であり、ナノ粒子は、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ならびに銅のいずれかよりなる。

特許

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE NANOPARTICULES ET D'UN METAL ALCALIN LIQUIDE RENFERMANT DES PARTICULES DISPERSEES

荒 邦章; 斉藤 淳一

佐藤 裕之*; 福永 浩一*; 永井 正彦*; 岡 伸樹*

特願 1151419  公開特許公報

アルカリ液体金属中にナノ粒子を分散させるに際して、ナノ粒子の凝集、沈降がなく、かつ、時間が経過しても安定的にナノ粒子の分散を維持するナノ粒子を分散したアルカリ液体金属を得る。

特許

LIQUID ALKALI METAL WITH DISPERSED NANOPARTICLES AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

荒 邦章; 斉藤 淳一

佐藤 裕之*; 福永 浩一*; 永井 正彦*; 岡 伸樹*

特願 13/019447  公開特許公報  特許公報

The present invention relates to maintaining the fundamental physical properties of a liquid alkali metal with dispersed nanoparticles which is such that nanoparticles are uniformly dispersed and mixed in a liquid alkali metal used in heat exchange, cooling and other applications, and suppressing the reaction of the liquid alkali metal with dispersed nanoparticles. Provided is a method of manufacturing a liquid alkali metal with dispersed nanoparticles by dispersing nanoparticles in a liquid alkali metal. In this method, the nanoparticles are made of a metal having a large atomic bonding due to a combination with the liquid alkali metal compared to the atomic bonding of atoms of the liquid alkali metal and a metal having a large amount of charge transfer is used in the nanoparticles. The liquid alkali metal is selected from sodium, lithium and sodium-potassium alloys, and the nanoparticles to be dispersed are made of transition metals, such as titanium, vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel and copper.

特許

METAL ALCALIN LIQUIDE AVEC DES NANOPARTICULES DISPERSEES, ET PROCEDE POUR SA PRODUCTION

荒 邦章; 斉藤 淳一

佐藤 裕之*; 福永 浩一*; 永井 正彦*; 岡 伸樹*

特願 1151588  公開特許公報  特許公報

La presente invention concerne un procede de production d'un metal alcalin liquide renfermant des nanoparticules dispersees. Les nanoparticules sont constituees d'un metal ayant une grande quantite de transfert de charges et sont dispersees dans un metal alcalin liquide. Applications : Utilisation d'un metal alcalin liquide renfermant des nanoparticules metalliques dispersees, pour des applications d'echange de chaleur ou de refroidissement.

特許

ナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度制御方法およびそのシステム

荒 邦章; 斉藤 淳一

佐藤 裕之*; 福永 浩一*; 西 敏郎*; 永井 正彦*

特願 2013-166232  公開特許公報  特許公報

【課題】原子炉、プラント等の冷却材として利用されるナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度制御を、ナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度の変化に即時対応できるナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度制御方法を提供する。 【解決手段】ナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度としてナノ粒子分散濃度、ナノ粒子径ならびにナノ粒子個数を取得する濃度取得手段と、濃度取得手段によって取得された取得濃度が、予め基準化された基準濃度と比較することで、前記ナノ粒子分散液体アルカリ金属を濃縮するか、希釈するかの判定を行い、濃縮装置あるいは希釈装置に対して運転条件を決定する濃縮・希釈量設定手段とを有するナノ粒子分散液体アルカリ金属の濃度制御方法である。

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