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田中 伸幸; 澤田 真一*; 越川 博*; 八巻 徹也*
Material Stage, 25(6), p.76 - 80, 2025/09
熱化学水素製造法ISプロセスの熱効率の向上を行う膜技術の開発が進められており、HI-I
-HO (HIx)溶液のHI濃縮のため、カチオン交換膜を用いた電解電気透析法(EED)が適用されている。カチオン交換膜に対して、放射線グラフト重合法を用いることにより、イオン導電性を向上し、消費エネルギーを大幅に削減した。さらに、グラフト鎖に架橋を導入し、膜の膨潤を抑制することで、H
選択性を向上させ、イオン導電率との両立を実現した。現在では、膨潤抑制効果がさらに期待できるイオン飛跡グラフト重合法を用いて、イオン交換膜の性能向上を進めている。
田中 伸幸; 澤田 真一*; 杉本 千紘; 八巻 徹也*
QST-M-33; QST Takasaki Annual Report 2020, P. 37, 2022/03
熱化学水素製造法ISプロセスでは、HI-I-HO(HIx)溶液のHI濃縮のため、カチオン交換膜を用いた電解電気透析法(EED)が適用されている。本報では、HI濃縮性能の改善を目的として、イオン飛跡グラフト法により作成したカチオン交換膜を導入することに対する適応性について検討を行った。イオン飛跡グラフト法は、基材高分子にイオンビーム照射を行うことで、1次元円柱状のイオンチャネルを生成することができ、HI濃縮の性能向上に効果があると期待される膜の膨潤を抑制する構造を付与することができる。本法で試作したカチオン交換膜を用いて、HI濃縮試験を試み、HI溶液のHI濃度が増加することを実験的に確認した。これにより、イオン飛跡グラフト法で作成したカチオン交換膜により、従来の膜と同様に、HI濃縮を進行させることが可能であることを示した。
田中 伸幸; 澤田 真一*; 八巻 徹也*; 小平 岳秀*; 木村 壮宏*; 野村 幹弘*
Chemical Engineering Science, 237, p.116575_1 - 116575_11, 2021/06
被引用回数：4 パーセンタイル：11.82(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスでは、HI-I-HO (HIx)溶液のHI濃縮のため、イオン交換膜を用いた電解電気透析法(EED)が適用されている。本報では、放射線グラフト膜に対して架橋構造を導入することで、HI濃縮性能の改良を試み、導電率(
),輸率(t
),水透過係数(
)の性能指標を用いて、実験的及び理論的に性能評価を行った。架橋導入により、H及び水の透過選択性が改善されることが示された。また、EEDの数理モデルに基づく理論解析から、架橋導入による影響はHI吸収量及びH拡散係数にはほとんど影響を与えず、I
の拡散係数に影響することが明らかとなり、, tに対しては、その結果が反映されることで、Hの選択性が改善された。また、架橋の効果により、HI溶液の吸収に伴う膨潤が抑制され、その効果により、水の透過が抑制され、HI濃縮効果が高まることが示された。
澤田 真一*; 木村 壮宏*; 西嶋 陽之*; 小平 岳秀*; 田中 伸幸; 久保 真治; 今林 慎一郎*; 野村 幹弘*; 八巻 徹也*
International Journal of Hydrogen Energy, 45(27), p.13814 - 13820, 2020/05
被引用回数：4 パーセンタイル：8.43(Chemistry, Physical)熱化学水素製造法ISプロセスでは、カチオン交換膜を用いた膜ブンゼン反応が検討されている。しかし、従来のカチオン交換膜および電極材料では過電圧が高く、熱効率として採用できる段階ではなかった。本報では、高IECの放射線グラフト膜及び多孔質金電極を用いて、セルの過電圧を低下させることを目指した。放射線グラフト膜はプロトン透過に対する低い抵抗を示し、金電極はアノード極で生じるSO酸化反応を効率化した。この結果、膜ブンゼン反応で生じる過電圧が200mA/cm
の条件で0.21Vまで削減された。本結果は、従来の商用カチオン交換膜及び非多孔質電極を用いた場合の1/3の値である。また、電流-電圧特性の解析結果から、放射線グラフト膜の方が金電極に比べて、より効果的に過電圧削減に貢献していることが明らかとなった。
稲垣 嘉之; 坂場 成昭; 田中 伸幸; 野村 幹弘*; 澤田 真一*; 八巻 徹也*
日本海水学会誌, 73(4), p.194 - 202, 2019/08
熱化学法ISプロセスは、水の熱分解により水素を大量、安定、かつ、高効率で製造できる有望な技術である。水素製造効率の向上、太陽熱の適用などを目指して、ISプロセスに膜反応技術を適用するための研究開発を行った。ヨウ化水素及び硫酸の分解反応に適用するセラミックス分離膜の要素技術を開発したことにより、各反応における分解効率の大幅な向上が可能である。ブンゼン反応に適用するカチオン交換膜の要素技術を開発したことにより、ヨウ素量を従来法に比べて1/5程度に低減可能である。これらの成果は、ISプロセスの実用化を行う上で重要な技術である。
Myagmarjav, O.; 岩月 仁; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 上地 優; 井岡 郁夫; 久保 真治; 野村 幹弘*; 八巻 徹也*; 澤田 真一*; et al.
International Journal of Hydrogen Energy, 44(35), p.19141 - 19152, 2019/07
被引用回数：20 パーセンタイル：45.27(Chemistry, Physical)Thermochemical hydrogen production has attracted considerable interest as a clean energy solution to address the challenges of climate change and environmental sustainability. The thermochemical water-splitting iodine-sulfur (IS) process uses heat from nuclear or solar power and thus is a promising next-generation thermochemical hydrogen production method that is independent of fossil fuels and can provide energy security. This paper presents the current state of research and development of the IS process based on membrane techniques using solar energy at a medium temperature of 600
C. Membrane design strategies have the most potential for making the IS process using solar energy highly efficient and economical and are illustrated here in detail. Three aspects of membrane design proposed herein for the IS process have led to a considerable improvement of the total thermal efficiency of the process: membrane reactors, membranes, and reaction catalysts. Experimental studies in the applications of these membrane design techniques to the Bunsen reaction, sulfuric acid decomposition, and hydrogen iodide decomposition are discussed.
野村 幹弘*; 小平 岳秀*; 池田 歩*; 名嘉 康人*; 西嶋 陽之*; 今林 慎一郎*; 澤田 真一*; 八巻 徹也*; 田中 伸幸; 久保 真治
Journal of Chemical Engineering of Japan, 51(9), p.726 - 731, 2018/09
被引用回数：3 パーセンタイル：10.26(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスの主要反応の一つで、硫酸およびヨウ化水素(HI)酸を生成するブンゼン反応におけるヨウ素過剰添加量を削減する手法として、プロトン透過選択性のイオン交換膜を用いた電解反応(膜ブンゼン反応)の導入が提案されている。反応効率向上のためには、イオン交換膜性能である、膜を透過する水の移動量を抑制することが有効である。本報では、水透過の抑制を狙いとし、放射線グラフト法を用いて作成したイオン交換膜のグラフト鎖に架橋剤としてジビニルベンゼン(DVB)を添加することにより架橋構造を導入したイオン交換膜(架橋グラフト膜)を試作した。架橋グラフト膜を用いた膜ブンゼン反応試験により、硫酸およびHI酸が生成することを確認し、本膜が膜ブンゼン反応に適応可能なことを示した。また、架橋グラフト膜を用いた水透過試験では、未架橋のグラフト膜と比較して、水透過速度が最大で56%減少する結果となり、本膜が水の透過抑制効果を有することを見出した。これらの結果から、DVBにより架橋構造を導入した架橋グラフト膜が膜ブンゼン反応における水透過抑制に有効であることを示した。
collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07
被引用回数：34 パーセンタイル：75.41(Astronomy & Astrophysics)重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称(
)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定されたは、一番低い横運動量で-0.0014
0.0037、一番高い横運動量で-0.01810.0282であった。このの結果を幾つかの
の分布を仮定した理論予想と比較する。
collisions at = 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：199 パーセンタイル：99.34(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：10 パーセンタイル：53.54(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
+ collisions at = 200 GeV and scaling properties of hadron productionAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03
被引用回数：190 パーセンタイル：98.27(Astronomy & Astrophysics)RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの
, 
, 
と
中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、
、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。
藤本 加代子; 仲野 友英; 久保 博孝; 澤田 圭司*; 滝塚 知典; 川島 寿人; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.025_1 - 025_7, 2009/08
体積再結合はダイバータ板への熱流速及び粒子束の減少に重要な役割を果たすため、非接触ダイバータプラズマにおける体積再結合の役割を解明することは、ITERや定常炉に向けた最重要研究課題のひとつである。本研究では、非接触ダイバータプラズマを2次元で計測することにより、電離及び再結合領域の空間構造を明らかにした。また、重水素バルマー系列線の発光強度を衝突放射モデルを用いて計算した発光強度と比較して、電子温度,電子密度及び原子密度を決定した。Lモードプラズマの非接触ダイバータプラズマを、約1cmの空間分解能で、2方向から92視線(縦60視線,横32視線)で分光計測した。分光器は350
800nmの観測波長帯域を持ち、全バルマー系列線を同時に測定することができる。内側非接触ダイバータプラズマでは内側ストライク点上部の広い領域に再結合領域が存在し、外側ダイバータ板に沿って電離領域が存在することがわかった。また、両側非接触ダイバータプラズマでは内側ストライク点上部の狭い領域と外側ストライク点近傍に再結合領域が存在することを明らかにした。
藤本 加代子; 仲野 友英; 久保 博孝; 澤田 圭司*; 滝塚 知典; 清水 勝宏; 川島 寿人; 朝倉 伸幸
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1121_1 - S1121_4, 2007/11
ダイバータ板への熱負荷軽減に有効な非接触ダイバータでは電離・再結合プラズマが2次元分布している。本研究では非接触ダイバータプラズマのエネルギー損失過程や原子分子過程の理解に向けて、JT-60Uダイバータプラズマの2次元分光測定を行った。電離・再結合プラズマの情報は重水素のバルマー系列線を観測することで得られるため、本研究ではCCD検出器を持つ広帯域分光測定装置を用いてJT-60Uダイバータ領域を2方向から分光測定した。得られた線積分計測値から2次元発光強度分布をコンピュータ・トモグラフィー手法(最大エントロピー法)を用いて導出した。しかし、2方向データによる2次元分布の導出は計算や測定による誤差が大きく、滑らかな画像が得にくいという難点があった。本研究では計算メッシュを正方形(正方形メッシュ)から視線に沿った四角形(視線方向メッシュ)に変化させることで誤差を小さくすることを考えた。その結果、正方形メッシュより視線方向メッシュのほうが誤差が少なく、また滑らかな2次元分布を得ることができた。
久保 博孝; 竹永 秀信; 澤田 圭司*; 仲野 友英; 小林 進二*; 東島 智; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏
Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.161 - 165, 2005/03
被引用回数：17 パーセンタイル：71.55(Materials Science, Multidisciplinary)核融合研究では、ダイバータプラズマ中の水素粒子(水素分子,原子,イオン)の挙動の理解がダイバータを用いた粒子熱制御を確立するうえで必要である。JT-60Uでは、接触及び非接触ダイバータプラズマにおける水素粒子挙動を理解するために、水素原子のバルマー線及び水素分子のFulcher線を観測し、水素分子を考慮した衝突放射モデルと中性粒子輸送コードを用いて解析した。H
線の強度測定から、MARFE発生時の非接触ダイバータプラズマでは、水素イオン-電子再結合によって失われるイオン束は、内側ダイバータではダイバータ板に到達するイオン束の約1倍、外側ダイバータでは約0.5倍であると評価された。また、水素分子線強度は接触ダイバータプラズマではダイバータ板から離れるにつれて約1cmの減衰長で小さくなるが、非接触ダイバータプラズマでは減衰長は約4cmであり、非接触ダイバータプラズマでは水素分子がダイバータ領域に深く侵入することが観測された。接触ダイバータプラズマに対しては、観測された水素分子線強度分布は水素分子の衝突放射モデルを用いた中性粒子輸送コードによって再現できた。
八巻 徹也; 澤田 真一; 久保 真治; 田中 伸幸
野村 幹弘*
特願 2016-026841 
公開特許公報
【課題】熱化学水素製造ヨウ素-硫黄(IS)プロセスの膜ブンゼン反応器に使用するカチオン交換膜に関し、SO2透過抑制能とH+輸率に優れるものを提供する。 【解決手段】特定のスチレン誘導体や特定のスルホン酸基を形成するための化合物に、特定の多官能性化合物を組み合せて、高分子膜基材に対して放射線グラフト重合することにより、優れたカチオン交換膜を効率良く製造する。アノード及びカソード、ヨウ素と二酸化硫黄を含む反応液を前記アノードと接触させて収容するアノード室及びヨウ素と二酸化硫黄を含む反応液を前記カソードと接触させて収容するカソード室、並びに前記アノード室と前記カソード室を隔てるカチオン交換膜を備える、熱化学水素製造ヨウ素-硫黄(IS)プロセスの膜ブンゼン反応器であって、前記カチオン交換膜を用いたブンゼン反応器。
出井 諒*; 澤田 圭司*; 星野 一生; 朝倉 伸幸
no journal, ,
核融合プラズマにおいて水素原子ライマン系列発光線の輻射輸送は、それを考慮しない場合に比べ電離を増大させるなど、粒子・エネルギーバランスに影響を及ぼす可能性がある。輻射輸送の計算では、光の放射・吸収によりプラズマ中の各場所の原子がお互いに影響を及ぼし合うため、プラズマ全体を同時に扱うことが必要になる。我々は、
, 
, 
(水素原子密度)、
(水素原子温度)空間分布が与えられた系に対して、輻射輸送の効果を収束計算で求める手法を開発している。本研究ではこれを原型炉SlimCSの内側ダイバータで考えられている完全非接触プラズマに適用した。ダイバータコードSONICの計算結果(, , , :輻射輸送は考慮されていない)を用いて、輻射輸送の影響を調べた。その結果、輻射輸送を考慮すると、再結合プラズマ状態とされていた場所のなかで電離プラズマが現れることがわかった。
櫻井 健; 薮内 友紀子; 新井 信義; 澤田 誠; 山下 清信; 佐藤 信行; 虎田 真一郎; 金井塚 清一; 中村 和幸
no journal, ,
文部科学省からの受託事業として原子力機構が実施しているアジア10か国を対象とした「放射線利用技術等国際交流(講師育成)」事業の概要と、本事業の3本柱の一つであり、現地において実施される「フォローアップ研修コース」の現状などを報告する。
小藤 博英; 澤田 修幸*; 佐々木 一哉*; 天本 一平; 明珍 宗孝; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*
no journal, ,
金属電解法による乾式再処理プロセスから発生する使用済み電解質の再生利用を図るためのリン酸塩転換法の適用性を検討しており、溶融塩中での核分裂生成物(FP)塩化物からリン酸塩への転換反応を評価するための基礎情報としてリン酸塩等の熱容量を求め、これをもとに反応評価への適用性を検討した。
小藤 博英; 澤田 修幸*; 天本 一平; 佐々木 一哉*; 明珍 宗孝; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*
no journal, ,
金属電解法による乾式再処理プロセス(以下、金属電解法)から発生する使用済み電解質(以下、廃塩)の再生利用を図るためのリン酸塩転換法の適用性を検討しており、リン酸塩の高温挙動や塩中での転換反応を評価するための基礎情報として、熱力学的諸量の取得、評価を行った。
小平 岳秀*; 大浦 琴音*; 池田 歩*; 小野 竜平*; 松山 絵美*; 野村 幹弘*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 田中 伸幸; 久保 真治
no journal, ,
熱化学水素製造法ISプロセスのブンゼン反応器は、イオン交換膜を組み込んだレドックス反応器を用いることにより、熱効率の向上及び機器の小型化ができる可能性がある。この反応器の実現には、レドックス反応器の性能を左右する最適なイオン交換膜開発がカギとなる。本発表では、イオン交換膜の開発を進める上で、性能の基準とするNafion212を用いた反応試験によりその膜性能データ(プロトン輸率(t)及び電気浸透係数())の取得を行った。その結果、t及びはそれぞれ0.63, 2.82を示し、反応に必要なHのみならず、I及び水が膜内を透過していることを明らかにした。これらの成分の透過は電圧上昇や電極表面への硫黄の析出を起こす原因となり得る。これらの結果より、今後、Iや水の移動を抑制した新規なイオン交換膜開発が必要であることを明らかにした。
