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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*
no journal, ,
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。
田丸 彩夏*; 瀬川 智臣; 山田 雅晃*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
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製品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開発を進めているが、加熱機器の設置による放電や誘導電流による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。ハイブリッド加熱においては、加熱条件の最適化が必要となるため、本研究ではキャビティ型反応装置におけるハイブリッド加熱の特性および被加熱試料と加熱媒体の比誘電損失との関係について評価を行った。マイクロ波熱重量分析法により測定した加熱媒体のCNT含有率アルミナと被加熱試料のフェライト粉体および酸化ニッケル粉体の比誘電損失の値は、空洞共振器法による値に比べて、キャビティ型反応装置を用いたマイクロ波加熱試験における加熱の選択性と整合しており、マイクロ波加熱特性を評価する際の指標として適切であることを確認した。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 長川 玄汰*; 田丸 彩夏*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
マイクロ波加熱と外部加熱源を併用することにより、脱硝容器を通じた伝熱損失を補償し、粉末特性を改善できることが確認されている。しかしながら、マイクロ波照射場での外部加熱の使用は、加熱機器の劣化が懸念される。そのため、マイクロ波を吸収して発熱するカーボンナノチューブ(CNT)をアルミナに添加して作製した複合セラミックジャケットを外部加熱源として使用するハイブリッド加熱法を開発している。CNT含有アルミナ複合セラミックジャケット(CNTジャケット)の効果を評価するため、マイクロ波加熱脱硝試験を実施した。CNTジャケットを使用した場合、硝酸銅水溶液及び硝酸ニッケル水溶液のいずれにおいても、CNT無含有のアルミナ製ジャケットを使用した場合に比べて、最高温度到達までの時間が早くなることを確認した。さらに、硝酸ニッケル水溶液においては、CNTジャケットを使用した場合、最高温度到達後に温度を維持した一方、アルミナ製ジャケットを使用した場合は、約280
Cに到達後、温度が低下する傾向を示した。CNTジャケットを用いたハイブリッド加熱法により、金属硝酸塩水溶液から最終生成物の金属酸化物を得ることが可能となることを確認できた。
田丸 彩夏*; 長川 玄汰*; 瀬川 智臣; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*
no journal, ,
マイクロ波加熱媒体としてカーボンナノチューブ(CNT)を含有したアルミナジャケットによるハイブリッド加熱法の実現性を評価するため、硝酸ニッケル水溶液の脱硝反応へのハイブリッド加熱の効果確認実験を実施した。CNT非含有アルミナジャケットを使用した場合、誘電損失の低い中間生成物(Ni
(NO
)・(OH)
)の生成により温度が低下し、脱硝反応が停止することを確認した。一方、CNT0.2mass%含有アルミナジャケットを使用した場合、脱硝反応が完了し、酸化ニッケル粒子が得られた。Ni(NO)・(OH)に比べてCNT含有アルミナジャケットの方がマイクロ波により選択的に加熱されるため、CNT含有アルミナジャケットからの熱伝導により脱硝反応が進行すると考えられる。本試験により、CNT含有アルミナジャケットによりハイブリッド加熱が実現できることを確認した。
瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 山田 雅晃*; 田丸 彩夏*; 長川 玄汰*; 深澤 智典*; 石神 徹*; 福井 国博*; 村上 広幸*
no journal, ,
マイクロ波加熱脱硝法による金属酸化物粉末の製造工程において、容器を通じた熱の散逸や中間生成物によるマイクロ波吸収の低下を補償するため、マイクロ波加熱により自己発熱する外部加熱源として比誘電損失の大きいカーボンナノチューブ(CNT)含有したアルミナ複合セラミック材料の開発を進めている。CNT含有アルミナ複合セラミック材料の走査型電子顕微鏡による観察を行い、アルミナの母材中にCNTが存在していることを観察した。また、CNT含有アルミナ複合セラミック材料の表面抵抗率はCNT含有率が0.2mass%から0.5mass%に増加すると顕著に低下し、0.5mass%から1.0mass%に増加しても大きな差は見られなかった。本結果は、CNT含有アルミナ複合セラミック材料のCNT含有率が0.2mass%から0.5mass%に増加すると、見掛けの誘電損失が増加するこれまでの見掛けの誘電損失に関する研究結果と整合する。