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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。
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。
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
被引用回数：1 パーセンタイル：4.87(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。
石山 新太郎
化学工学論文集, 41(2), p.95 - 99, 2015/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Chemical)570,000Bq/kgを越える村道脇土壌や原野土壌並びに校庭土壌の界面化学的分散制御高速せん断解砕洗浄法による解砕洗浄フィールド試験を福島県下で実施し、各土壌の解砕微細化のための最適化条件の検討を行い、その結果下記結論を得た。(1)解砕洗浄時のpH調整を等塩基点近傍の10-11で調整することにより各種土壌において高い微細分散化効果が得られる。(2)洗浄装置表面への汚染土壌粒子衝突並びに粒子/粒子間衝突による解砕微細化促進には、固形物濃度50%程度まで高濃度化する必要があるとともに、洗浄液の高粘性化に対応する高トルク型の解砕洗浄装置が必要とされる。(3)上記条件の下で村道脇土壌や原野土壌並びに校庭土壌の解砕洗浄を行った結果、土壌粒度10
m以下に微細化された高濃度スラリー化を2時間内で生産することができた。
石山 新太郎
化学工学論文集, 40(6), p.462 - 465, 2014/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Chemical)新たに試作した放射能汚染水処理用凝縮・濃縮装置試作機(蒸発量40kg/h)を用いた本洗浄システムのフィールド試験を福島県内の汚染土壌を用いて実施し、本試作機に関する汚染土壌洗浄に用いた洗浄水の濃縮・減容化の限界及び蒸発蒸留液の再利用に関する検討を行い、下記結論を得た。(1)原野土壌(10,743Bq/kg)の解砕洗浄においてフィルタプレスからの再循環用ろ液中に捕集土壌鉱物から乖離したFPが全体数量の35%程度混入した。これに対して村道脇土壌(37,658Bq/kg)のろ液中でFPは0.01%以下であり、解砕洗浄中の洗浄液中へ乖離FP混入は土質や履歴に依存するものと考えられる。(2)試作装置によりろ液から生産される凝縮水は放射性核種や不純物の混入の極めて少ない蒸留水であり、本装置は原液の86-88%程度を再生循環水として供給できる性能を有している。(3)試作装置により濃縮倍率7.2-8.6倍の濃縮水を生産でき、その際ろ液中に混入したFPすべてを濃縮水中に留めるとともに濃縮倍率と同程度のFP濃縮率(=4.4-7.2)を達成した。
石山 新太郎; 大谷 和久*; 山下 学*
化学工学論文集, 40(6), p.466 - 469, 2014/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Chemical)570,000Bq/kgを越える福島県下の放射能汚染土壌の洗浄プロセスにおいて固形化工程に使用する可搬型(360mmD
360mmH800W)と固定大型フィルタープレス(1880D2140H9085W)の性能評価を行うため、汚染土壌の洗浄試験とそれに基づく放射線量評価を実施し、下記結論を得た。(1)可搬型フィルタプレスにより10%近い減容率を達成するとともに、濃縮固形化に伴う放射線量は出発土壌の1.3-6.7倍に達した。(2)高縮固形化工程における可搬型及び大型固定型フィルタプレス装置の中心における線量はそれぞれ2.5及び196Sv/hであり、特に大型固定型においては通常及び異常時点検補修の際に放射線防護規定の放射線量を越える危険性がある。
石山 新太郎; 大場 弘則; 山本 春也; 菖蒲 敬久
化学工学論文集, 40(2), p.131 - 136, 2014/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Chemical)世界で初めて0.3MeVで加速したプロトンを注入したサファイア基板に対してArFレーザー照射を行うことにより、プロトン注入深さ1m幅50
80mの量子ビーム融合化による微細加工に成功した。本技術は、プロトン注入サファイアが200nmの紫外可視光を吸収する特性を利用してサファイア内部のプロトン注入領域を局部的にArFエキシマレーザーにより微細加工する方法である。これにより、サファイア単結晶基板からの大面積サファイア単結晶薄膜の作成なども可能となる。
石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*
化学工学論文集, 39(6), p.545 - 552, 2013/11
被引用回数：3 パーセンタイル：13.49(Engineering, Chemical)最高570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の福島県下の代表的な校庭土,原野土並びに県道脇土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による土壌洗浄実験を行い、土壌特性と洗浄・濃縮・減容化効果について下記結論を得た。(1)3種類の原土壌に対して60分間程度の解砕洗浄を行うことにより60-95%の洗浄率が期待できる。(2)解砕洗浄後の再生土(8,000Bq/kg以下)の回収率は3種類原土壌において60-82wt.%であり、特に、原野土において500Bq/kg33wt.%の低線量化での回収を達成した。(3)濃縮度の固形化による減容化(最高260,000Bq/kg)において60-85wt.%を達成した。(4)本解砕洗浄技術により汚染土壌に含まれる全FP量の90%以上のものが濃縮ケークとして回収可能である。(5)高放射能汚染土壌の主要FP捕獲鉱物相は校庭土においては金雲母等の層状ケイ酸塩類鉱物であり、原野土や県道脇土においてはモルデナイトである。
石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*
化学工学論文集, 39(4), p.405 - 410, 2013/07
被引用回数：3 パーセンタイル：13.49(Engineering, Chemical)福島県下での570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による洗浄フィールド試験を実施し、おもに洗浄解砕装置の汚染防止の観点から構成機器表面にAl
O
コーティングをほどこすことによる汚染防止並びに基盤損耗防止効果に関する検討を行い下記結論を得た。(1)固形物濃度50%の洗浄液中での3時間解砕洗浄後において膜厚5mのコーティングクーポン表面のFP汚染は認められなかった。その際、AlOコーティング成膜は解砕洗浄時の微細鉱物相粒子との衝突により膜厚が均一に損耗することがわかった。一方、SUSクーポンにおいてはおもに塑性変形を伴うくさび効果からFP表面取り込みによる汚染が認められた。この汚染源の除去は湿布圧掃程度の除染作業では困難である。(2)洗浄解砕装置において最も過酷なステータ翼部位に取り付けたコーティングクーポンでの洗浄解砕作業中における表面損耗速度は0.14m/hrと評価された。一方、SUS304クーポンでは解砕洗浄運転初期においてコーティングクーポンの場合の7倍程度の損耗速度を示し、その後の長時間洗浄において顕著な肉厚変化は生じなかった。
岩月 仁; 渡辺 豊*; 寺田 敦彦; 小貫 薫
化学工学論文集, 37(5), p.441 - 446, 2011/09
被引用回数：1 パーセンタイル：6.72(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスでは、腐食性の強い硫酸やヨウ化水素酸を高温高圧の環境で取り扱うため、耐食性に配慮したプロセス機器の開発が重要な課題となっている。本研究では、ISプロセスの硫酸分解工程におけるプロセス流体移送を担う硫酸移送ポンプを考案し、試作試験を行った。ポンプの型式としては、要求吐出し性能を考慮して往復動形プランジャー式を採用し、耐食性,耐熱性を確保するためのSiCセラミクス材と耐圧強度を確保する汎用金属を組合せた機能分離方構造とした。水素製造量30m
/h規模の試験プラントでの使用を想定したポンプを試作し、設計要求を満足する耐圧強度及び輸送性能を確認して、考案した構造の妥当性を確認した。
岩月 仁; 田中 伸幸; 渡邉 豊*; 寺田 敦彦; 小貫 薫
化学工学論文集, 36(4), p.413 - 419, 2010/07
被引用回数：3 パーセンタイル：16.48(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスでは、腐食性の強い硫酸やヨウ化水素酸を高温高圧の環境で取り扱うため、装置材料の選定が重要な課題である。グラスライニング材は、構造強度を有する鋼と耐食性に優れるガラスを組合せた有望な候補材料であるが、その適用限界は使用環境条件により左右される。そこでISプロセスの高温硫酸液相環境に対するグラスライニング材の適用性確認検証を目的として、耐食性を確認するための被覆ガラスを用いた腐食試験と、耐熱性を確認するためのグラスライニング配管を用いた加熱試験を実施した。その結果、グラスライニング材は、十分な尤度をもった耐食性と耐熱性を有する基本的適性があることがわかった。
今井 良行; 中島 隼人; 久保 真治; 小貫 薫
化学工学論文集, 36(1), p.70 - 73, 2010/01
被引用回数：5 パーセンタイル：23.19(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスの要素反応であるブンゼン反応について、ヨウ素飽和条件において二酸化硫黄分圧及び反応温度が生成するポリヨウ化水素酸相の組成に与える影響を調べた。理想的脱硫を仮定したポリヨウ化水素酸相のヨウ化水素酸濃度(HI/(HI/HO))は、二酸化硫黄分圧及び反応温度に応じて単調増加の傾向を示した。試験結果をもとに二酸化硫黄分圧及び反応温度の関数としてヨウ化水素酸濃度の実験式を得た。
中島 隼人; 今井 良行; 笠原 清司; 久保 真治; 小貫 薫
化学工学論文集, 33(3), p.257 - 260, 2007/05
被引用回数：5 パーセンタイル：24.7(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスの要素反応であるヨウ素と水の混合系への二酸化硫黄ガス吸収反応について、323K,ヨウ素飽和条件で、二酸化硫黄分圧の影響を調べた。定圧二酸化硫黄ガス存在下、2相分離(硫酸相とポリヨウ化水素酸相),擬似平衡状態への到達が観察され、同状態におけるポリヨウ化水素酸に対してブンゼン反応の逆反応による理想的脱硫操作を行って得られる溶液の酸濃度(HI/(HI+HO))は、高二酸化硫黄分圧のもとで高く、最大15.7
0.3mol%に達した。
岩月 仁; 伊地知 雅典; 久保 真治; 小貫 薫; 日野 竜太郎
化学工学論文集, 32(6), p.524 - 527, 2006/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Engineering, Chemical)熱化学水素製造法ISプロセスの熱効率を向上させるうえで、HIx溶液(HI-I-HOの混合溶液)から効率的にヨウ化水素を分離させることが主要な課題となっている。この解決方法としてGA社から提案されているリン酸を用いる抽出蒸留法について、その成立性検討の一環として、リン酸によるHIx溶液からのヨウ化水素抽出、及び抽出液の単蒸留を一連のバッチ操作として行い、HIx溶液から水分同伴量の少ない高濃度ヨウ化水素が分離できることを確認した。
中島 隼人; 池野谷 和彦*; 小貫 薫; 清水 三郎
化学工学論文集, 24(2), p.352 - 355, 1998/00
被引用回数：49 パーセンタイル：86.77(Engineering, Chemical)実験室規模の装置を用いて、熱化学水素製造法ISプロセスの閉サイクル連続水素製造試験を行った。酸生成反応、二液相分離、酸分解反応等に関する実験結果を考慮して全系物質収支を定めた。水素製造速度1.2dm(S,T,P)/hのもとで24時間の連続運転試験を行った結果、量論比の水素と酸素を安定に発生させることができた。運転の前後における循環溶液組成はほとんど変化しなかった。
溶液の濃縮小貫 薫; 中島 隼人; 清水 三郎
化学工学論文集, 23(2), p.289 - 291, 1997/00
被引用回数：5 パーセンタイル：42.35(Engineering, Chemical)ヨウ素を溶解したヨウ化水素酸(HI溶液)の濃縮への応用の観点から、市販のイオン交換膜、NEOSEPTA CMH及びTOSFLEX IE-DF34を用いて、HI溶液の電気透析挙動を検討し、陽イオン交換膜の選択性と電気抵抗及び陰イオン交換膜における浸透及び電気浸透による水の透過性が濃縮効率の支配因子であることを明らかにした。透析速度及び浸透速度から、濃縮に必要な電流密度の下限値を推定した。
本地 章夫*; 佐藤 治; 安川 茂
化学工学論文集, 20(6), p.902 - 911, 1994/00
被引用回数：1 パーセンタイル：33.9(Engineering, Chemical)日本のエネルギーシステムを対象に2030年までの期間に対して、経済成長率や輸入燃料価格の変化及び二酸化炭素排出に対する課徴金がエネルギー需給構造や二酸化炭素排出にいかなる影響を及ぼすかについて、MARKALモデルを用いて分析した。二酸化炭素に課徴金を課さない場合には、燃料高価格化により中間的(2010年頃まで)には、石油、LNGよりも低価格の石炭の使用量が増えて二酸化炭素排出量が増加するが、しかし長期的(2030年頃まで)には一般炭の供給量が上限制約に達するため、原子力、自然エネルギーの導入が増えて二酸化炭素排出量が減少する。課徴金が課せられると、化石燃料利用は総じて抑制される。しかし、システムコスト/GDP比はあまり上がらず、また2030年には年間当たりの二酸化炭素排出量は課徴金が課せられない場合の約半分に低減化できることがわかった。
堀 隆博*; 斎藤 恭一*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 岡本 次郎
化学工学論文集, 13(6), p.795 - 800, 1987/12
被引用回数：7 パーセンタイル：57.81(Engineering, Chemical)放射線グラフト重合法によってアミドオキシム型キレート樹脂を合成し、海水中におけるウランと樹脂との吸着平衡関係を調べた。
井口 正
化学工学論文集, 8(3), p.225 - 231, 1982/00
被引用回数：3 パーセンタイル：50.26(Engineering, Chemical)オリフィス板上に停滞する水層を吹抜ける空気流によってキャリーオーバーされる水量を実験的に調べた。肉眼観察により、キャリーオーバーの原因を次のように分類できることがわかった。すなわち、(1)気泡の気液界面での破裂で発生するキャリーオーバー、(2)高速の空気流により気液界面で水がひきちぎられて起るキャリーオーバー、(3)気液界面の上下振動によるキャリーオーバーである。また、キャリーオーバー水量には、空気吹込み口の形状の影響は小さく気液界面の現象が支配的であることがわかった。キャリーオーバー水量を予測するために、空気流により水がひきちぎられてキャリーオーバーが起る領域について簡単なモデルを考察し、無次元整理式を得た。
