放射線照射プロセスを利用したフッ素系電解質膜の性能強化

八巻 徹也; 浅野 雅春; 吉田 勝

月刊エコインダストリー, 10(6), p.5 - 11, 2005/06

https://ci.nii.ac.jp/naid/40006791220

DMFC用の電解質膜にかかわる最も重要な研究課題として、メタノールクロスオーバーを抑制できる膜の開発がある。筆者らは、独自に開発した放射線照射プロセスを利用して、この課題をクリアする高性能な電解質膜の作製に成功した。高温下の線照射で架橋構造を付与したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜に放射線グラフト重合を応用することにより、スルホン酸基の量を市販膜ナフィオンの3倍にまで高めた新しいフッ素系高分子電解質膜を作製し、そのプロトン伝導性が最大で2倍に達することを明らかにした。この膜のメタノール透過試験を行ったところ、30体積%という高濃度の水溶液を用いても透過係数がナフィオンの約4分の1にまで大幅に抑制されていることがわかった。PTFE主鎖への架橋導入がメタノールクロスオーバーを抑制するのに不可欠であることを示すことができた。

Sorption behavior and coordination state of Eu(III) and Cm(III) in hydrochloric acid-methanol mixture/cation exchange resin system studied by time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy

有阪 真*; 木村 貴海; 菅沼 英夫*; 吉田 善行

Radiochimica Acta, 89(8), p.593 - 598, 2001/08

https://doi.org/10.1524/ract.2001.89.9.593

f元素の陽イオン交換挙動におけるアルコールの役割について調べた。発光寿命測定による溶液及び樹脂中におけるM(III)[M=Eu, Cm]の内部水和数の決定、並びにそれらの分配係数の測定により、第1配位圏の水和状態と分配係数との相関について検討した。メタノール添加により、M(III)は溶液中の塩化物イオンに比べ樹脂中のスルホン基とより強く相互作用し、その結果、分配係数が増大することを明らかにした。

高速実験炉「常陽」照射済MOX燃料中のCmの分析; 分析技術の開発及び測定

逢坂 正彦; 小山 真一; 三頭 聡明; 両角 勝文; 滑川 卓志

JNC TN9400 2000-058, 49 Pages, 2000/04

JNC-TN9400-2000-058.pdf:1.22MB

高速炉におけるMA核種の核変換特性の評価に資するため、照射済MOX燃料中のCm分析技術の開発及び高速実験炉「常陽」照射済MOX燃料中のCm同位体の分析を行った。迅速性・簡便性等を考慮した上で、照射済MOX燃料中のCmの同位体分析において必要なCm分離のための手法として硝酸-メタノール系陰イオン交換法を選択した。本手法の基本的な分離特性を把握する試験を実施し、Cmの溶出位置、Am,Eu等の元素との分離能等を把握した。本手法を照射済MOX燃料中のCm分析に適用するにあたり、分離特性の把握試験の結果より分離条件を評価し、溶出液取得条件を最適化して、それぞれ不純物の除去及びAmの除去を目的とした2回の分離によりCmを回収するプロセスを考案した。本プロセスを適用することにより、Cmの高回収率及びAm、Eu・Cs等の不純物の高除去率を同時に達成することができた。本手法を用いて照射済MOX燃料中からのCmの分離試験を実施し、分離したCmを質量分析することにより、照射済MOX燃料中のCm同位体組成比データの測定が可能であることを確認した。一連の試験により、硝酸-メタノール系陰イオン交換法によるCm分離手法を用いた照射済MOX燃料中のCm分析技術を確立した。本分析技術を用いて高速実験炉「常陽」照射済燃料中のCm同位体の分析を行った。その結果、高速炉内で燃焼度が約60GWd/t以上まで照射されたMOX燃料中のCmの含有率は約1.44.010のマイナス3乗atom%であり、さらに極微量の247Cmが生成することを確認した。また燃焼度が60120GWd/tの範囲ではCm同位体組成比はほぼ一定となることが分かった。

核熱による二酸化炭素低減システムの検討

文沢 元雄; 稲葉 良知; 菱田 誠; 緒方 寛*; 山田 誠也*

JAERI-Tech 96-045, 97 Pages, 1996/11

JAERI-Tech-96-045.pdf:3.34MB

本報告では、核熱利用システム構築の一環として、大気中に放出されるCOの低減と化石燃料の有効利用を目指して、化石燃料改質によるCO原単位を改善するシステムについて検討した。CO発生量低減化の評価指標としてCO原単位比を用い、改質原料・製品を組み合わせた10種類のシステムを検討した。その結果、核熱を用いて石炭をメタンやメタノールに改質するシステムが他のシステムに比べて、CO放出量低減に効果的であることが分かった。

Methanol production system combining HTGR with coal gasification plant

菱田 誠; 小川 益郎; 有富 正憲*; 野村 信一*; 溝上 頼賢*; 緒方 寛*; 神前 康次*

The 3rd JSME/ASME Joint Int. Conf. on Nuclear Enginering (ICONE), Vol. 2, 0, p.765 - 770, 1995/00

炭酸ガス問題を解決するための有力で実現性の高い方法として、単位発熱量当たりのCO発生量が多い石炭から発生量の少い天然ガスへの燃料転換、あるいは、原子力エネルギーの利用拡大等があげられる。石炭は地球上に豊富に存在するエネルギー資源であるので、この石炭を原子力エネルギーで生産した水素によってメタノール等に改質した交通用燃料等として用いれば、燃料転換と原子力エネルギーの利用拡大の2つを同時に実行することができ、炭酸ガス問題の解決に大きく貢献できると考えられる。本論文では、高温ガス炉による石炭改質システムを2つ取り挙げ、これらシステムについて、(1)経済性、(2)環境性、(3)石炭の有効利用度、(4)熱エネルギーの有効利用度、等の観点から評価、検討を行った。

Laser-induced direct synthesis of propanediol from methanol-ethanol mixture in the presence of hydrogen peroxide

清水 雄一; 河西 俊一; 杉本 俊一; 鈴木 伸武

Chem. Express, 6(8), p.567 - 570, 1991/00

窒素飽和したメタノール-エタノール混合溶液を過酸化水素の存在下でKrFレーザー光照射すると、1,2-プロパンジオールを主生成物とするエチレングリコール、2,3-ブタンジオールなどのジオールが直接、選択的に合成できることを見出した。ジオールの生成量は過酸化水素水の添加速度の増加と共に減少した。また、1,2-プロパンジオールの生成量はメタノール濃度が64mol%付近で最大になった。過酸化水素水の添加速度が3.6mlh、メタノール濃度が64mol%のときの1,2-プロパンジオール、エチレングリコール、2,3-ブタンジオールとアセトアルデヒド生成の量子収率はそれぞれ0.27,0.14,0.11および0.16であり、このときの選択率はそれぞれ35.1,19.3,13.8および22.7%であった。また、ジオールとアセトアルデヒドの生成の量子収率の合計はおよそ0.71であった。高密度に生成したOHラジカルを開始種とするプロパンジオールの生成機構を考察した。

A Radioanalytical Method for Samarium-151 and Promethium-147in Environmental Samples

住谷 秀一; 林 直美; 片桐 裕実; 成田 脩

PNC TN8430 91-001, 45 Pages, 1990/12

PNC-TN8430-91-001.pdf:0.85MB

環境影響評価の観点から、環境試料中のSm-151及びPm-147の分析法を開発した。環境試料中のSm-151及びPm-147は、試料中または添加した安定Nbを分析回収率補正用キャリアーに用い、しゅう酸カルシュウム共沈、水酸化鉄共沈、鉱酸-メタノール系陰イオン交換法により精製した後、乳酸-水酸化ナトリウム溶液を溶離液とした高速液体クロマトグラフ装置を用い単離し、それぞれを液体シンチレーションカウンタで定量した。本分析法による検出下限値は、測定時間500分で約10mBq/サンプルである。本報告書は、安全管理部環境安全課における環境安全研究の一環として、これまで検討してきた「環境試料中Sm-151及びPm-147分析法の開発」について、その検討結果をとりまとめたものである。また、平成2年9月19日から9月21日までの3日間にわたり、英国マンチェスタ大学で開催された"6th International Symposium on Environmental Radiochemical Analysis;Royal Society of Chemistry"(第6回環境放射化学分析国際シンポジウム;王立化学協会主催)において発表した本研究報告内容についてもとりまとめた。

Photoinduced selective synthesis of ethylene glycol from methanol in the presence of hydrogen peroxide

清水 雄一; 杉本 俊一; 鈴木 伸武

Chemistry Letters, 1989, p.333 - 334, 1989/00

内部光源型光反応容器を用いて、メタノールに過酸化水素の共存下、25Cで低圧水銀灯からの紫外光(主に253.7nm)を照射した。主な生成物はエタノール、アセトアルデヒド、ギ酸メチル、エチレングリコールであり、そのほかに、ギ酸、ホルムアルデヒド、水素、二酸化炭素、一酸化炭素およびメタンなどが少量生成することがわかった。

Laser-induced highly selective synthesis of ethylene glycol from methanol in the presence of hydrogen peroxide

清水 雄一; 杉本 俊一; 河西 俊一; 鈴木 伸武

Chemistry Letters, 1989, p.2153 - 2154, 1989/00

窒素飽和したメタノールを過酸化水素の存在下でKrFレーザー光照射すると、エチレングリコールが高量子収率、高選択率で生成することを見出した。エチレングリコールの生成量は過酸化水素濃度の増加と共に減少した。エチレングリコール生成の量子収率は過酸化水素水濃度が13.5vol%以下では0.78~0.94であり、またその選択率は過酸化水素水濃度が5.9~20.0vol%で96~98%であった。エチレングリコール生成の量子収率と選択率はKrFレーザー光照射の方が低圧水銀灯照射の場合よりも著しく大きいことが明らかになった。高強度レーザー光の照射によって過酸化水素を効率良く分解し、ヒドロキシルラジカルを高密度で生成させる。ヒドロキシルラジカルは効率的にメタノールと反応してヒドロキシメチルラジカルを生成する。エチレングリコールは高密度に生成したヒドロキシメチルラジカルの効率的な二量化を通して生成すると考えられる。

New morphology of polyethylene prepared by -ray-induced polymerization

新井 英彦; 和田 武*; 栗山 将

J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed., 11(11), p.2297 - 2301, 1973/11

重合したままの状態(as-polymerized)の線重合ポリエチレンのモルホロジィーについて、これまで二、三の報告があるが、そこでは試料を分散させるために超音波処理等を加えた後電顕観察をしているため、変形されたモルホロジィーを観察している可能性がある。本報告は、改善されたサンプリング方法で観察されたas-polymerized 線重合ポリエチレンの新らしいモルホロジィーについて述べる。カーボン蒸着膜で表面をおおったマイカ板を、オート・クレーブ中に共存させてエチレンの線重合を行なった。ポリマーはこのカーボン膜上に分散して生成した。このカーボン膜の電顕観察により、超音波処理を加えずに、生成ポリマーのモルホロジィーの観察が可能になった。これまで報告されているような繊維状のものは全く見い出されず、バルク重合・メタノール重合では、1000以下の小さな板状晶が生成し、また良溶媒のシクロヘキサン系では、単結晶状のラメラ晶が生成しているのが認められた。