熱化学水素製造法ISプロセスの実用材料製反応機器およびヨウ化水素濃縮技術に関する研究開発

久保 真治; 岩月 仁; 竹上 弘彰; 笠原 清司; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 上地 優; 小貫 薫

JAEA-Technology 2015-028, 32 Pages, 2015/10

JAEA-Technology-2015-028.pdf:23.69MB

熱化学水素製造法ISプロセスは、水素社会に向けた大量の水素を安定に供給できる水素製造技術の候補として期待されている。実用材料製反応機器の健全性及びヨウ化水素濃縮技術の研究を実施した。機器健全性の研究では、ISプロセスを構成する3つの反応工程について、実用材料製反応機器の試作試験を行った。ブンゼン反応工程では、フッ素樹脂被覆材等を素材とするブンゼン反応器を製作し、反応溶液を循環しつつ30回の熱サイクル負荷試験を行って健全性を確認した。硫酸分解反応工程では、炭化ケイ素製硫酸分解反応器を製作し、100時間の反応試験を行って健全性を確認した。同様に、ヨウ化水素分解反応工程では、ハステロイC-276を装置材料に用いてヨウ化水素分解反応器を製作し、100時間の反応試験を行って健全性を確認した。ヨウ化水素濃縮技術の研究では、カチオン交換膜を用いてHIx溶液を濃縮する電解電気透析法に取り組み、アノード液中の微量硫酸は濃縮挙動に影響しないことを見出して、HIx溶液の精製操作を簡略化できる可能性を明らかにした。さらに、Nafion膜及び放射線グラフト重合法で試作したETFE-St膜の性能を予測するため、Nernst-Planck式とSmoluchowski式に基づいてプロトン輸率, 水透過係数, 膜内IR損を定式化し、HIx溶液の電解電気透析における濃縮効率を支配する、膜におけるプロトン透過選択性、溶媒水透過性および膜の電気抵抗(IR損に伴なう電位差)の推算を可能にした。

Demonstration of the integrated fusion fuel loop at the tritium process laboratory of the Japan Atomic Energy Research Institute

山西 敏彦; 小西 哲之; 林 巧; 河村 繕範; 岩井 保則; 丸山 智義*; 角田 俊也*; 大平 茂; 中村 博文; 小林 和容; et al.

Fusion Technology, 34(3), p.536 - 540, 1998/11

原研トリチウムプロセス研究棟において核融合炉燃料循環模擬ループを組み上げ、ITER条件での試験を行った。模擬ループは、電解反応器及びパラジウム拡散器を用いた燃料精製システム,深冷蒸留塔を用いた同位体分離システムから成る。模擬プラズマ排ガスとして、水素同位体混合ガス(トリチウム量1g)にメタン等不純物を添加してループに供給し、実証試験を行った。その結果、燃料精製システムから純粋な水素同位体のみを同位体分離システムに送ること,同位体分離システムからトリチウムを含まないHを抜き出すことを実証した。今回新たに得られた実証試験結果としては、電解反応器によりメタンを分解して水素として回収すること,同位体分離システムに設置したレーザーラマンにより、遠隔実時間分析が可能であることを示したことが挙げられる。

不溶性タンニンによる廃液処理プロセス開発-バッチ式Pu吸着基礎試験-

沼田 浩二; 高橋 芳晴; 根本 剛; 都所 昭雄

PNC TN8430 93-001, 37 Pages, 1993/04

PNC-TN8430-93-001.pdf:0.34MB

プルトニウム第二、第三開発室等のプルトニウム燃料施設から発生する硝酸プルトニウム及びウラニルを含む放射性廃液は、現在プルトニム廃液処理設備において凝集沈殿処理(Fe共沈法)、キレート樹脂吸着法等の併用で処理を行っている。しかし、本処理に伴って発生するスラッジ、廃樹脂等の副生物は、乾固物の形としたのち放射性固体廃棄物として貯蔵しているため、その最終処理には未だ手をつけていない。長期的展望に立てば、このような副性物の発生しない或いは発生しても最小限度に留めるような処理プロセスの開発が望まれており、今回その一環として不溶性タンニンを用いたノンスラッジ廃液処理プロセスの基礎試験に着手した。本試験では、一般に金属イオンに対する吸着性が良く、かつ焼却処理の容易な不溶性タンニンを用いてプルトニウムの吸着率に及ぼす廃液のpH依存性、最大プルトニウム吸着率、不溶性タンニンに対するプルトニウム飽和吸着量等の基礎試験を行った。その結果次のようなことが明らかになった。1)吸着率に及ぼす廃液のpH依存性が少ない。2)廃液中の放射能濃度が640Bq/ml以下の場合、不溶性タンニン100mgに対する吸着率は99%以上である。3)不溶性タンニン100mgあたりの最大吸着線放射能量は、1.85x10/SUP8/Bqであり、プルトニウムに換算すると17.5mgである。このように、本設備のノンスラッジ廃液処理プロセス化を進める上での不溶性タンニンに対する基礎データが得られた。今後、カラム試験を通して具体的なフローシートスタディを行う計画である。

核融合炉燃料精製系を対象としたパラジウム拡散器の解析と設計

小西 哲之; 吉田 浩; 成瀬 雄二

日本原子力学会誌, 24(12), p.973 - 979, 1983/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.24.973

核融合炉燃料精製系への適用を目的として、管型パラジウム拡散器の特性をモデル計算により解析した。その結果、一基の拡散によってプラズマ排ガス中の大部分のトリチウムが回収できることが判明した。数値解析により拡散器内の水素濃度分布および流量分布を求めた。水素の回収率は流れ方向の混合拡散係数と供給ガス流量の関数として表わされる。結果に基づき、拡散器の大きさおよび運転条件を決定することが出来る。燃料精製系のための拡散器を、Los Alamos National LaboratoryのTritium Systems Test Assembly(TSTA)の条件のもとに設計した。

Radiation-induced decomposition of phenol in flow system

橋本 昭司; 宮田 定次郎; 川上 和市郎

Radiation Physics and Chemistry, (1), p.59 - 65, 1980/00

放射線による水中のフェノールの分解を流通方式で行なった。反応器として多段二重管式気泡塔反応器を、線源として電子加速器を用いた。酸素バブリング下における生成物は、ハイドロキノン、ピロカテコール、ハイドロキシハイドロキノンであった。また、極く少量のフロログルシノールとレゾルシノールが検出された。窒素バブリング下ではハイドロキノン、ピロカテコール、および少量のレゾルシノールとハイドロキシハイドロキノンが生成した。また、大量の懸濁物が観察された。窒素バブリング下におけるフェノールの減少のG値は2.6でCo-60の場合の5~6倍も大きかった。Co-60を用いたバッチ実験によりすでに明らかにした酵素バブリング下における反応機構から、流通方式におけるフェノールおよび生成物濃度を算出したところ、実験結果と良く一致した。

放射線乳化重合による水性塗料の開発,1; 改質水性塗料製造試験装置の建設

幕内 恵三; 伊藤 洋; 笠原 佑倖; 片貝 秋雄; 萩原 幸; 荒木 邦夫

JAERI-M 8183, 87 Pages, 1979/03

JAERI-M-8183.pdf:2.11MB

放射線乳化共重合による水性塗料の実用性を明らかにする目的で、改質水性塗料製造試験装置を設計・製作した。本報告は、設計の基本的考え、装置の概要および運転操作手頃について述べたものである。本装置は、塗料性能試験用サンプル作りとプロセスの化学工学的研究のために使われ、容量70lの反応器とモノマー供給系、反応温度制卸系、サンプリング系から構成されている。モノマーの接触する部分には全てステンレス鋼SUS316が使われている。照射線源はCo-60であり、外部線源と内部線源による二照射方式が可能となっている。モノマーは照射中に連続的に仕込むことができる。反応温度は2080Cの任意の温度に設計でき、暴走反応の停止は、反応器への禁止剤溶液の圧送によってなされる

Radiation-induced polymerization of ethylene in a pilot plant, 3; Heavy-phase recycling process

武久 正昭; 渡辺 博正; 栗原 寛人; 山口 康市; 中島 隼人; 八木 敏明; 渡辺 光崇; 須郷 高信; 諏訪 武; 丸山 真策; et al.

J.Appl.Polym.Sci., 24(8), p.1831 - 1844, 1979/00

https://doi.org/10.1002/app.1979.070240805

圧力105~395kg/cm,温度30~80C,線量率4.510~1.910rad/hr,エチレン送入量5.5~23.5kg/hr,媒体送入量21~102l/hrの条件下で、50lの中心線源型の反応器を有するパイロットプラントを用いて、第3ブタノール水溶液を媒体としたエチレンの放射線重合を行った。重合速度と分子量は、30Cでは平均滞留時間とともに増大し、80Cでは平均滞留時間に依存せずほぼ一定であった。重合速度は圧力および線量率の増加により増大するが、温度の増加により若干低下し、また、エチレンモル分率が0.5のときに最大となる傾向を示した。ポリマーの分子量は、圧力とエチレンモル分率の増加により増大し、線量率と温度の増加により低下した。反応器壁等へのポリマーの付着量は通常1kg以下で、反応解析には支障の無い程度であった。本パイロットプラントでは、ポリマーをスラリー状で連続的に取出し、微粉末状のポリマーを連続的に製造することに成功した。

槽型ミゼット装置によるエチレンの放射線重合反応

川上 和市郎; 萩原 幸; 中島 隼人; 保崎 吉彦*; 元田 庸*; 町 末男

JAERI-M 5525, 32 Pages, 1974/01

JAERI-M-5525.pdf:0.8MB

放射線によるポリエチレン製造プロセスに関する技術的知見を得る目的で、CO-60、54000キュリーを用いて回分および流通方式で線によるエチレンの重合反応を、圧力200~400kg/cm、温度30~90C、流量300~3000ml/hr、線量率910~3.810rad/hrの種々の反応条件下で研究した。重合反応におよぼす撹拌の影響を検討した結果、30Cでは重合速度および生成ポリマーの重合度は撹拌速度を増すと一旦急激に低下し無撹拌時約半分になるが、さらに撹拌速度を増すと次第に回復することが見出された。これは主として生長反応が撹拌の影響を受けるためであることが、速度論的検討から明らかになった。またこのような撹拌効果は90Cでは見出されない。流通型反応器内でポリマーとエチレンガスとは同一挙動しておらず、双方の間にスリップが存在することが見出された。

開発試験装置によるエチレンの放射線重合;(I),ぬれ壁反応器によるエチレンの放射線重合

武久 正昭; 諏訪 武; 川上 和一郎; 栗原 寛大*; 小原田 弘*; 渡辺 光崇; 高坂 佳夫*; 中島 隼人; 泉類 詩郎*; 丸山 義雄*; et al.

第9回日本アイソトープ会議文集, A/E-2, p.286 - 288, 1969/00

日本原子力研究所高崎研究所では、放射線化学の開発研究の一環として、エチレンの気相重合による粉末ポリエチレンの製造を目的とする研究をおこない流通法気相重合の特質を明らかにした。しかし反応器璧および 拌翼への生成ポリマーの付着が多いことと、高圧系から粉末ポリエチレンを連続的に取出すことの難かしさのために、純気相重合法では連続運転時間に限界があり工業化への障害となることがあきらかにたった。