核融合原型炉における使用済機器からの省エネ金属リサイクル技術の創成

从核聚变DEMO反应堆废旧设备中创建节能金属回收技术

• 批准号: 21H01071
• 负责人: 金 宰煥
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01071/
• 关键词: 核融合; 増殖機能材料; リサイクル技術; 低温湿式精製技術; Li2TiO3; Be12Ti; リサイクル; マイクロ波加熱; 放射性廃棄物; 溶解促進プロセス; 核融合炉; 溶解挙動; Li2TiO3微小球; Be微小球

核融合炉の機能材料であるリチウム（Li）およびベリリウム（Be）は、4年の運転期間であっても、大量に残存するため、これらの機能材料のリサイクル技術開発は核融合の早期実現に不可欠な課題である。本年度では、核融合炉内の機能材料である、Li2TiO3及びBe12Tiのリサイクル技術開発を実施した。先ず、Li2TiO3微小球を原料としたリサイクル技術開発に成功した。酸溶液とマイクロ波加熱を使用した溶解処理工程により、Li2TiO3を溶解し、沈殿分離を行い、固体としてTiO2を分離した。その後、LiCl溶液をLi2CO3に炭酸化するために、重曹（NaHCO3）を添加し、撹拌、蒸発、洗浄、ろ過を2回繰り返すことによって、Li2TiO3から原料であるLi2CO3を86％回収することに成功した。また、リサイクルのプロセス開発だけではなく、Li2TiO3微小球の酸溶液とマイクロ波加熱における溶解挙動の反応速度について調査し、この反応が表面化学反応による溶解反応であることを明らかにした。同様に、Be12Tiのリサイクル技術開発の一環として、Li2TiO3と同様な条件でBe12Tiの溶解試験を実施した。Be12Tiは、塩酸溶液とマイクロ波加熱で溶解処理し、TiO2の沈殿分離を実施した。その結果、Beは全溶解したが、Tiは（Ti3＋、Ti4＋として）僅かな量（約4％）残存することが分かった。また、タングステン（W）中の不純物分離・除去試験として、タンタル（Ta）、ニオブ（Nb）、レ二ウム（Re）、オスミウム（Os）などを添加した上で、塩酸溶液とマイクロ波加熱による溶解処理を行い、各々の元素の分離試験を実施中である。現在執行錯誤の真っ最中であるが、分離傾向が分かりつつあるため、R5年度にはその成果を明確にすることができる見通しである。

The functional materials of nuclear fusion furnace are mainly used in the early stage of nuclear fusion technology development. This year, the technical development of functional materials in nuclear fusion furnace, Li2TiO3 and Be12Ti was carried out. Li2TiO3 micro-sphere raw material was successfully developed Acid solution heating process, Li2TiO3 dissolution process, precipitation process, TiO2 separation process LiCl solution was added, stirred, evaporated, washed, and recovered from Li2CO3 by 86% recovery. The dissolution and reaction rate of Li2TiO3 microspheres in acid solution during microwave heating were investigated. In the same way, the dissolution test of Be 12Ti was carried out under the same conditions as Li 2TiO 3. Be-12Ti is dissolved in sulfuric acid solution by microwave heating, and TiO2 is separated. As a result, Be is completely dissolved, Ti (Ti3 +, Ti4+) is only left (about 4%). Impurity separation, removal test, Ta, Nb, Re, Os addition, dissolution treatment of acid solution, separation test of each element Now the implementation error is the most serious, the separation tendency is divided, the results of R5 are clear, and the results are clear.

项目成果

増殖機能材料リサイクル技術への適用検討

倍增功能材料回收技术应用的思考

• 发表时间: 2021
• 作者: 赤津 孔明、金宰煥、中野 優;黄 泰現、中道 勝
• 通讯作者: 黄 泰現、中道 勝

Current R&Ds on recycling technologies of breeding functional materials for fusion reactors

电流R

• 发表时间: 2022
• 作者: Jae-Hwan KIM;Yoshiaki Akatsu;Taehyun Hwang;Yutaka Sugimoto;Suguru Nakano;Masaru Nakamichi
• 通讯作者: Masaru Nakamichi

Compatibility of tritium breeders and neutron multipliers as a mixture-packing concept of pebble bed blanket for JA DEMO fusion reactor

氚增殖器和中子倍增器的兼容性作为 JA DEMO 聚变反应堆卵石床毯的混合物填充概念

• 发表时间: 2022
• 作者: Jae-Hwan Kim;Taehyun Hwang;Suguru Nakano;Yoshiaki Akatsu;Masaru Nakamichi
• 通讯作者: Masaru Nakamichi

Reaction kinetics of lithium extraction and a recycling process for lithium meta-titanate pebbles

• DOI: 10.1080/00223131.2022.2113163
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Nuclear Science and Technology
• 影响因子: 1.2
• 作者: Jae-Hwan Kim;Yoshiaki Akatsu;T. Hwang;Yutaka Sugimoto;Suguru Nakano;M. Nakamichi

マイクロ波加熱と化学処理を用いた革新的精製技術による核融合炉用増殖機能材料のリサイクル技術

采用微波加热和化学处理的创新纯化技术的聚变反应堆增殖功能材料的回收技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Matsuyama A.;Sakamoto R.;Yasuhara R.;Funaba H.;Uehara H.;Yamada I.;Kawate T.;Goto M.;金 宰煥，黄 泰現，中野 優，杉本 有隆，赤津 孔明，中道 勝
• 通讯作者: 金 宰煥，黄 泰現，中野 優，杉本 有隆，赤津 孔明，中道 勝