Development of simulating moving bed chromatography system for production of lithium-6 used as blanket material

毯状材料六锂生产模拟移动床色谱系统的研制

• 批准号: 22H01201
• 负责人: 杉山 貴彦
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01201/
• 关键词: リチウム６; 模擬流動層; 同位体分離; クロマトグラフィー; ブランケット

本研究の目的は，核融合ブランケット材である高濃縮リチウム6の生産に適した模擬流動層クロマトグラフィーシステムの開発である．本研究を構成する主要項目は，①プロセスシミュレーションによる吸着剤開発指針の調査，②粒径の小さいシリカビーズを担体とした新奇吸着剤の開発，③模擬流動層クロマトグラフィーによるリチウム同位体分離実験，④核融合炉ブランケット用リチウム6濃縮設備の基礎設計である．令和4年度は，このうち，項目①と②を中心に行った．項目①について，単一の吸着カラム内のバルク流れ，境膜移動，粒内拡散，吸脱着の全ての物質移動過程を境界条件により接続して直接計算するモデルを開発した．模擬流動層は複数の吸着カラムから構成され，また，それら複数のカラムを4つのゾーンに分ける．模擬流動層で有意に分離が行われるためには，これら4つのゾーンに課せられる条件があり，内径4.6 mm，充填長25 cmのカラムを用いて流量20 ml/minで処理を行う場合には，カラム切り替え周期が3.5×103 sと見積もられ，プロセスとして成立可能であることを確かめた．項目②については，Phenomenex社製Luna HILICシリカビーズを担体とし，この細孔内に，ビスフェノールA，ベンゾ15クラウン5，トリクロロ酢酸を原料として，ベンゾ15クラウン5樹脂を合成することで，吸着剤を調製した．収率約75 %で約2 gを得て，不純物を取り除いて約1.7 gの最終製品を得た．

は の purpose, this study nuclear fusion ブ ラ ン ケ ッ ト material で あ る high enrichment リ チ ウ ム 6 の production に optimum し た simulation flow layer ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー シ ス テ ム の open 発 で あ る. This study を constitute す は る major programs, (1) プ ロ セ ス シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る tonic open 発 pointer の survey, (2) small size の さ い シ リ カ ビ ー ズ を supporter と し た novel tonic の open 発, (3) simulation flow layer ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー に よ る リ チ ウ ム detached from a body be 験, ④ Nuclear fusion furnace ブラ ケット ケット use リチウム6 concentration equipment <s:1> foundation design である. In the fourth year of the Reiwa era, うち, うち うち, project ①と②を center に line った. Project (1) に つ い て, 単 の sorption カ ラ ム within の バ ル れ ク flow, moving boundary membrane, intragranular company, suck off the の full て の material movement を boundary conditions に よ り meet 続 し て directly calculate す る モ デ ル を open 発 し た. Simulated flow layer は plural の sorption カ ラ ム か ら constitute さ れ, ま た, そ れ ら plural の カ ラ ム を 4 つ の ゾ ー ン に points け る. Line simulation flow separation layer で intentionally に が わ れ る た め に は, こ れ ら 4 つ の ゾ ー ン に class せ ら れ る conditions が あ り, inner diameter of 4.6 mm, filling length 25 cm の カ ラ ム を with い て flow 20 ml/min で 処 Richard を line う occasions に は, カ ラ ム り cutting for え cycle が 3.5 x 103 s と see product も ら れ, Youdaoplaceholder0 て て holds possible である とを とを yes めた めた. Project (2) に つ い て は, Phenomenex club system Luna HILIC シ リ カ ビ ー ズ を supporter と し, こ の に within the pores, ビ ス フ ェ ノ ー ル A, ベ ン ゾ 15 ク ラ ウ ン 5, ト リ ク ロ ロ を boggy acid raw material と し て, ベ ン ゾ 15 ク ラ ウ ン を 5 resin synthesis す る こ と で, smoking A tonic を modulation し た. The yield is approximately 75% で about 2 gを to obtain て. The impurity を is taken from を and divided by で て about 1.7 g. The final product を to obtain た.