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．

The purpose of this study is to develop a new type of fusion material with high concentration and high productivity. The main contents of this study include: (1) investigation on the development of sorption agent in the process of nuclear fusion;(2) development of novel sorption agent in the process of particle size reduction;(3) simulation of isotope separation in the mobile layer;(4) basic design of nuclear fusion furnace; In the fourth year of the order, Item 1: The process of adsorption and desorption of organic matter in a single particle is discussed. The boundary conditions for the process of adsorption and desorption are discussed. The simulated flow layer is composed of a plurality of adsorption groups, and the simulation layer is composed of a plurality of adsorption groups. The simulation flow layer is intentionally separated from the flow field. The inner diameter is 4.6 mm, the filling length is 25 cm, and the flow rate is 20 ml/min. In the case of the flow field, the cycle of the flow field is 3.5×103 s. Item 2: Luna HILIC, manufactured by Phenomenex, is A carrier for the synthesis of resins. In the pores, it is a raw material for the synthesis of resins. The yield is about 75%, about 2 g, and the final product is about 1.7 g.