リチウム6同位体濃縮の為のハイブリッドカスケーディングシステムの開発

开发用于锂 6 同位素浓缩的混合级联系统

• 批准号: 22H01999
• 负责人: 佐々木 一哉
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hirosaki 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-22H01999/
• 关键词: 核融合; リチウム; 同位体濃縮; 電気透析; カスケード

本研究は、基幹発電システムとして期待される核融合炉の実現への最大課題である、質量数6のリチウム同位体（6Li）の濃縮技術開発に資する。我々は、電気透析技術に基づく新たな6Li濃縮原理を考案し、1段ごとには大きな同位体濃縮率を達成した。6Li同位体比率を90%以上とするには、1段ごとの同位体濃縮率をさらに大きくかつ安定に実施する方法を見出し、またそれを繰り返し実施するカスケーディング装置を開発する必要がある。本研究の主な目標は、①世界初のカスケード電気透析6Li濃縮の実現、②1段セルの6Li濃縮率の向上、である。R4年度は、主に以下の実験研究を行った：（A)単段を連結するカスケード装置での同位体濃縮と、それによる課題の明確化、および（B）単段の同位体濃縮率向上のための方法の検討。(A)の検討では、単段を5つ直列に連結したカスケード装置で同位体濃縮では1段目と5段目では同位体が濃縮されるものの、その間の2～4段目では同位体濃縮が生じないことが判明した。これはマスバランスを保つために生じる現象であり、カスケード装置の実現には、各段で生じる濃縮液と希釈液を循環させることが有効であると推定された。（B）の検討では、電解質膜の両表面間に印加する電位差を小さくすることで同位体濃縮率を大きくできることが判明した。また、一次側あるいは二次側の溶液中に副電極を配置し、副電極と電解質表面の電極との間に電位差を与えることで、電解質の両表面間の電位差をゼロ（短絡状態）としてもリチウム移動が生じることを明らかにした。本方式では、最も大きな同位体濃縮率が期待されると推定できた。

This study is aimed at the development of concentration technology for 6-mass isotope (6Li) in nuclear fusion furnace. A study on the principle of 6Li concentration based on electrodialysis technology has been carried out. 6Li Isotope Ratio> 90%> 1st Segment Isotope Concentration Ratio> 1st Segment Isotope Concentration> 1st The main purpose of this study is: ① the world's initial development of 6Li concentration by electrodialysis; ② the improvement of 6Li concentration rate in the first stage; In 2004, the following research was conducted: (A) Isotope concentration in single-stage equipment, clarification of the problem, and (B) discussion of the method for improving the isotope concentration ratio in single-stage equipment. (A)In this paper, we discuss the isotope concentration in the first segment and the fifth segment of the device, and analyze the isotope concentration in the second and fourth segments. The phenomenon of concentration and circulation of the concentrated solution in each stage of the device is presumed to have occurred. (B) The potential difference between the surfaces of the electrolyte membrane is small and the isotope concentration rate is large. The arrangement of the secondary electrode in the solution on the primary side, the potential difference between the electrodes on the surface of the secondary electrode, and the potential difference between the surfaces of the electrolyte (short contact state) This method is expected to maximize isotope concentration.

项目成果

La0.57Li0.29TiO3電解質隔膜を用いた2電源3電極方式電気化学ポンピング法によるリチウム回収性能の印加電圧依存性

使用La0.57Li0.29TiO3电解质隔膜的二源三电极电化学泵浦方法施加电压对锂回收性能的依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kiyoto Shin-mura;Ryoya Tokuyoshi;Sogo Shinohara;Yuma Hachinohe and Kazuya Sasaki;丹羽栄貴，新村潔人，本多駿資，田副博文，佐々木一哉;進藤裕太，新村潔人，徳吉諒哉，福坂岳，丹羽栄貴，佐々木一哉;徳吉諒哉，新村潔人，進藤裕太，福坂岳，丹羽栄貴，佐々木一哉;丹羽栄貴，新村潔人，田副博文，佐々木一哉
• 通讯作者: 丹羽栄貴，新村潔人，田副博文，佐々木一哉