触媒担体のカチオン操作による水素同位体交換容量の制御に関する研究

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本研究は、核融合炉固体増殖ブランケットで生成されたトリチウムを回収する方法の一つとして、親水性交換触媒による水分吸着及び同位体交換プロセスの適用を検討する上で、トリチウムインベントリーの少ない親水性交換触媒創生の可能性について明らかにしようとするものである。本研究では水分保持量が比較的少ないモルデナイト型ゼオライトを出発物質としてカチオン交換を行い触媒担体とし、これに白金を担持させて触媒とする。初年度である平成26年度は１族のイオンに着目し、出発物質に含まれる交換カチオンNaのほか、LiとKで各々交換した材料を担体とし、塩化白金酸塩酸を使用して含浸法で白金を担持させ試料とした。実験は、一定温度（30―80℃）に保持した試料充填層に、トリチウム水蒸気と水素を含むヘリウムガスを導入し、流量を変数として定常状態での充填層出口のガス組成を観察するもので、反応速度の比較の指標として総括反応速度定数を得た。担体としたモルデナイトの交換カチオンの違いによって、白金を担持させた時の反応速度に差異が生じることが判明したが、平成26年度下期の人事異動に伴い、自ら実験を進めることが困難となったため、研究の進捗に遅れが生じた。平成27年度は研究組織を変更し、連携研究者を研究分担者として迎え、トリチウムの使用が困難になったことについては、重水素-水蒸気系の実験として対応することとした。前年度に取得したデータの反応速度解析を進め、気相中の水素について1次反応、吸着水中のトリチウムに対して0.5次の反応を仮定するのが最も結果を表現できること、反応速度が単体の比表面積に依存する傾向があることがわかり、結果を国際会議で報告した。実験データの補強を進めようとしているところで、研究分担者が死亡するという事態を受け、研究継続が困難と判断して廃止措置を取った。