FLiBe溶融塩中における酸化物イオンのその場電気化学的モニタリングと除去
In Situ Electrochemical Monitoring and Removal of Oxide Ions in FLiBe Molten Salts
本研究では、金電極を用いたLiF–BeF2 (66.7: 33.3 mol%) (FLiBe)溶融塩中におけるO2−の電気化学的挙動を系統的に調査するため、サイクリックボルタンメトリー、角波ボルタンメトリー、クロノポテンショメトリーを用いた。角波ボルタンメトリーはO2−の電気化学的挙動の研究に適していることが比較分析で示された。角波ボルタンメトリーの結果は、O2−がO2に酸化され、イオン拡散によって電極反応が制御されることを確認した。クロノポテンショメトリーはO2−の電気化学的挙動がSand則に従うことを確認した。クロノポテンショメトリーによるFLiBe中のO2−の拡散係数はArrhenius則に従った。次に、O2−濃度と角波ボルタンメトリーピーク電流密度の間に良好な線形関係が確立され、未知のFLiBe溶融塩中の酸化物含有量を迅速に決定し、リアルタイムでモニタリングすることが可能になった。さらに、電位固定電解法を用いてFLiBeの電気化学的脱酸素を行い、O2−の満足のいく除去効率が達成された。本研究は、従来の化学分析における長い試験サイクルという欠点を克服し、FLiBe中のO2−濃度をモニタリングするためのその場電気化学的定量分析法を提示する。同時に、溶融塩原子炉の燃料塩の脱酸素と精製のための新しい技術的サポートを提供する。
- 金電極を用い、LiF–BeF2 (66.7:33.3 mol%) (FLiBe) 溶融塩中のO2−の電気化学的挙動をサイクリックボルタンメトリー、角波ボルタンメトリー、クロノポテンショメトリーで系統的に調査した。
- 角波ボルタンメトリーのピーク電流密度とO2−濃度に良好な線形関係が確立され、未知のFLiBe溶融塩中の酸化物含有量を迅速に決定しリアルタイムでモニタリングできるようになった。
- 電位固定電解法によりFLiBeの電気化学的脱酸素を実施し、O2−の満足のいく除去効率を達成した。
- クロノポテンショメトリーによりO2−の電気化学的挙動がSand則に従い、拡散係数がArrhenius則に従うことを確認した。
- 従来の化学分析の長い試験サイクルという欠点を克服し、溶融塩原子炉の燃料塩の脱酸素と精製に資する新しい技術的サポートを提示した。
FLiBe(溶融塩)中の酸化物イオンをその場で定量・除去する電気化学的手法の研究。溶融塩原子炉(MSR)はSMR/先進核の主要路線の一つであり、燃料塩の脱酸素・精製は腐食抑制や運転安定性に直結する重要な工程技術。実験室規模の成果で企業名もなく直接の投資対象は限定的だが、MSRの実用化・許認可でボトルネックとなる燃料塩化学管理を低コスト・短サイクル化する方向性は、MSR開発企業や関連サプライチェーンの事業化タイムラインを左右し得る点を注視したい。