独立行政法人日本原子力研究開発機構/TANAKAホールディングス株式会社

平成27年1月8日
独立行政法人日本原子力研究開発機構
TANAKAホールディングス株式会社

核融合炉でトリチウムを効率的に回収するための新たな触媒開発に成功
~世界最高効率を達成、核融合炉の技術的課題解決に見通し~

【発表のポイント】

独立行政法人日本原子力研究開発機構(本部:茨城県那珂郡、理事長:松浦 祥次郎、以下、原子力機構)、田中貴金属工業株式会社[1](本社:東京都千代田区、代表取締役社長:田苗 明、以下、田中貴金属工業)は、核融合炉の実現に向け、トリチウム[2]を回収するための新たな疎水性[3]白金触媒の開発に成功しました。

核融合炉では、トリチウムは重水素とともに燃料として使用します。トリチウムは希少な物質であり、核融合炉内では、触媒反応を利用してトリチウム水として濃縮し、最終的にトリチウムガスの形で回収するシステムが必要[4]となります。

トリチウム回収に使用する触媒は、白金などの貴金属をベースとした「疎水性貴金属触媒」と呼ばれますが、日本では高分子から作製された疎水性貴金属触媒が、新型転換炉ふげん[5]重水精製[6]に使用された実績があります。しかしこの触媒は、放射線に対する脆化や耐熱性に関する課題が有り、高濃度のトリチウム水からの回収が必要となる核融合炉への適用については技術的な課題を解決することが必要でした。

そのため、原子力機構と田中貴金属工業では、無機物質をベースに疎水化処理を施すという新たな触媒作製法を開発しました。その結果、耐放射線性の目安となる530kGyの放射線照射に対して性能劣化がないこと、また通常使用される温度の70℃を大きく上回る600℃超の耐熱性確保にも成功し、これまでの技術的課題を解決しました。さらに、この方法で作製した触媒は、従来の約1.3倍に相当する世界最高の交換効率を達成することも確認しました。

これにより、本触媒を液相化学交換プロセス[7]に適用させることで、トリチウム水からのトリチウム回収システムの信頼性向上と高効率化に関して、大きな技術的ハードルを越えられる見通しが得られました。

さらに、本触媒に適用している疎水性白金触媒の製作技術は、核融合研究のみならず幅広い分野への応用も期待でき、水素酸化触媒[8]に適用した場合には、室温でも水素の効率的酸化が可能であることを実証しました。また、本触媒は上記の脆弱性を解決したことで、原子力分野以外の一般水素取扱プラントの安全性向上にも寄与できます。

参考部門・拠点: 核融合研究開発部門

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