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多孔性材料で水と「重水」分離 京大グループ
2022-11-09
多孔性材料で水と「重水」分離 京大グループ

性質がそっくりな水と「重水」を従来の100倍以上の効率で分離できる多孔性材料の開発に世界で初めて成功したと、京都大の北川進特別教授らの研究グループが発表した。重水は原子炉で核分裂を起こしやすくする材料(減速材)として使われるが、分離に莫大(ばくだい)なコストがかかる課題があり、実用化が期待される。研究成果は9日付の英科学誌ネイチャー電子版に掲載された。

活性炭などに代表される多孔性材料は極小の穴(細孔)が無数にあいた物質で、細孔にガス分子を吸着する性質を持つ。研究グループはこれまでに、細孔の構造やサイズを自在にデザインできる多孔性材料の一種「多孔性金属錯体」を開発。また内部に開閉する扉(ゲート)の役割を持つ分子を組み込み、流れを制御することで特定の分子を分離・貯蔵する仕組みの構築にも取り組んでいる。

自然界の水の中に約0・02%の割合で含まれる重水は、原子炉や放射線治療の減速材、科学研究の溶媒など多様な用途があるが、水と分子の大きさや沸点などの性質がほぼ同じのため、水から分離するにはコストがかかっていた。

研究グループは今回、室温でトンボの羽のようにパタパタと運動する分子を作成してナノメートルサイズ(ナノは10億分の1)の細孔を持つ多孔性材料に組み込み、水と重水を含む蒸気にさらすことで両方の分子の透過量に差が出るかを検証。その結果、水分子が優先的に細孔に入って吸着され、従来手法と比べ100倍以上の効率で重水を分離できることが分かった。

研究グループによると、東京電力福島第1原発事故でたまり続ける処理水に含まれる放射性物質トリチウム(三重水素)の分離も原理的には可能。現状では実用化できる分離技術はなく、「トリチウムを含め、別の物質にも分離の手法が応用できるか研究を進めたい」としている。(杉侑里香)

ソース元URL:https://news.yahoo.co.jp/articles/93d96525d6381e2bb1c60e6e05619ceccf6ead24

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