JP2021056111A - 重水素透過量の制御方法および重水素透過装置、並びに核種変換方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】核種変換が施される物質が添加された構造体に重水素を透過させて核種を変換する反応の核種変換生成量を制御する装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】本開示に係る重水素透過量の制御方法では、重水素を透過可能な構造体を境として、構造体の一方の面側および他方の面側にそれぞれ閉空間を形成し、構造体の一方の面側の閉空間に重水素を供給して相対的に重水素の濃度を高め、構造体の他方の面側の閉空間を真空引きして相対的に重水素の濃度を低下させ、真空引きの際に他方の面側の閉空間からガスを排出する排出経路の真空圧力をモニタリングし、予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出し、モニタリングした真空圧力が、目標真空圧力になるよう重水素の供給を制御する。【選択図】図２
Description
本開示は、核種変換に用いられる重水素透過量の制御方法および重水素透過装置、並びに核種変換方法に関するものである。
使用済み核燃料を再処理する際には、先ず硝酸（ＨＮＯ３）溶液中に使用済み核燃料を溶解させて、ウラン（Ｕ）およびプルトニウム（Ｐｕ）を分離する。分離した後、セシウム１３７（１３７Ｃｓ）およびストロンチウム９０（９０Ｓｒ）等が含まれる酸性廃液が残る。
このような酸性廃液の処分方法としては、地層埋設処分等が考えられるが、この他にも、簡便で小規模な装置を利用して核種を変換して処理する手段がある。
特許文献１では、核種変換が施される物質を表面に備えた水素吸蔵合金（構造体）に重水素を透過させ、重水素と核種変換が施される物質とを反応させる核種変換装置を開示している。
特許文献１に記載された核種変換技術には、改善の余地がある。本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、核種変換が施される物質が添加された構造体に重水素を透過させて核種を変換する反応の核種変換生成量を制御できる装置及び方法を提供することを目的とする。本開示は、核種変換効率の低下を抑制できる核種変換方法を提供することを目的とする。
本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献１に記載されているような重水素を透過させて核種変換を行う装置において、核種変換生成量（および変換率）が重水素の透過量と相関することを見出した。
図２１に、重水素透過量と生成量との関係を示す。同図において、横軸は重水素ガスの平均透過量（ＳＣＣＭ）、縦軸は核種変換により生じた物質の生成量（ｎｇ／ｃｍ２）である。図２２に、重水素透過量と核種変換率との関係を示す。同図において、横軸は重水素ガスの平均透過量（ＳＣＣＭ）、縦軸は核種変換率（％）である。核種変換率は、構造体に添加した変換対象物質（変化される物質）の反応前後の変化量から算出する。すなわち、（反応前の変換対象物質量−反応後の変換対象物質量）／（反応前の変換対象物質量）である。
図２１によれば、重水素の平均透過量が増えると、核種変換により生成される物質の量も増えている。このことから、核種変換生成量を制御するためには、重水素透過量を制御する必要があることが分かった。
上記課題を解決するために、本開示の重水素透過量の制御方法および重水素透過装置、並びに核種変換方法は以下の手段を採用する。
本開示は、重水素を透過可能な構造体を境として、前記構造体の一方の面側および他方の面側にそれぞれ閉空間を形成し、前記構造体の一方の面側の閉空間に前記重水素を供給して相対的に重水素の濃度を高め、前記構造体の他方の面側の閉空間を真空引きして相対的に重水素の濃度を低下させ、前記真空引きの際に前記他方の面側の前記閉空間からガスを排出する排出経路の真空圧力をモニタリングし、予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から、前記構造体を透過する重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出し、前記モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう、前記重水素の供給量、前記構造体の温度、または、前記重水素の供給量および前記構造体の温度を調整することにより重水素透過量を制御する重水素透過量の制御方法を提供する。
構造体の両面に重水素の濃度勾配を形成すると、重水素が濃度の高い方から低い方へと移動し、構造体を透過する。表面に核種変換用物質が添加された構造体に重水素を透過させると、核種変換用物質の核種が別の核種に変換されうる。
排出経路の真空圧力のモニタリング値は、上記相関曲線を用いることで重水素ガス流量に変換できる。よって、排気経路の真空圧力から重水素ガス流量を間接的に確認できる。構造体の一方の面側と他方の面側との濃度差を大きくすると、重水素透過量は増加する。排出経路の真空圧力をモニタリングしならが、構造体の一方の面側の閉空間への重水素の供給量および／または構造体の温度を調整することで、構造体の重水素透過量を制御できる。
上記開示の一態様において、電解電流により電解質を含む重水を電気分解することで前記構造体の一方の面側の閉空間へ前記重水素を供給し、前記電解電流を変化させることにより前記重水素の供給量を調整してよい。
電気分解により発生する重水素量は、電解電流に依存する。よって、電解電流の大きさを調整することで、重水素の供給を制御できる。
上記開示の一態様において、重水素ガスを前記構造体の一方の面側の閉空間へ供給し、前記重水素ガスの充填圧を変化させることにより前記重水素の供給量を調整してよい。
重水素ガスを閉空間へ供給する場合、一方の面側の閉空間内での重水素量は重水素ガスの充填圧（供給量）に依存する。よって、重水素ガス供給量を調整することで、重水素の供給を制御できる。
上記開示の一態様において、前記構造体の温度を調整して前記重水素透過量を制御してもよい。
構造体の温度を上げると、重水素の拡散速度が速くなり、透過量も増大する。
上記開示の一態様において、前記モニタリングが、第１モニタリングおよび第２モニタリングを含み、前記重水素の供給量を調整して、第１モニタリングした真空圧力を前記目標真空圧力に近づけた後、前記第２モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう前記構造体の温度を調整してもよい。
上記開示の一態様において、前記モニタリングが、第１モニタリングおよび第２モニタリングを含み、前記構造体の温度を調整して、第１モニタリングした真空圧力を前記目標真空圧力に近づけた後、前記第２モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう前記重水素の供給量を調整してもよい。
複数の手段を採用することで、重水素の透過量の幅を広げられる。設定できる電解電流範囲、重水素ガスの充填範囲および調整できる温度範囲に制限がある。どちらか一方だけの調整では目標真空圧力に達せない場合、目標真空圧力を２段階に分けることで、モニタリング値を目標真空圧力にできるようになる。
電解液が電気分解されると、反応に伴い熱が生じる。電解電流を高くすると、構造体の温度も高くなる。そのため、構造体の温度調整の前に、電解電流により重水素の供給を調整すると重水素透過量を制御しやすい。
また、本開示は、上記に記載の重水素透過量の制御方法によって前記構造体に重水を透過させる核種変換方法であって、前記構造体と同じ材質で形成された試験構造体について温度と核種変換効率との関係を予め取得し、該関係の中から前記核種変換効率が相対的に高い温度域を選択し、該選択した温度域となるよう前記構造体の温度を調整する核種変換方法を提供する。
本願発明者らは、鋭意検討の結果、構造体の温度を上げると核種変換効率は上がる傾向を示すが、ある温度を超えたところで下がる傾向に転ずることを見出した。核種変換効率が下がる温度、および、核種変換効率が相対的に高くなる温度域を予め把握し、その温度域となるよう構造体の温度を調整することで、可能な範囲でより高い核種変換効率を実現できる。
本開示は、重水素が透過可能な構造体と、前記構造体を両側から挟み込むようにして配置され、前記構造体により密閉可能な閉空間をなす貯留部および減圧部と、前記貯留部に重水素を供給し、前記貯留部を相対的に重水素の濃度が高い状態とする高濃度化手段と、前記減圧部を真空状態にする排気手段、および、前記減圧部と前記排気手段とを接続する排気経路を有し、該排気手段により前記減圧部を相対的に重水素濃度が低い状態とする低濃度化手段と、前記排気経路に接続された真空計と、を備える重水素透過装置を提供する。
上記開示の一態様において、制御部をさらに備え、前記制御部は、前記真空計の測定値をモニタリングするモニタリング部と、予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線が格納された格納部と、前記相関曲線から前記重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を設定する設定部と、モニタリング値が、前記目標真空圧力になるよう前記重水素透過量を調整する調整部と、を備えてよい。
上記開示の一態様において、前記高濃度化手段が、前記構造体に対向配置された正極および直流電源を含み、前記調整部が、前記直流電源により電解電流を調整できる。
上記開示の一態様において、前記高濃度化手段が、重水素ガス源を備え、前記貯留部に接続された重水素ガス供給装置であり、前記調整部が、前記重水素ガス供給装置による重水素ガスの供給を調整できる。
上記開示の一態様において、前記構造体の温度を調整する温度調整手段を備え、前記制御部が、前記温度調整手段による温度調整を制御できる。
上記開示の一態様において、前記構造体の温度を調整する温度調整手段を備え、前記調整部は、第１モニタリング値が、前記目標真空圧力に近づくよう前記高濃度化手段による前記重水素の供給量を調整する第１調整部と、第２モニタリング値が、前記目標真空圧力になるよう前記温度調整手段により前記構造体の温度を調整する第２調整部と、を備えてよい。
本開示によれば、相対的に重水素濃度が低くなる閉空間の排気経路の真空圧をモニタリングし、モニタリング値に合わせて重水素の供給を調整することで、重水素透過量を制御し、核種変換生成量を制御することができる。また、本開示に係る核種変換方法によれば、核種変換効率の低下を抑制できる。
図１は、本実施形態に係る重水素透過量の制御方法および核種変換方法の原理を説明する図である。図２は本実施形態に係る重水素透過量の制御フローを示す図である。
図１の重水素透過装置（核種変換装置）１は、ケーシング２と、重水素を透過可能であり板状に形成された構造体３とを備えている。ケーシング２は気密構造であり、その内部は外部雰囲気から遮断されている。構造体３はケーシング２内に配置され、該ケーシング２内を２つの空間に分離するようケーシング２に接合されている。構造体３の一方の面側および他方の面側にはそれぞれ、構造体３を境とした閉空間（４，５）が形成されている。構造体３の閉空間４側の面３Ａには核種変換用物質６が添加されている。上記のような構成の重水素透過装置（核種変換装置）は、特許第４３４６８３８号公報および特許６３６６８９９号公報などに開示されている。
（重水素透過開始）
構造体３の一方の面３Ａ側の閉空間（第１閉空間）４に重水素を供給し、該閉空間内の重水素濃度を相対的に高める。また、構造体３の他方の面３Ｂ側の閉空間（第２閉空間）５を真空引きして、相対的に重水素の濃度を低下させる。構造体３の両面において重水素の濃度差を形成することで、第１閉空間４から第２閉空間５へ重水素の流れ７を作り出す。これによって、重水素が構造体３を透過する。
構造体３の一方の面３Ａ側の閉空間（第１閉空間）４に重水素を供給し、該閉空間内の重水素濃度を相対的に高める。また、構造体３の他方の面３Ｂ側の閉空間（第２閉空間）５を真空引きして、相対的に重水素の濃度を低下させる。構造体３の両面において重水素の濃度差を形成することで、第１閉空間４から第２閉空間５へ重水素の流れ７を作り出す。これによって、重水素が構造体３を透過する。
（真空計モニタリング）
第２閉空間５を真空引きする排気経路（図示せず）に真空計（図示せず）を設置し、排気経路内の真空圧力をモニタリングする。
第２閉空間５を真空引きする排気経路（図示せず）に真空計（図示せず）を設置し、排気経路内の真空圧力をモニタリングする。
予め重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線を作成しておき、該相関曲線を用い、所定の重水素ガス流量となる真空圧力を目標真空圧力として設定する。
モニタリングした真空圧力（モニタリング値）を、設定した目標真空圧力（設定値）と比較する。
モニタリング値を、相関曲線に照らし合わせると、モニタリング値を重水素ガス流量に換算できる。すなわち、真空圧力をモニタリングすることで、間接的に排出経路の重水素ガス流量および構造体３の重水素透過量を確認できる。
（重水素透過条件の調整／維持）
モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素とか条件は現状を維持する。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、重水素の透過条件を調整する。モニタリングは、モニタリング値が設定値になるまで継続する。
モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素とか条件は現状を維持する。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、重水素の透過条件を調整する。モニタリングは、モニタリング値が設定値になるまで継続する。
重水素透過条件は、重水素の供給量および／または構造体の温度である。重水素の供給量を調整することで構造体での重水素透過量を制御できる。構造体の温度を調整することでも構造体での重水素透過量を制御できる。重水素の供給量および構造体の温度の両方を調整して構造体での重水素透過量を制御してもよい。重水素の供給量を調整する方法については後述の実施例１,２で詳しく説明する。構造体の温度を調整／維持する方法については後述の実施例３，４で詳しく説明する。重水素の供給量および構造体の温度の組み合わせについては後述の実施例５，６で詳しく説明する。
（核種変換）
第１閉空間側の面３Ａ上に核種変換用物質６を備えた構造体３に、重水素を透過させると、核種変換用物質６を構成する核種は、別の核種へと変換される。構造体３の重水素透過量を制御できれば、核種変換生成量を制御することができる。
第１閉空間側の面３Ａ上に核種変換用物質６を備えた構造体３に、重水素を透過させると、核種変換用物質６を構成する核種は、別の核種へと変換される。構造体３の重水素透過量を制御できれば、核種変換生成量を制御することができる。
核種変換用物質としては、セシウムＣｓ、炭素Ｃ、ストロンチウムＳｒ、ナトリウムＮａなどが例示される。例えば、セシウム１３３Ｃｓは、プラセオジム１４１Ｐｒに核種変換される。炭素１２Ｃは、マグネシウム２４Ｍｇに核種変換され、ケイ素２８Ｓｉに核種変換され、硫黄３２Ｓに核種変換される。ストロンチウム８８Ｓｒは、モリブデン９６Ｍｏに核種変換される。ナトリウム２３Ｎａは、ナトリウム２７Ｎａに核種変換され、マグネシウム２７Ｍｇに核種変換され、２７Ａｌに核種変換される。１３８Ｂａは、１５０Ｓｍに核種変換される。
構造体３は、パラジウム（Ｐｄ）若しくはパラジウム合金、又は、パラジウム以外の水素吸蔵金属若しくはパラジウム合金以外の水素吸蔵合金と、これらに対して相対的に仕事関数が低い物質とを有する。パラジウム以外の水素吸蔵金属は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）である。パラジウム以外の水素吸蔵合金は、例えば、ニッケル合金である。相対的に仕事関数が低い物質とは、例えば、仕事関数が３ｅＶ未満の物質であり、具体的には、酸化カルシウム（ＣａＯ）などとされる。
図３に、一例として構造体３の縦断面図を示す。図３の構造体３は、Ｐｄ基板１１と積層膜１２とを備えている。Ｐｄ基板１１は、パラジウムＰｄから形成され、板状に形成されている。積層膜１２は、Ｐｄ基板１１の一方の面を被覆するよう形成される膜である。積層膜１２は、複数のＰｄ層１３と複数のＣａＯ層１４とが交互に積層された構成である。積層膜１２の最上層はＰｄ層１３である。
複数のＰｄ層１３は、それぞれ、パラジウムＰｄから形成され、その厚さは、例えば２０ｎｍ程度である。複数のＣａＯ層１４は、それぞれ、酸化カルシウムＣａＯから形成され、その厚さは例えば２ｎｍ程度である。
構造体３は、板状に形成されたＰｄ基板１１がエッチング処理された後に、アルゴンイオンビームスパッタ法によって、そのＰｄ基板１１上にＰｄ層１３とＣａＯ層１４とが交互に製膜されることにより作製されうる。
構造体３は、積層膜１２が形成される表面に、真空蒸着やスパッタ法などに例示される製膜処理によって核種変換用物質が添加されることもできる。また、構造体３を核種変換用物質が含まれる電解液に浸漬し、電解液を電気分解することにより核種変換用物質を構造体３表面に添加することもできる。
〔実施例１〕
本実施例は、電解質を含む重水を電気分解することで、重水素の供給を行うことを特徴とする。
本実施例は、電解質を含む重水を電気分解することで、重水素の供給を行うことを特徴とする。
まず、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）について説明する。
図４は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）１０の概略図である。重水素透過装置１０は、構造体３、貯留部（第１閉空間）１５、減圧部（第２閉空間）１６、高濃度化手段、低濃度化手段、および真空計１９を備えている。貯留部１５は構造体３の一方の面側に配置されている。減圧部１６は構造体３の他方の面側に配置されている。貯留部１５および減圧部１６は、構造体３により内部を気密保持可能に形成されている。
図４は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）１０の概略図である。重水素透過装置１０は、構造体３、貯留部（第１閉空間）１５、減圧部（第２閉空間）１６、高濃度化手段、低濃度化手段、および真空計１９を備えている。貯留部１５は構造体３の一方の面側に配置されている。減圧部１６は構造体３の他方の面側に配置されている。貯留部１５および減圧部１６は、構造体３により内部を気密保持可能に形成されている。
貯留部１５および減圧部１６は、構造体３を両側から挟み込むようにして、構造体３の一方の面側（Ｐｄ基板１１とは反対側）と他方の面側（Ｐｄ基板１１側）とにそれぞれ配置されている。貯留部１５および減圧部１６は、それぞれ構造体３により内部を気密保持可能に形成されている。
高濃度化手段は、貯留部１５に重水素を供給し、貯留部１５内を相対的に重水素の濃度が高い状態とするものである。図４において高濃度化手段は、直流電源２０、正極２１、重水供給装置２２、及びガス排出経路２３から構成されている。
直流電源２０は、貯留部１５の外に位置し、正極２１と負極（構造体３）とに電気的に接続されている。直流電源２０は、正極２１と構造体３との間に電圧差を与え得る。直流電源２０は、電流制御運転が可能である。
正極２１は、貯留部１５内で、間隔をあけて構造体３に対向配置されている。正極２１は、白金（Ｐｔ）などで棒状に形成されている。正極２１は、貯留部１５内に後述の重水２８が貯留された際に、該重水２８に浸漬する位置にある。
重水供給装置２２は、重水タンク２５、重水供給経路２６、除湿部２７及びガス源（図示せず）を備えている。重水タンク２５は、重水が収容される容器である。重水タンク２５は、重水供給経路２６を介して貯留部１５に接続されている。重水供給経路２６の一端は、重水タンク２５内に収容された重水に浸漬するよう配置される。重水供給経路２６の他端は、貯留部１５に重水を供給可能に接続されている。重水供給経路２６にはバルブ２９が設けられている。
重水タンク２５にはガス供給経路（３０ａ，３０ｂ）を介して除湿部２７およびガス源が接続されている。重水タンク２５と除湿部２７とをつなぐガス供給経路３０ａには、バルブ３１が設けられている。除湿部２７とガス源とをつなぐガス供給経路３０ｂには、バルブ３２が設けられている。ガス供給経路３０ａの一端は重水タンク２５内で、重水に接触しない位置に配置されている。
除湿部２７は、シリカゲル等に例示される除湿機能付フィルタを備えている。ガス源は、不活性ガスが充填されたボンベ、例えば、窒素（Ｎ２）ボンベ、アルゴン（Ａｒ）ボンベ、及びＣＥ（Ｃｏｌｄ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）などである。
ガス供給経路３０ａは、図示しない制御装置に制御されることにより、除湿部２７により乾燥された不活性ガスのうちの所定の流量の不活性ガスを重水タンク２５に供給する。重水タンク２５は、ガス供給経路３０ａから不活性ガスが供給されることにより、その貯留空間が加圧される。重水供給経路２６は、図示しない制御装置又は後述する図５の制御部で制御されることにより、重水タンク２５に貯留される重水のうちの所定の流量の重水を貯留部１５に供給する。
ガス排出経路２３は、一端が貯留部１５に接続され、他端は外部雰囲気下に配置されている。ガス排出経路２３には、貯留部１５内のガスを外部に排出できるよう逆止弁３３（＜１気圧）が設けられている。逆止弁３３は、外部雰囲気の気圧が貯留部１５に貯留される気体の気圧より大きいときに、閉鎖する。逆止弁３３は、貯留部１５に貯留される気体の気圧が外部雰囲気の気圧より大きいときに、開放され、気体を外部に排気する。
低濃度化手段は、減圧部１６を相対的に重水素濃度が低い状態とするものである。低濃度化手段は、減圧部１６を真空状態にする排気手段４１、減圧部１６と排気手段４１とを接続する排気経路４２を備えている。排気手段４１は、ターボ分子ポンプ及びドライポンプなどの排気装置であり、真空引きすることで減圧部１６内を貯留部１５よりも重水素濃度が低い状態に維持できる。排気経路４２にはバルブ４３が設けられている。
真空計１９は、排気経路４２に接続されており、排気経路４２内の圧力を計測できる。
重水素透過装置１０は、さらに、制御部を備えていてもよい。例えば、図５に示されるように、制御部４５は、真空計１９の測定値をモニタリングするモニタリング部４６と、予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線が格納された格納部４７と、相関曲線から重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を設定する設定部４８と、モニタリング結果が、目標真空圧力になるよう高濃度化手段による重水素の供給を調整する調整部４９と、を備えている。
制御部４５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
重水素透過装置１０には、構造体３の一方の面（貯留部１５側を向く面）の近傍に向けて超音波が発信されるように、貯留部１５の外側に、超音波振動子３５が設置されてもよい。
減圧部１６内には、構造体３の減圧部１６側を加熱する加熱手段５０が設置されてもよい。加熱手段５０は、図示しない制御装置により温度制御が可能なヒータなどである。
重水素透過装置１０は、さらに、冷却装置５１と電解液供給装置６１とを備えている。
冷却装置５１は、反応後電解液抜出用配管５２と熱交換器５３とフィルタ５４とポンプ５５と冷却後電解液供給用配管５６とを備えている。反応後電解液抜出用配管５２は、貯留部１５と熱交換器５３とを接続する流路を形成している。反応後電解液抜出用配管５２は、貯留部１５に貯留されている重水２８（電解液）を抜き出し、その抜き出された電解液を熱交換器５３に供給する。
熱交換器５３は、反応後電解液抜出用配管５２から供給された電解液を冷却する。フィルタ５４は、熱交換器５３により冷却された電解液をろ過し、その電解液から不純物を除去する。ポンプ５５は、図示しない制御装置に制御されることにより、フィルタ５４によりろ過された電解液を加圧する。冷却後電解液供給用配管５６は、ポンプ５５と貯留部１５とを接続する流路を形成している。冷却後電解液供給用配管５６は、ポンプ５５により加圧された電解液を貯留部１５内に供給する。冷却装置５１から供給された電解液は、構造体３の貯留部１５側の表面に接触することにより、適切に構造体３を冷却できる。
電解液供給装置６１は、不活性ガス供給用配管６２と除湿装置６３と乾燥不活性ガス供給用配管６４と重水タンク６５とを備えている。不活性ガス供給用配管６２は、図示されていないガス源と除湿装置６３とを接続する流路を形成している。不活性ガス供給用配管６２は、図示しない制御装置に制御されることにより、ガス源から供給される窒素ガスＮ２のうちの所定の流量の窒素ガスを除湿装置６３に供給する。除湿装置６３は、シリカゲルに例示される除湿機能付フィルタを備えている。除湿装置６３は、不活性ガス供給用配管６２から供給された窒素ガスから不純物を除去し、その窒素ガスを乾燥させる。
乾燥不活性ガス供給用配管６４は、除湿装置６３と重水タンク６５とを接続する流路を形成している。乾燥不活性ガス供給用配管６４は、図示しない制御装置に制御されることにより、除湿装置６３により乾燥された窒素ガスのうちの所定の流量の窒素ガスを重水タンク６５に供給する。重水タンク６５は、貯留空間を形成し、その貯留空間に重水Ｄ２Ｏを貯留している。重水タンク６５は、乾燥不活性ガス供給用配管６４から窒素ガスが供給されることにより、その貯留空間が加圧される。
電解液供給装置６１は、さらに、不活性ガス供給用配管６６と除湿装置６７と乾燥不活性ガス供給用配管６８と重水供給用配管６９と電解液タンク７０と電解液供給用配管７１とを備えている。不活性ガス供給用配管６６は、ガス源と除湿装置６７とを接続する流路を形成している。不活性ガス供給用配管６６は、制御装置に制御されることにより、ガス源から供給される窒素ガスのうちの所定の流量の窒素ガスを除湿装置６７に供給する。
除湿装置６７は、シリカゲルに例示される除湿機能付フィルタを備えている。除湿装置６７は、不活性ガス供給用配管６６から供給された窒素ガスから不純物を除去し、その窒素ガスを乾燥させる。乾燥不活性ガス供給用配管６８は、除湿装置６７と電解液タンク７０とを接続する流路を形成している。乾燥不活性ガス供給用配管６８は、図示しない制御装置に制御されることにより、除湿装置６７により乾燥された窒素ガスのうちの所定の流量の窒素ガスを電解液タンク７０に供給する。
重水供給用配管６９は、重水タンク６５と電解液タンク７０とを接続する流路を形成している。重水供給用配管６９は、図示しない制御装置に制御されることにより、重水タンク６５に貯留された重水のうちの所定の流量の重水を電解液タンク７０に供給する。
電解液タンク７０は、貯留空間を形成し、その貯留空間に電解液を貯留している。電解液タンク７０は、乾燥不活性ガス供給用配管６８から窒素ガスが供給されることにより、その貯留空間が加圧される。電解液タンク７０は、電解質塩７２とヒータ７３とを備えている。電解質塩７２は、電解質から形成され、電解液タンク７０の貯留空間に配置されている。電解質としては、硝酸セシウムＣｓＮＯ３、水酸化セシウムＣｓＯＨ、硝酸ナトリウムＮａＮＯ３、硝酸ストロンチウムＳｒ（ＮＯ３）２、硝酸バリウムＢａ（ＮＯ３）２に例示される。電解質塩７２は、電解液タンク７０の貯留空間に貯留される電解液に常時に接触することにより、その電解液に所定の濃度の電解質を溶解させる。ヒータ７３は、電解液タンク７０の貯留空間に貯留される電解液が所定の温度になるように、図示しない制御装置に制御されることにより、電解液を加熱する。
電解液供給用配管７１は、電解液タンク７０と貯留部１５とを接続する流路を形成している。電解液供給用配管７１は、図示しない制御装置に制御されることにより、電解液タンク７０に貯留される電解液のうちの所定の流量の電解液を貯留部１５に供給する。
次に、上記重水素透過装置における重水素透過量の制御方法について図８を参照して説明する。
（目標真空圧力の設定）
予め以下の手順で相関曲線を作成する。
まず、真空計１９が接続された低濃度化手段（排気手段４１、排気経路４２、バルブ４３）を重水素透過装置１０から取り外す。次に、図６に示すように、取り外した低濃度化手段に、質量流量計（マスフローコントローラ）８２を介して重水素ガスボンベ８０（レギュレータ８１付き）を接続した後、マスフローコントローラ８２により所定の流量で重水素ガスを流し、真空計１９で真空圧力を計測し、計測値を記録する。
予め以下の手順で相関曲線を作成する。
まず、真空計１９が接続された低濃度化手段（排気手段４１、排気経路４２、バルブ４３）を重水素透過装置１０から取り外す。次に、図６に示すように、取り外した低濃度化手段に、質量流量計（マスフローコントローラ）８２を介して重水素ガスボンベ８０（レギュレータ８１付き）を接続した後、マスフローコントローラ８２により所定の流量で重水素ガスを流し、真空計１９で真空圧力を計測し、計測値を記録する。
マスフローコントローラ８２により流した重水素ガス流量と、真空計１９での計測値とを相関させ、相関曲線を作成する。実際に作成した相関曲線を図７に例示する。同図において、横軸は真空圧力（Ｐａ）、縦軸は重水素ガス流量（ｍＬ／ｍｉｎ）である。
次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量との関係より設定する。
（重水素透過開始）
重水供給装置２２から貯留部１５に重水２８を供給し、正極２１を重水２８に浸漬させる。重水２８は常に正極２１が浸漬される量を維持する。重水２８の供給量や供給タイミングは、重水２８の液高（正極２１が常に液中に保持される液量）に応じて適宜設定される。
重水供給装置２２から貯留部１５に重水２８を供給し、正極２１を重水２８に浸漬させる。重水２８は常に正極２１が浸漬される量を維持する。重水２８の供給量や供給タイミングは、重水２８の液高（正極２１が常に液中に保持される液量）に応じて適宜設定される。
正極２１を重水２８に浸漬させた後、直流電源２０により、正極２１と負極（構造体３）に対して電圧を印加し、正極２１と構造体３との間に電解電流を流し、重水２８を電気分解して構造体３の表面上で重水素（Ｄ２）を発生させる。さらに、排気手段４１にて減圧部１６内を真空引きする。これらにより、貯留部１５内が相対的に重水素の濃度が高い状態となり、減圧部１６内が相対的に重水素濃度の低い状態となって濃度勾配が生じる。貯留部１５と減圧部１６との間に重水素の濃度差によって、貯留部１５側の重水素が減圧部１６側に移動し、構造体３を透過する。
重水２８は、例えば、０．１ｍｏｌ／ｌの重水ベースの硝酸セシウム溶液であって良い。減圧部１６内の圧力は＜０．１Ｐａ以下とされると良い。
（真空計モニタリング）
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
モニタリングした真空圧力（モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力（設定値）と比較する。
（電解電流の調整／維持）
モニタリング値が設定値を満たす場合、電解電流は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、直流電源２０によって電解電流を変化させて重水素の供給量を調整する。例えば、モニタリング値が設定値よりも低い場合は、電解電流を大きくして、電気分解により発生する重水素量を増加させる。モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび電解電流の調整を繰り返す。
モニタリング値が設定値を満たす場合、電解電流は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、直流電源２０によって電解電流を変化させて重水素の供給量を調整する。例えば、モニタリング値が設定値よりも低い場合は、電解電流を大きくして、電気分解により発生する重水素量を増加させる。モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび電解電流の調整を繰り返す。
重水素透過量（流速Ｊ）は、フィックの第一法則式より下記の通り求められる。
（J：重水素透過量、D：拡散係数、∂c：重水素濃度勾配、∂z：構造体厚さ）
ここで、貯留部１５側の重水素濃度Ｃ１は減圧部１６側の重水素濃度Ｃ２に比べてかなり高い（Ｃ１>>Ｃ２）。よって、重水素濃度勾配は実質的に∂c≒Ｃ１となる。したがって、重水素透過量は貯留部１５における重水素濃度Ｃ１に依存する。
貯留部１５における重水素濃度Ｃ１は、電気分解により発生する重水素量に依存する。すなわち、重水素濃度Ｃ１は電解電流Ａの大きさで決まる。よって、直流電源２０によって電解電流を調整し、電気分解により発生する重水素量を変化させることで、間接的に構造体の重水素透過量を制御できる。
（重水素透過試験）
図４の重水素透過装置１０を使用し、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させ、以下の通り核種変換反応を行った。
まず、電解液供給装置６１により電解質が重水溶液に溶解した電解液（重水ベースの硝酸セシウム溶液）を貯留部１５内に供給した。重水を重水供給装置２２から貯留部１５内に供給した。電解液および重水の供給は、貯留部１５内での電解質濃度が例えば０．１ｍｏｌ／ｌとなるよう調整するとともに、正極２１が浸漬されるまで実施した。
図４の重水素透過装置１０を使用し、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させ、以下の通り核種変換反応を行った。
まず、電解液供給装置６１により電解質が重水溶液に溶解した電解液（重水ベースの硝酸セシウム溶液）を貯留部１５内に供給した。重水を重水供給装置２２から貯留部１５内に供給した。電解液および重水の供給は、貯留部１５内での電解質濃度が例えば０．１ｍｏｌ／ｌとなるよう調整するとともに、正極２１が浸漬されるまで実施した。
バルブ４３を開放して排気手段４１により減圧部１６を真空引きし、減圧部１６内の圧力は＜０．１Ｐａ以下にした。また、加熱手段５０により、構造体の減圧部１６側の部分が所定温度になるよう加熱した。一方、構造体の貯留部１５側の部分は、冷却装置５１により重水２８を循環させて冷却した。
直流電源２０によって電圧を印加し、正極２１と構造体３との間に電解電流Ａを流し、真空計１９の計測値をモニタリングした。モニタリング値および予め作成しておいた相関曲線から重水素ガス流量を導き出し、該重水素ガス流量を構造体の断面積で除すことで重水素ガス透過量を得た。
上記試験に基づき、電解電流（電流密度）と、重水素透過量との関係をまとめた結果を図９に示す。同図において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は構造体の重水素透過量（ｍＬ／ｍｉｎ／ｃｍ２）である。
図９によれば、電流密度（電解電流）の増加に伴い、重水素透過量も増加することが確認された。
〔実施例２〕
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うことを特徴とする。
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うことを特徴とする。
まず、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）について説明する。
図１０は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）の概略図である。重水素透過装置１００は、構造体３、貯留部（第１閉空間）１０２、減圧部（第２閉空間）１０３、高濃度化手段１０４、低濃度化手段１０５および真空計１９を備えている。貯留部１０２は構造体３の一方の面側（Ｐｄ基板１１とは反対側）に配置されている。減圧部１０３は構造体３の他方の面側（Ｐｄ基板１１側）に配置されている。貯留部１０２および減圧部１０３は、構造体３を境として内部を気密保持可能に形成されている。
図１０は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）の概略図である。重水素透過装置１００は、構造体３、貯留部（第１閉空間）１０２、減圧部（第２閉空間）１０３、高濃度化手段１０４、低濃度化手段１０５および真空計１９を備えている。貯留部１０２は構造体３の一方の面側（Ｐｄ基板１１とは反対側）に配置されている。減圧部１０３は構造体３の他方の面側（Ｐｄ基板１１側）に配置されている。貯留部１０２および減圧部１０３は、構造体３を境として内部を気密保持可能に形成されている。
高濃度化手段１０４は、貯留部１０２に重水素を供給し、貯留部１０２内を相対的に重水素の濃度が高い状態とするものである。図１０において高濃度化手段１０４は、重水素ガスボンベ１０６と、貯留部１０２および重水素ガスボンベ１０６を接続し、途中にバリアブルリークバルブ１０７が設けられた供給経路１０８で構成されている。
低濃度化手段１０５は、減圧部１０３を相対的に重水素濃度が低い状態とするものである。低濃度化手段１０５は、減圧部１０３内を真空状態にする排気手段１０９、減圧部１０３と排気手段１０９とを接続する排気経路１１０、および真空計１９を備えている。
図１０において排気手段１０９は、主排気装置１０９ａと副排気装置１０９ｂとを含む。主排気装置１０９ａは、ターボ分子ポンプおよびドライポンプなどであり、真空引きすることで減圧部１０３内を貯留部１０２よりも重水素濃度が低い状態に維持できる。副排気装置１０９ｂは、ロータリーポンプなどであり、減圧部１０３およびターボ分子ポンプ内を荒引きする。排気経路１１０の途中にはバルブ１１２が設けられている。
真空計１９は、排気経路１１０に接続されており、排気経路１１０内の真空圧力を計測できる。
重水素透過装置１００は、さらに、制御部（図示せず）を備えていてもよい。制御部は、例えば、図５と同様にモニタリング部、格納部、設定部および調整部を含み、調整部はバリアブルリークバルブ１０７の開閉を制御し、重水素ガスボンベ１０６から供給される重水素ガスの供給を調整する。
重水素透過装置１００は、例えば構造体３から生成されるガス状の反応生成物を検出すると共に減圧部１０３内の重水素量を計測することにより構造体３を透過する重水素の透過量を評価する質量分析器１１３を備えていてもよい。
さらに、重水素透過装置１００は、例えばＸ線や電子線、粒子線等の照射により励起された構造体３の表面上の原子から放出される光電子やイオン等を検出する静電アナライザー１２０と、構造体３の両面のうち貯留部１０２内の重水素に曝される表面上にＸ線を照射するＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：Ｘ線照射光電子スペクトル分析）用のＸ線銃１２１と、内部に重水素が導入された貯留部１０２内の圧力を検出する圧力計１２２と、例えばベリリウム窓１２３を有する高純度ゲルマニウム検出器１２４からなるＸ線検出器と、貯留部１０２内の真空度を検出する貯留部真空計１２５と、例えば重水素の導入以前等に貯留部１０２内を真空状態に保持する真空バルブ１２６と、貯留部１０２を真空状態にするターボ分子ポンプ１２７と、貯留部１０２およびターボ分子ポンプ１２７内を荒引きするためのロータリーポンプ１２８とを備えて構成されている。
次に、重水素透過装置１００における重水素透過量の制御方法について図１１を参照して説明する。
（目標真空圧力の設定）
真空計１９が接続された低濃度化手段１０５（排気手段１０９、排気経路１１０、バルブ１１２）を重水素透過装置１００から取り外し、実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
真空計１９が接続された低濃度化手段１０５（排気手段１０９、排気経路１１０、バルブ１１２）を重水素透過装置１００から取り外し、実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（重水素透過開始）
減圧部１０３内を排気手段１０９によって真空引きする。その後、バリアブルリークバルブ１０７を開き、重水素ガスボンベ１０６から所定のガス圧力で貯留部１０２に重水素ガスを供給する。これにより、貯留部１０２内が相対的に重水素の濃度の高い状態となり、減圧部１０３内が相対的に重水素濃度の低い状態となって濃度勾配が生じる。貯留部１０２と減圧部１０３との間の重水素の濃度差によって、貯留部１０２側の重水素が減圧部１０３側に移動し、構造体３を透過する。
減圧部１０３内を排気手段１０９によって真空引きする。その後、バリアブルリークバルブ１０７を開き、重水素ガスボンベ１０６から所定のガス圧力で貯留部１０２に重水素ガスを供給する。これにより、貯留部１０２内が相対的に重水素の濃度の高い状態となり、減圧部１０３内が相対的に重水素濃度の低い状態となって濃度勾配が生じる。貯留部１０２と減圧部１０３との間の重水素の濃度差によって、貯留部１０２側の重水素が減圧部１０３側に移動し、構造体３を透過する。
（真空計モニタリング）
排気経路１１０内の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
排気経路１１０内の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
モニタリングした真空圧力（モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力と比較する。
（重水素ガス充填圧の調整／維持）
モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素ガスの充填圧は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、重水素ガスボンベからの重水素ガス供給量を変化させ、充填圧を調整する。充填圧を調整することで、重水素（ガス）の供給量を調整できる。例えば、モニタリング値が設定値よりも低い場合は、重水素ガスボンベからの重水素ガス供給量を増加させる。モニタリングは、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素ガスの充填圧は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、重水素ガスボンベからの重水素ガス供給量を変化させ、充填圧を調整する。充填圧を調整することで、重水素（ガス）の供給量を調整できる。例えば、モニタリング値が設定値よりも低い場合は、重水素ガスボンベからの重水素ガス供給量を増加させる。モニタリングは、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
貯留部１０２側の重水素濃度Ｃ１は減圧部１０３側の重水素濃度Ｃ２に比べてかなり高いため、重水素濃度勾配は実質的に∂c≒Ｃ１となる。本実施例において、貯留部１０２における重水素濃度Ｃ１は、重水素ガスの充填圧Ｐ１によって決まる。よって、重水素ガスの充填圧Ｐ１を調整して、貯留部１０２内の重水素濃度Ｃ１を変化させることで、間接的に重水素透過量を制御できる。重水素透過量を制御することで、核種変換生成量を制御することができる。
〔実施例３〕
本実施例では、電解質を含む重水を電気分解することで重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を構造体の温度調整で行う点が実施例１と異なる。
本実施例では、電解質を含む重水を電気分解することで重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を構造体の温度調整で行う点が実施例１と異なる。
本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）は、図４の重水素透過装置１０と同様の構成を備えている。本実施例において符号５０は、構造体の温度を調整する温度調整手段である。制御部の調整部は、温度調整手段５０の加熱温度を調整できる。構造体は、支持部材により支えられ、ケーシング２と結合されている。支持部材の構造体近傍には、構造体温度を測定する温度計測部（図示せず）が設けられている。支持部材は、金属等の熱伝導性の高い物質で形成され、温度計測部で計測された温度は、実質的に構造体の温度に読み替えることができる。
図１２に、本実施例に係る重水素透過量制御の手順を示す。
（目標真空圧力の設定）
実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（重水素透過開始）
実施例１と同様に、正極２１と構造体３との間に電解電流を流し、重水素透過を開始する。
実施例１と同様に、正極２１と構造体３との間に電解電流を流し、重水素透過を開始する。
（真空計モニタリング）
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
モニタリングした真空圧力（モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力（設定値）と比較する。
（構造体温度の調整／維持）
モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段５０による加熱温度は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段５０による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。構造体の温度を変化させることで重水素の透過量を制御できる。モニタリングは、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび構造体の温度調整を繰り返す。
モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段５０による加熱温度は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段５０による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。構造体の温度を変化させることで重水素の透過量を制御できる。モニタリングは、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび構造体の温度調整を繰り返す。
実施例１で説明した通り、重水素透過量（流速Ｊ）は、フィックの第一法則式により求められる。
（J：重水素透過量、D：拡散係数、∂c：重水素濃度勾配、∂z：構造体厚さ）
拡散係数Ｄは、アレニウスの式により下記の通り求められる。
（Ｄ０：拡散係数初期値、Ｅａ：活性化エネルギー、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：温度）
図１３に、面心立方金属中のアレニウスプロットを示す。同図において、横軸は温度の逆数１０３／Ｔ（１／Ｋ）、縦軸は拡散係数Ｄ（ｍ２／ｓ）である。図１３によれば、パラジウムＰｄの拡散係数Ｄは、温度Ｔの変化に比例して変化していることがわかる。したがって、重水素透過量は構造体３の温度に依存する。
（重水素透過試験）
図４の重水素透過装置１０を使用し、以下の通り、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させた。
まず、電解液供給装置６１により電解質が重水溶液に溶解した電解液（重水ベースの硝酸セシウム溶液）および重水供給装置２２から重水２８を貯留部１０２内に供給した。電解液および重水の供給は、貯留部１０２内での電解質濃度が０．１ｍｏｌ／ｌとなるよう調整するとともに、正極２１が浸漬されるまで実施した。
図４の重水素透過装置１０を使用し、以下の通り、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させた。
まず、電解液供給装置６１により電解質が重水溶液に溶解した電解液（重水ベースの硝酸セシウム溶液）および重水供給装置２２から重水２８を貯留部１０２内に供給した。電解液および重水の供給は、貯留部１０２内での電解質濃度が０．１ｍｏｌ／ｌとなるよう調整するとともに、正極２１が浸漬されるまで実施した。
バルブ４３を開放して排気手段４１により減圧部１６を真空引きし、減圧部１６内の圧力は＜０．１Ｐａ以下にした。また、温度調整手段５０により、構造体３の減圧部１６側の部分が所定温度になるよう加熱した。
直流電源２０によって電圧を印加し、正極２１と構造体３との間に電解電流Ａを流し、真空計１９の計測値をモニタリングした。モニタリング値および予め作成した相関曲線から重水素ガス流量を導き出し、該重水素ガス流量を構造体の断面積で除すことで重水素透過量を得た。
上記試験に基づき、構造体の温度（≒温度調整手段による加熱温度）と、重水素透過量との関係をまとめた結果を図１４に示す。同図において、横軸は構造体の温度（℃）、縦軸は構造体の重水素透過量（ｍＬ／ｍｉｎ／ｃｍ２）である。図１４によれば、温度上昇に伴い、重水素透過量（Ｊ）も増加し、構造体の温度調整で重水素透過量を制御できることが確認された。
〔実施例４〕
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を構造体の温度調整で行う点が実施例２と異なる。
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を構造体の温度調整で行う点が実施例２と異なる。
まず、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）について説明する。
図１５は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）の概略図である。重水素透過装置１３０は、図１０の重水素透過装置１００と同様の構成を備えている。重水素透過装置１３０は、さらに、構造体の温度を調整する温度調整手段１３１を備える。制御部の調整部は、温度調整手段１３１の加熱温度を調整する。温度調整手段１３１は、ヒータ等の加熱装置である。構造体は、支持部材により支えられ、ケーシング２と結合されている。支持部材の構造体近傍には、構造体温度を測定する温度計測部（図示せず）が設けられている。支持部材は、金属等の熱伝導性の高い物質で形成され、温度計測部で計測された温度は、実質的に構造体の温度に読み替えることができる。
図１５は、本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）の概略図である。重水素透過装置１３０は、図１０の重水素透過装置１００と同様の構成を備えている。重水素透過装置１３０は、さらに、構造体の温度を調整する温度調整手段１３１を備える。制御部の調整部は、温度調整手段１３１の加熱温度を調整する。温度調整手段１３１は、ヒータ等の加熱装置である。構造体は、支持部材により支えられ、ケーシング２と結合されている。支持部材の構造体近傍には、構造体温度を測定する温度計測部（図示せず）が設けられている。支持部材は、金属等の熱伝導性の高い物質で形成され、温度計測部で計測された温度は、実質的に構造体の温度に読み替えることができる。
図１６に、重水素透過装置１３０における重水素透過量制御の手順を示す。
（目標真空圧力の設定）
実施例２と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（目標真空圧力の設定）
実施例２と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（重水素透過開始）
実施例２と同様に、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素透過を開始する。
実施例２と同様に、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素透過を開始する。
（真空計モニタリング）
排気経路１１０の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
排気経路１１０の真空圧力を真空計１９にてモニタリングする。
モニタリングした真空圧力（モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力（設定値）と比較する。
（構造体温度の調整／維持）
モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段１３１による加熱温度は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段１３１による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。構造体の温度を変化させることで重水素の透過量を制御できる。モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび構造体の温度調整を繰り返す。
モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段１３１による加熱温度は現状維持とする。モニタリング値が設定値を外れた場合は、モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段１３１による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。構造体の温度を変化させることで重水素の透過量を制御できる。モニタリング値が設定値を満たすようになるまで、モニタリングおよび構造体の温度調整を繰り返す。
（重水素透過試験）
図１５の重水素透過装置１３０を使用し、以下の通り、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させた。
図１５の重水素透過装置１３０を使用し、以下の通り、核種変換用物質を添加した構造体に重水素を透過させた。
構造体３の積層膜１２を貯留部１０２側に向け、構造体３を介在させて貯留部１０２と減圧部１０３とをそれぞれ気密状態に閉塞して、先ず、減圧部１０３を副排気装置１０９ｂおよび主排気装置１０９ａにより真空排気した。そして、バリアブルリークバルブ１０７を閉じ、真空バルブ１２６を開いて貯留部１０２をロータリーポンプ１２８およびターボ分子ポンプ１２７により真空排気した。次に、貯留部１０２の真空度が充分安定した後（例えば、１×１０−５Ｐａ以下の状態）に、ＸＰＳにより貯留部１０２側の構造体３の表面上に存在する元素を分析した。すなわち、Ｘ線銃１２１からのＸ線を構造体３の表面に照射して、このＸ線の照射により励起された構造体３の表面上の原子から放出される光電子のエネルギーを静電アナライザー１２０により検出した。これにより、構造体３の貯留部１０２側の表面上に存在する元素を同定した。
構造体３を、温度調整手段１３１により加熱した後、真空バルブ１２６を閉じて貯留部１０２の真空排気を停止して、バリアブルリークバルブ１０７を開いて貯留部１０２内に所定（１２０ｋＰａ〜１３０ｋＰａ，１８０ｋＰａ〜２００ｋＰａ）のガス圧力（充填圧）で重水素ガスを導入して、重水素の透過を開始した。
上記手順により、構造体３の貯留部１０２側を相対的に重水素の濃度が高い状態とし、構造体３の減圧部１０３側を相対的に重水素の濃度が低い状態として、構造体３の両面において重水素の濃度差を形成することで、貯留部１０２側から減圧部１０３側へ重水素の流れを作り出した。
真空計１９の計測値をモニタリングし、モニタリング値および予め作成しておいた相関曲線から重水素ガス流量を導き出し、該重水素ガス流量を構造体の断面積で除すことで重水素ガス透過量を得た。
上記試験に基づき、重水素ガスの充填圧ごとに、構造体の温度（温度調整手段１３１による加熱温度）と重水素透過量との関係をまとめた結果を図１７に示す。同図において、横軸は構造体の温度（℃）、縦軸は構造体の重水素透過量（ｍＬ／ｍｉｎ／ｃｍ２）である。図１７によれば、温度上昇に伴い、重水素透過量（Ｊ）も増加し、構造体の温度調整で重水素透過量を制御できることが確認された。
また、上記試験に基づき、重水素ガスの充填圧ごとに、構造体の温度（温度調整手段１３１による加熱温度）と核種変換効率との関係をまとめた結果を図１８に示す。同図において、横軸は構造体の温度（℃）、縦軸は核種変換効率（％）である。
図１８によれば、構造体温度がある程度より高くなると核種変換効率は低下する。例えば、ガス圧力が１８０〜２００ｋＰａで重水素ガスを導入する場合、構造体温度は７０℃から８０℃とするのが好ましい。
上記結果から、構造体と同じ材質で形成された試験構造体について温度と核種変換効率との関係を予め取得し、該関係の中から核種変換効率が相対的に高い温度域を選択し、該選択した温度域となるよう構造体の温度を調整するとよいことがわかる。
〔実施例５〕
本実施例では、電解質を含む重水を電気分解することで重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を、電解電流および構造体の温度調整により実施する点が実施例１，３と異なる。
本実施例では、電解質を含む重水を電気分解することで重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を、電解電流および構造体の温度調整により実施する点が実施例１，３と異なる。
本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）は、図４の重水素透過装置１０と同様の構成を備えている。本実施例において加熱手段５０は、構造体の温度を調整する温度調整手段である。制御部の調整部は、温度調整手段の加熱温度を調整する。構造体は、支持部材により支えられ、ケーシング２と結合されている。支持部材の構造体近傍には、構造体温度を測定する温度計測部（図示せず）が設けられている。支持部材は、金属等の熱伝導性の高い物質で形成され、温度計測部で計測された温度は、実質的に構造体の温度に読み替えることができる。
図１９に、本実施例に係る重水素透過量制御の手順を示す。
（目標真空圧力の設定）
実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
実施例１と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（重水素透過開始）
実施例１と同様に、正極２１と構造体３との間に電解電流を流し、重水素透過を開始する。
実施例１と同様に、正極２１と構造体３との間に電解電流を流し、重水素透過を開始する。
（真空計モニタリング）
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にて第１モニタリングする。
排気経路４２の真空圧力を真空計１９にて第１モニタリングする。
第１モニタリングした真空圧力（第１モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力（設定値）と比較する。
（電解電流の調整／維持）
第１モニタリング値が設定値を満たす場合、電解電流は現状維持とする。第１モニタリング値が設定値を外れた場合は、電解電流が直流電源２０の調整可能範囲内であるか否か確認する。
第１モニタリング値が設定値を満たす場合、電解電流は現状維持とする。第１モニタリング値が設定値を外れた場合は、電解電流が直流電源２０の調整可能範囲内であるか否か確認する。
電解電流が調整可能範囲内にある場合、第１モニタリング値が設定値に近づくように、直流電源２０によって電解電流を調整する。例えば、第１モニタリング値が設定値よりも低い場合は、電解電流を大きくして、電気分解により発生する重水素量を増加させる。電解電流が設定可能範囲内にある限り、第１モニタリング値が設定値を満たすようになるまで上記第１モニタリングおよび電解電流の調整を繰り返す。
（真空計モニタリング）
電解電流が調整可能範囲内にない場合、電解電流は現状維持とし、さらに、温度調整手段によって加熱温度を調整する。真空計１９の計測値を第２モニタリングした真空圧力（第２モニタリング値）を、目標真空圧力（設定値）と比較する。
電解電流が調整可能範囲内にない場合、電解電流は現状維持とし、さらに、温度調整手段によって加熱温度を調整する。真空計１９の計測値を第２モニタリングした真空圧力（第２モニタリング値）を、目標真空圧力（設定値）と比較する。
（構造体温度の調整／維持）
第２モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段５０による加熱温度は現状維持とする。第２モニタリング値が設定値を外れた場合は、第２モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段５０による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。モニタリングおよび構造体の温度調整は、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
第２モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段５０による加熱温度は現状維持とする。第２モニタリング値が設定値を外れた場合は、第２モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段５０による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。モニタリングおよび構造体の温度調整は、モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
電解電流および構造体温度を調整することで重水素透過量を制御できる。これにより、核種変換生成量を制御することができる。なお、電解電流を大きくすると、ジュール熱によって構造体温度も変化する。よって、電解電流を調整した後、構造体温度を調整することが望ましい。
〔実施例６〕
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を、重水素ガスの充填圧および構造体の温度調整により実施する点が実施例２，４と異なる。
本実施例では、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素の供給を行うが、重水素透過量の調整（モニタリング値を設定値に近づけるための調整）を、重水素ガスの充填圧および構造体の温度調整により実施する点が実施例２，４と異なる。
本実施例に係る重水素透過装置（核種変換装置）は、図１５の重水素透過装置１３０と同様の構成を備えている。
図２０に、本実施例に係る重水素透過量制御の手順を示す。
（目標真空圧力の設定）
実施例２と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
実施例２と同様に、予め相関曲線を作成する。次に、作成した相関曲線から、重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出す。重水素ガス流量は、所望の核種変換生成量が得られる流量を、重水素透過量と核種変換生成量の関係より設定する。
（重水素透過開始）
実施例２と同様に、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素透過を開始する。
実施例２と同様に、貯留部に重水素ガスを充填して、重水素透過を開始する。
（真空計モニタリング）
排気経路１１０の真空圧力を真空計１９にて第１モニタリングする。
排気経路１１０の真空圧力を真空計１９にて第１モニタリングする。
第１モニタリングした真空圧力（第１モニタリング値）を、予め取得しておいた重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から導き出した目標真空圧力（設定値）と比較する。
（充填圧の調整／維持）
第１モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素ガスの充填圧は現状維持とする。第１モニタリング値が設定値を外れた場合は、重水素ガスの充填圧が調整可能範囲内であるか否か確認する。重水素ガスの充填圧の調整可能範囲は、重水素ガスボンベ１０６の容量や装置の耐久圧力により決定され、貯留部１０２に加えることができる重水素ガスの充填圧の範囲である。
第１モニタリング値が設定値を満たす場合、重水素ガスの充填圧は現状維持とする。第１モニタリング値が設定値を外れた場合は、重水素ガスの充填圧が調整可能範囲内であるか否か確認する。重水素ガスの充填圧の調整可能範囲は、重水素ガスボンベ１０６の容量や装置の耐久圧力により決定され、貯留部１０２に加えることができる重水素ガスの充填圧の範囲である。
重水素ガスの充填圧が調整可能範囲内にある場合、第１モニタリング値が設定値に近づくように、重水素ガスボンベからの重水素ガス供給量を変化させ、充填圧を調整する。充填圧が調整可能範囲内にある限り、第１モニタリング値が設定値を満たすようになるまで上記第１モニタリングおよび充填圧の調整を繰り返す。
（真空計モニタリング）
充填圧が調整可能範囲内にない場合、充填圧を現状維持とし、さらに、温度調整手段によって加熱温度を調整する。真空計１９の計測値を第２モニタリングした真空圧力（第２モニタリング値）を、目標真空圧力（設定値）と比較する。
充填圧が調整可能範囲内にない場合、充填圧を現状維持とし、さらに、温度調整手段によって加熱温度を調整する。真空計１９の計測値を第２モニタリングした真空圧力（第２モニタリング値）を、目標真空圧力（設定値）と比較する。
（構造体温度の調整／維持）
第２モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段１３１による加熱温度は現状維持とする。第２モニタリング値が設定値を外れていた場合は、第２モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段１３１による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。第２モニタリングおよび構造体の温度調整は、第２モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
第２モニタリング値が設定値を満たす場合、温度調整手段１３１による加熱温度は現状維持とする。第２モニタリング値が設定値を外れていた場合は、第２モニタリング値が設定値に近づくように、温度調整手段１３１による加熱温度を変化させて構造体の温度を調整する。第２モニタリングおよび構造体の温度調整は、第２モニタリング値が設定値を満たすようになるまで継続する。
重水素ガスの充填圧および構造体温度を調整することで重水素透過量を制御できる。これにより、核種変換生成量を制御することができる。
なお、本実施例では、まず、重水素ガスの充填圧の調整を行い、それでも目標真空圧力（設定値）にならない場合に構造体温度を調整したが、構造体温度を調整した後に、重水素ガスの充填圧を調整してもよい。
１，１０，１００，１３０ 重水素透過装置（核種変換装置）
２ ケーシング
３ 構造体
３Ａ 構造体の一方の面（第１閉空間側）
３Ｂ 構造体の他方の面（第２閉空間側）
４ 閉空間（第１閉空間）
５ 閉空間（第２閉空間）
６ 核種変換用物質
７ 重水素の流れ
１１ Ｐｄ基板
１２ 積層膜
１３ Ｐｄ層
１４ ＣａＯ層
１５，１０２ 貯留部（第１閉空間）
１６，１０３ 減圧部（第２閉空間）
１９ 真空計
２０ 直流電源
２１ 正極
２２ 重水供給装置
２３ ガス排出経路
２５ 重水タンク
２６ 重水供給経路
２７ 除湿部
２８ 重水
２９，３１，３２，４３，１１２ バルブ
３０ａ，３０ｂ ガス供給経路
３３ 逆止弁
３５ 超音波振動子
４１，１０９ 排気手段
４２，１１０ 排気経路
４５ 制御部
４６ モニタリング部
４７ 格納部
４８ 設定部
４９ 調整部
５０，１３１ 加熱手段（温度調整手段）
５１ 冷却装置
５２ 反応後電解液抜出用配管
５３ 熱交換器
５４ フィルタ
５５ ポンプ
５６ 冷却後電解液供給用配管
６１ 電解液供給装置
６２，６６ 不活性ガス供給用配管
６３，６７ 除湿装置
６４，６８ 乾燥不活性ガス供給用配管
６５ 重水タンク
６９ 重水供給用配管
７０ 電解液タンク
７１ 電解液供給用配管
７２ 電解質塩
７３ ヒータ
８０ 重水素ガスボンベ
８１ レギュレータ
８２ 質量流量計（マスフローコントローラ）
１０４ 高濃度化手段
１０５ 低濃度化手段
１０６ 重水素ガスボンベ
１０７ バリアブルリークバルブ
１０８ 供給経路
１０９ａ 主排気装置
１０９ｂ 副排気装置
１１３ 質量分析器
１２０ 静電アナライザー
１２１ Ｘ線銃
１２２ 圧力計
１２３ ベリリウム窓
１２４ 高純度ゲルマニウム検出器
１２５ 貯留部真空計
１２６ 真空バルブ
１２７ ターボ分子ポンプ
１２８ ロータリーポンプ
２ ケーシング
３ 構造体
３Ａ 構造体の一方の面（第１閉空間側）
３Ｂ 構造体の他方の面（第２閉空間側）
４ 閉空間（第１閉空間）
５ 閉空間（第２閉空間）
６ 核種変換用物質
７ 重水素の流れ
１１ Ｐｄ基板
１２ 積層膜
１３ Ｐｄ層
１４ ＣａＯ層
１５，１０２ 貯留部（第１閉空間）
１６，１０３ 減圧部（第２閉空間）
１９ 真空計
２０ 直流電源
２１ 正極
２２ 重水供給装置
２３ ガス排出経路
２５ 重水タンク
２６ 重水供給経路
２７ 除湿部
２８ 重水
２９，３１，３２，４３，１１２ バルブ
３０ａ，３０ｂ ガス供給経路
３３ 逆止弁
３５ 超音波振動子
４１，１０９ 排気手段
４２，１１０ 排気経路
４５ 制御部
４６ モニタリング部
４７ 格納部
４８ 設定部
４９ 調整部
５０，１３１ 加熱手段（温度調整手段）
５１ 冷却装置
５２ 反応後電解液抜出用配管
５３ 熱交換器
５４ フィルタ
５５ ポンプ
５６ 冷却後電解液供給用配管
６１ 電解液供給装置
６２，６６ 不活性ガス供給用配管
６３，６７ 除湿装置
６４，６８ 乾燥不活性ガス供給用配管
６５ 重水タンク
６９ 重水供給用配管
７０ 電解液タンク
７１ 電解液供給用配管
７２ 電解質塩
７３ ヒータ
８０ 重水素ガスボンベ
８１ レギュレータ
８２ 質量流量計（マスフローコントローラ）
１０４ 高濃度化手段
１０５ 低濃度化手段
１０６ 重水素ガスボンベ
１０７ バリアブルリークバルブ
１０８ 供給経路
１０９ａ 主排気装置
１０９ｂ 副排気装置
１１３ 質量分析器
１２０ 静電アナライザー
１２１ Ｘ線銃
１２２ 圧力計
１２３ ベリリウム窓
１２４ 高純度ゲルマニウム検出器
１２５ 貯留部真空計
１２６ 真空バルブ
１２７ ターボ分子ポンプ
１２８ ロータリーポンプ
Claims (13)
- 重水素を透過可能な構造体を境として、前記構造体の一方の面側および他方の面側にそれぞれ閉空間を形成し、
前記構造体の一方の面側の閉空間に前記重水素を供給して相対的に重水素の濃度を高め、
前記構造体の他方の面側の閉空間を真空引きして相対的に重水素の濃度を低下させ、
前記真空引きの際に前記他方の面側の前記閉空間からガスを排出する排出経路の真空圧力をモニタリングし、
予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線から、前記構造体を透過する重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を導き出し、
前記モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう、前記重水素の供給量、前記構造体の温度、または、前記重水素の供給量および前記構造体の温度を調整することにより重水素透過量を制御する重水素透過量の制御方法。 - 電解電流により電解質を含む重水を電気分解することで前記構造体の一方の面側の閉空間へ前記重水素を供給し、
前記電解電流を変化させることにより前記重水素の供給量を調整する請求項１に記載の重水素透過量の制御方法。 - 重水素ガスを前記構造体の一方の面側の閉空間へ充填することにより前記重水素を供給し、
前記重水素ガスの充填圧を変化させることにより前記重水素の供給量を調整する請求項１に記載の重水素透過量の制御方法。 - 前記構造体の温度を調整して前記重水素透過量を制御する請求項１に記載の重水素透過量の制御方法。
- 前記モニタリングが、第１モニタリングおよび第２モニタリングを含み、
前記重水素の供給量を調整して、前記第１モニタリングした真空圧力を前記目標真空圧力に近づけた後、
前記第２モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう前記構造体の温度を調整する請求項４に記載の重水素透過量の制御方法。 - 前記モニタリングが、第１モニタリングおよび第２モニタリングを含み、
前記構造体の温度を調整して、前記第１モニタリングした真空圧力を前記目標真空圧力に近づけた後、
前記第２モニタリングした真空圧力が前記目標真空圧力になるよう前記重水素の供給量を調整する請求項４に記載の重水素透過量の制御方法。 - 請求項４〜６のいずれかに記載の重水素透過量の制御方法によって前記構造体に重水素を透過させる核種変換方法であって、前記構造体と同じ材質で形成された試験構造体について温度と核種変換効率との関係を予め取得し、該関係から前記核種変換効率が相対的に高い温度域を選択し、該選択した温度域となるよう前記構造体の温度を調整する核種変換方法。
- 重水素が透過可能な構造体と、
前記構造体を両側から挟み込むようにして配置され、前記構造体により密閉可能な閉空間をなす貯留部および減圧部と、
前記貯留部に重水素を供給し、前記貯留部を相対的に重水素の濃度が高い状態とする高濃度化手段と、
前記減圧部を真空状態にする排気手段、および、前記減圧部と前記排気手段とを接続する排気経路を有し、該排気手段により前記減圧部を相対的に重水素濃度が低い状態とする低濃度化手段と、
前記排気経路に接続された真空計と、
を備える重水素透過装置。 - 制御部をさらに備え、前記制御部は、
前記真空計の測定値をモニタリングするモニタリング部と、
予め取得した重水素ガス流量と真空圧力との相関曲線が格納された格納部と、
前記相関曲線から前記重水素ガス流量が所定値になる目標真空圧力を設定する設定部と、
モニタリング値が、前記目標真空圧力になるよう重水素透過量を調整する調整部と、を備える請求項８に記載の重水素透過装置。 - 前記高濃度化手段が、前記構造体に対向配置された正極および直流電源を含み、
前記調整部が、前記直流電源により電解電流を調整する請求項９に記載の重水素透過装置。 - 前記高濃度化手段が、重水素ガス源を備え、前記貯留部に接続された重水素ガス供給装置であり、
前記調整部が、前記重水素ガス供給装置による重水素ガスの供給を調整する請求項９に記載の重水素透過装置。 - 前記構造体の温度を調整する温度調整手段を備え、
前記制御部が、前記温度調整手段の温度調整を制御する請求項９〜１１のいずれかに記載の重水素透過装置。 - 前記構造体の温度を調整する温度調整手段を備え、
前記調整部は、
第１モニタリング値が、前記目標真空圧力に近づくよう前記高濃度化手段による前記重水素の供給量を調整する第１調整部と、
第２モニタリング値が、前記目標真空圧力になるよう前記温度調整手段により前記構造体の温度を調整する第２調整部と、
を備える請求項９に記載の重水素透過装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019179893A JP7305505B2 (ja) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 重水素透過量の制御方法および重水素透過装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019179893A JP7305505B2 (ja) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 重水素透過量の制御方法および重水素透過装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021056111A true JP2021056111A (ja) | 2021-04-08 |
| JP7305505B2 JP7305505B2 (ja) | 2023-07-10 |
Family
ID=75270522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019179893A Active JP7305505B2 (ja) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 重水素透過量の制御方法および重水素透過装置 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002202392A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 核種変換装置及び核種変換方法 |
| JP2010197315A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 重水素ガス透過量増大方法 |
| JP2012093303A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 核種変換方法 |
| JP2018179525A (ja) * | 2017-04-03 | 2018-11-15 | 三菱重工業株式会社 | 核種変換反応に用いる構造体の評価方法、評価装置、それを備えた構造体の製造装置および核種変換システム |
-
2019
- 2019-09-30 JP JP2019179893A patent/JP7305505B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002202392A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 核種変換装置及び核種変換方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7305505B2 (ja) | 2023-07-10 |
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