JPS6156291A - 液体ナトリウムの電気化学的精製方法 - Google Patents
液体ナトリウムの電気化学的精製方法Info
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- JPS6156291A JPS6156291A JP59177269A JP17726984A JPS6156291A JP S6156291 A JPS6156291 A JP S6156291A JP 59177269 A JP59177269 A JP 59177269A JP 17726984 A JP17726984 A JP 17726984A JP S6156291 A JPS6156291 A JP S6156291A
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- JP
- Japan
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- sodium
- chamber
- battery
- sulfur
- liquid sodium
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野）
この発明は、電気化学的手段によって液体ナトリウムを
精製する方法に関する。この発明は、特に原子炉−次系
で使用された放ｍ性腐食生成物や核分裂生成物等の不純
物を含む液体すｈリウムを精製して、再利用する際に有
用である。
精製する方法に関する。この発明は、特に原子炉−次系
で使用された放ｍ性腐食生成物や核分裂生成物等の不純
物を含む液体すｈリウムを精製して、再利用する際に有
用である。
〈従来の技術〉
原子炉−次系で使用される液体ナトリウム中には、核燃
料から生成された核分裂生成物（以下ｒＦＰＪと略記す
る）やナトリウムによる構築材等の腐食にＪ：り生成し
た放射性腐食生成物（以下ｒＣＰ）と略記する）等の不
純物が含有されている。液体ナトリウム中にかような不
純物が多品に含まれる場合には、燃料破損検出器の検出
感痘が低下するだけでなく、環境に対する１虫曝ｍ川低
減のための遮蔽を考慮しなければならなくなる。
料から生成された核分裂生成物（以下ｒＦＰＪと略記す
る）やナトリウムによる構築材等の腐食にＪ：り生成し
た放射性腐食生成物（以下ｒＣＰ）と略記する）等の不
純物が含有されている。液体ナトリウム中にかような不
純物が多品に含まれる場合には、燃料破損検出器の検出
感痘が低下するだけでなく、環境に対する１虫曝ｍ川低
減のための遮蔽を考慮しなければならなくなる。
上記のような弊害を解消し、使用済みの液体す］ヘリウ
ムを再利用するためには、液体す１〜リウ１１中に含ま
れる不純物を除去してナトリウムを純化、精製する必要
がある。
ムを再利用するためには、液体す１〜リウ１１中に含ま
れる不純物を除去してナトリウムを純化、精製する必要
がある。
従来から液体プトリウムを純化、精製する方法として、
］−ルドトラップを用いる方法が一般に行ｆ、丁われて
いる。このコールドトラップは、ナトリウム中温度を低
くすることによって、過飽和どなって析出Ｊ−る不純物
を物理的に捕集するものである。これにＪこつてナトリ
ウム中の不純物のかなり量を捕集することができるが、
ＣＰ、ＦＰの如き放射性不純物の捕集は不十分である。
］−ルドトラップを用いる方法が一般に行ｆ、丁われて
いる。このコールドトラップは、ナトリウム中温度を低
くすることによって、過飽和どなって析出Ｊ−る不純物
を物理的に捕集するものである。これにＪこつてナトリ
ウム中の不純物のかなり量を捕集することができるが、
ＣＰ、ＦＰの如き放射性不純物の捕集は不十分である。
一方、液体ナトリウムを陰極活物質とし、溶融イオウを
陽極活物質として使用するす１ヘリウム−イオウ系高温
二次電池が開発されている。
陽極活物質として使用するす１ヘリウム−イオウ系高温
二次電池が開発されている。
このナトリウム−イオウ電池は電解質どし又β−アルミ
ナの如きり１ヘリウムイオンを通過ざμる固体電解質を
使用しており、下記の如き充放電反応が起る。
ナの如きり１ヘリウムイオンを通過ざμる固体電解質を
使用しており、下記の如き充放電反応が起る。
放電
２Ｎａ＋Ｓ Ｎａ２Ｓ
充電
このナトリウム−イオウ電池は主として電気自動車動力
源電池として研究開発がなされてるが、未だ実用化はさ
れていない。
源電池として研究開発がなされてるが、未だ実用化はさ
れていない。
〈発明が解決しようとする問題点〉
この発明は、上記したナトリウムーイオウ電池の原理を
液体ナトリウムの生成に応用して、ＣＰやＦＰの如き放
射性不純物を液体ナトリウムから効果的に除去すること
ができ、しかも自らの電池反応から生ずる起電力を有効
に利用することによって経済的に液体ナトリウムの生成
を行なうことができる方法を提供することを目的として
なされたものである。
液体ナトリウムの生成に応用して、ＣＰやＦＰの如き放
射性不純物を液体ナトリウムから効果的に除去すること
ができ、しかも自らの電池反応から生ずる起電力を有効
に利用することによって経済的に液体ナトリウムの生成
を行なうことができる方法を提供することを目的として
なされたものである。
（問題点を解決するための手段〉
この発明においては、ナトリウムイオンのみを通過さｌ
Ｌる固体電解質によって陰極室および陰極室°に仕切ら
れた構造を有する２個の槽すなわち第１の槽と第２の槽
を使用し、第２の槽で（、Ｌ上記（ａ） 工程、第２の
情では下記（ｂ）工程をイれぞれ１ｊなわせる。これら
（ａ） 工程と（ｂ）■稈とを相合１！ることににって
効果的な液体ナトリウ１１の精製ができるのである。
Ｌる固体電解質によって陰極室および陰極室°に仕切ら
れた構造を有する２個の槽すなわち第１の槽と第２の槽
を使用し、第２の槽で（、Ｌ上記（ａ） 工程、第２の
情では下記（ｂ）工程をイれぞれ１ｊなわせる。これら
（ａ） 工程と（ｂ）■稈とを相合１！ることににって
効果的な液体ナトリウ１１の精製ができるのである。
（ａ）二［稈〈第１四−）：
第１の槽の陽極室に不純物を含む液体ナトリウムを入れ
、陰極室には液体ナトリウムと溶融イオウどの混合物を
入れることによって第１のす１〜リウムーイオウ電池を
構成する。これによって、陰極室内で生成するナトリウ
ムイオンのみを陽極室へ移行させてこの陽極室内に硫化
ナトリウム（Ｎ ａ２Ｓ ）を生成させると共に、この
第１のすトリウム−イオウ電池に起電力を生ぜしめる。
、陰極室には液体ナトリウムと溶融イオウどの混合物を
入れることによって第１のす１〜リウムーイオウ電池を
構成する。これによって、陰極室内で生成するナトリウ
ムイオンのみを陽極室へ移行させてこの陽極室内に硫化
ナトリウム（Ｎ ａ２Ｓ ）を生成させると共に、この
第１のすトリウム−イオウ電池に起電力を生ぜしめる。
０上１１Ｃ１２１８ｆシ）：
第２の槽の陽極室に（ａ） 工程で生成した硫化ナトリ
ウムを入れ、陰極室には不純物を含まない液体ナトリウ
ムを入れることによって第２のナトリウムーイオウ電池
を構成する。この電池に（ａ＞工程で生じた起電力を印
加することによって、陽極室内で生成するナトリウムイ
オンのみを陰極室へ移行させてこの陰極室内に不純物を
含まない液体ナトリウムを集める。
ウムを入れ、陰極室には不純物を含まない液体ナトリウ
ムを入れることによって第２のナトリウムーイオウ電池
を構成する。この電池に（ａ＞工程で生じた起電力を印
加することによって、陽極室内で生成するナトリウムイ
オンのみを陰極室へ移行させてこの陰極室内に不純物を
含まない液体ナトリウムを集める。
〈作 用〉
以下に図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第１
図はこの発明の詳細な説明するものであって、第１のナ
トリウム−イオウ電池構成１Ａと第２のナトリウム−イ
オン電池構成１Ｂとを示している。
図はこの発明の詳細な説明するものであって、第１のナ
トリウム−イオウ電池構成１Ａと第２のナトリウム−イ
オン電池構成１Ｂとを示している。
第１の電池１Ａの陰極室２Ａと陽極室３Ａとは固体電解
質４Ａで仕切られており、陰極室２Ａには陰極活物質と
してＣＰ、ＦＰ等の不純物を含む液体ナトリウムを、一
方間極室３Ａには陽極活物質として溶融イオウと液体ナ
トリウノ、どの混合物をそれぞれ含んでいる。陽極活物
質として溶ｉ１＋イオウと液体ナトリウムとの混合物を
用いるのは、溶融イオウのみでは導電性が無いためであ
る。固体電解質としてはナトリウノ、イオンのみをｉｆ
ｆ＜択的に通過させる性質を有し、しかも液体す１〜リ
ウムや溶融イオウとの共存性が良好なものであればいか
なる物質でも使用しくｑるが、β−アルミナの焼結体が
好ましく使用できる。
質４Ａで仕切られており、陰極室２Ａには陰極活物質と
してＣＰ、ＦＰ等の不純物を含む液体ナトリウムを、一
方間極室３Ａには陽極活物質として溶融イオウと液体ナ
トリウノ、どの混合物をそれぞれ含んでいる。陽極活物
質として溶ｉ１＋イオウと液体ナトリウムとの混合物を
用いるのは、溶融イオウのみでは導電性が無いためであ
る。固体電解質としてはナトリウノ、イオンのみをｉｆ
ｆ＜択的に通過させる性質を有し、しかも液体す１〜リ
ウムや溶融イオウとの共存性が良好なものであればいか
なる物質でも使用しくｑるが、β−アルミナの焼結体が
好ましく使用できる。
このような構成の第１の電池１Ａにおける反応は
陰極反応 Ｎａ→Ｎａ＋８
陽極反応 ３ ＋２６−＋ ３２−
全反Ｕ６２ Ｎａ ＋Ｓ→Ｎａ２Ｓ
となり、起電力を生じる放電反応となる。この反応に際
しては、固体電解質４Ａはナトリウムイオンのみを陰極
室２△から陽極室３Ａへ通過さぜるため、陰極室２Ａに
はＣＰ、ＦＰ等の不純物が残り、ｌ１１Ｍ極室３Ａでは
イオウが硫化ナトリウムに変化する。
しては、固体電解質４Ａはナトリウムイオンのみを陰極
室２△から陽極室３Ａへ通過さぜるため、陰極室２Ａに
はＣＰ、ＦＰ等の不純物が残り、ｌ１１Ｍ極室３Ａでは
イオウが硫化ナトリウムに変化する。
第１の電池ＩＡの陽極室３Ａ内で精製されＩこ硫化ナト
リウムは、次いで第２のナトリウム−イオウ電池１Ｂの
陽極室３Ｂに入れ、一方、固体電解質４Ｂにより陽極室
３Ｂから隔置されｌ、：陰極室２Ｂには不純物を含まな
い液体ナトリウムを入れる。この状態で、第１の電池１
Δで生じた起電力を逆起電力として印加する（矢印５）
ことにより Ｎａ２Ｓ→ ２ Ｎａ ＋Ｓ の充電反応が起り、ナトリウムイオンは陽極室３Ｂから
固体電解質４Ｂを通って陰極室３Ｂへ移行し、純粋ｔ１
金属ナトリウムに再生される。
リウムは、次いで第２のナトリウム−イオウ電池１Ｂの
陽極室３Ｂに入れ、一方、固体電解質４Ｂにより陽極室
３Ｂから隔置されｌ、：陰極室２Ｂには不純物を含まな
い液体ナトリウムを入れる。この状態で、第１の電池１
Δで生じた起電力を逆起電力として印加する（矢印５）
ことにより Ｎａ２Ｓ→ ２ Ｎａ ＋Ｓ の充電反応が起り、ナトリウムイオンは陽極室３Ｂから
固体電解質４Ｂを通って陰極室３Ｂへ移行し、純粋ｔ１
金属ナトリウムに再生される。
一方、陽極室３Ｂにおいて再生されたイオウは、第１の
電池１Ａへ戻してｌｌｌ極活物質として再び使用するこ
とができる。
電池１Ａへ戻してｌｌｌ極活物質として再び使用するこ
とができる。
〈実施例〉
以下この発明の好ましい実施例を説明する。
第２図はこの実施例に用いる装置を示しており、第１の
槽１０、第２の槽２０および生成された液体ナトリウム
の貯槽３０から構成される。第１の槽１０は固体電解質
１４によって陰極室１２と陽極室１３とに仕切られ、陰
極室１２には陰極活物質どして不純物を含む液体ナトリ
ウムが、陽極室１３には陽極活物質として溶融イΔつと
液体ナトリウムの混合物が、それぞれ入れられて第１の
ナトリウム−イオウ電池が構成される。第２の槽２０も
第１の槽１０と同様に、固体電解質２７１ににって陰極
室２２と陽極室２３とに仕切られており、陽極室２３に
は陽極活物質として硫化イオウが、陰極室２２には陰［
ｉ活物質どして不純物を含まない液体ナトリウムが、そ
れぞれ入れられて第２のナトリウム−イオウ電池が構成
される。
槽１０、第２の槽２０および生成された液体ナトリウム
の貯槽３０から構成される。第１の槽１０は固体電解質
１４によって陰極室１２と陽極室１３とに仕切られ、陰
極室１２には陰極活物質どして不純物を含む液体ナトリ
ウムが、陽極室１３には陽極活物質として溶融イΔつと
液体ナトリウムの混合物が、それぞれ入れられて第１の
ナトリウム−イオウ電池が構成される。第２の槽２０も
第１の槽１０と同様に、固体電解質２７１ににって陰極
室２２と陽極室２３とに仕切られており、陽極室２３に
は陽極活物質として硫化イオウが、陰極室２２には陰［
ｉ活物質どして不純物を含まない液体ナトリウムが、そ
れぞれ入れられて第２のナトリウム−イオウ電池が構成
される。
かような装置の第１の槽１０の陰極室１２へ不純物を含
む液体ナトリウムを導入口１５から導入し、陰極室１２
側を（十）極、陽極室１３側を（−）極にすると、電池
作用によってナトリウムイオンのみがく−）極へ移動し
て陽極室１３内で硫化イオウを生成すると共に、直流電
流を生ずる。
む液体ナトリウムを導入口１５から導入し、陰極室１２
側を（十）極、陽極室１３側を（−）極にすると、電池
作用によってナトリウムイオンのみがく−）極へ移動し
て陽極室１３内で硫化イオウを生成すると共に、直流電
流を生ずる。
第１の槽の陽極室１３で生成した硫化ナトリウムのオー
バーフロー分は、排出口１６から第２の槽の導入口２５
を通して第２の櫓の陽極室２３へ導ぎ、この陽極室２３
側を〈−）極、陰極室２２側を（＋）極として第１の槽
で１ｑられた直流電流を通電することにより（矢印２８
）、ナトリウムイオンが陽極室から陰極室へ移行し、陰
極室内に純粋な液体ナトリウムが生成される。
バーフロー分は、排出口１６から第２の槽の導入口２５
を通して第２の櫓の陽極室２３へ導ぎ、この陽極室２３
側を〈−）極、陰極室２２側を（＋）極として第１の槽
で１ｑられた直流電流を通電することにより（矢印２８
）、ナトリウムイオンが陽極室から陰極室へ移行し、陰
極室内に純粋な液体ナトリウムが生成される。
排出口２６からオーバーフローする精製液体ナトリウム
は貯槽３０に溜め、再度原子炉冷却材として有効に使用
することができる。
は貯槽３０に溜め、再度原子炉冷却材として有効に使用
することができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、この発明においては不純物を含む
液体ナトリウムのナトリウムイオンのみを電気化学的反
応を利用して固体電解質を介して移動させるため、不純
物をナトリウムから完全に除去でさ、高純度の液体プト
リウムを得ることができる。また、二つのナトリウム−
イオウ電池を構成させて、一方では放電反応、他方では
充電反応を行なわけるから、放電反応で生じる直流電流
を充電反応に利ｆ：１でき、運転コスト低減の上で極め
て有利である。
液体ナトリウムのナトリウムイオンのみを電気化学的反
応を利用して固体電解質を介して移動させるため、不純
物をナトリウムから完全に除去でさ、高純度の液体プト
リウムを得ることができる。また、二つのナトリウム−
イオウ電池を構成させて、一方では放電反応、他方では
充電反応を行なわけるから、放電反応で生じる直流電流
を充電反応に利ｆ：１でき、運転コスト低減の上で極め
て有利である。
第１図はこの発明の詳細な説明するための説明図であり
、第２図はこの発明を実施する際に好ましく用いられる
装置の説明図である。 １Δ・・・第１の電池、１Ｂ・・・第２の電池、２Ａ。 ２Ｂ、１２．２２・・・陰極室、３Ａ、３Ｂ、１３゜２
３・・・＠極室、４Δ、 ７１．Ｂ、１４．２４・・・
固体電解質、１０・・・第１の槽、２０・・・第２の槽
、３０・・・貯槽。 特許出願人 動力炉・核燃利聞発事業団代 理
人 尾 股 行 離開
荒 本 友之助蜀！ 、 − 斧 窃 蕾
、第２図はこの発明を実施する際に好ましく用いられる
装置の説明図である。 １Δ・・・第１の電池、１Ｂ・・・第２の電池、２Ａ。 ２Ｂ、１２．２２・・・陰極室、３Ａ、３Ｂ、１３゜２
３・・・＠極室、４Δ、 ７１．Ｂ、１４．２４・・・
固体電解質、１０・・・第１の槽、２０・・・第２の槽
、３０・・・貯槽。 特許出願人 動力炉・核燃利聞発事業団代 理
人 尾 股 行 離開
荒 本 友之助蜀！ 、 − 斧 窃 蕾
Claims (1)
- １、ナトリウムイオンのみを通過させる固体電解質によ
って陰極室および陽極室に仕切られた第１の槽の前記陰
極室に不純物を含む液体ナトリウムを入れ、前記陽極室
には液体ナトリウムと溶融イオウとの混合物を入れて第
１のナトリウム−イオウ電池を構成し、これによって前
記陰極室内で生成するナトリウムイオンのみを前記陽極
室へ移行させてこの陽極室内に硫化イオウを生成させる
とともに前記第１のナトリウム−イオウ電池に起電力を
生ぜしめる工程（ａ）；および前記第１の槽と同じ構造
を有する第２の槽の陽極室に前記工程（ａ）で生成した
硫化イオウを入れ、第２の槽の陰極室には不純物を含ま
ない液体ナトリウムを入れて第２のナトリウム−イオウ
電池を構成し、この第２のナトリウム−イオウ電池に前
記工程（ａ）で生じた起電力を印加することによって第
２の槽の陽極室内で生成するナトリウムイオンのみを第
２の槽の陰極室へ移行させてこの陰極室内に不純物を含
まない液体ナトリウムを集める工程（ｂ）を組合せたこ
とを特徴とする液体ナトリウムの電気化学的精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177269A JPS6156291A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 液体ナトリウムの電気化学的精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177269A JPS6156291A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 液体ナトリウムの電気化学的精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156291A true JPS6156291A (ja) | 1986-03-20 |
Family
ID=16028097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59177269A Pending JPS6156291A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 液体ナトリウムの電気化学的精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6156291A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011021222A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Ngk Insulators Ltd | 電解装置 |
| JP2012523068A (ja) * | 2009-04-01 | 2012-09-27 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 電気化学エネルギーを貯蔵及び輸送する方法 |
-
1984
- 1984-08-25 JP JP59177269A patent/JPS6156291A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523068A (ja) * | 2009-04-01 | 2012-09-27 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 電気化学エネルギーを貯蔵及び輸送する方法 |
| US9972857B2 (en) | 2009-04-01 | 2018-05-15 | Basf Se | Method for storing and transporting electrochemical energy |
| JP2011021222A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Ngk Insulators Ltd | 電解装置 |
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