[发明专利]锂同位素浓缩装置和多级式锂同位素浓缩装置、及锂同位素浓缩方法

说明书

锂同位素浓缩装置(10)具有由具有锂离子传导性的电解质膜(2)分隔为供给槽(11)和回收槽(12)的处理槽(1)，利用冷却装置(6)通过供给槽(11)内的含Li水溶液(ASi)对电解质膜(2)进行冷却，据此成为supgt;6/supgt;Li同位素分离系数大的低温，通过与电解质膜(2)的两面所设置的电极(31)、(32)间连接的电源(5)对供给槽(11)侧的电极(31)施加正的电压。

技术领域

本发明涉及一种用于分离锂同位素的锂同位素浓缩装置和多级式锂同位素浓缩装置、及锂同位素浓缩方法。

背景技术

锂(Li)存在⁷Li和⁶Li这两种稳定同位素，其天然丰度比为92.41mol％和7.59mol％。质量数为7的⁷Li和质量数为6的⁶Li的性质具有较大差异，例如⁷Li被用于核反应堆的冷却液的pH(氢离子浓度)调节。另一方面，⁶Li被用于核聚变反应堆的燃料的超重氢(氚)的生产。因此，开发出一种技术，将⁷Li和⁶Li浓缩、分离为另一方的同位素更少的状态，已知有汞齐法、熔盐法、蒸馏法、及还作为从海水等选择性地回收锂离子Li⁺的方法的吸附法和电渗析法(例如，专利文献1)。

从环境负荷等观点出发，相对于大量使用汞的汞齐法、在高温下加热锂化合物等的熔盐法或蒸馏法，吸附法或电渗析法较为优异。另一方面，这些方法利用的是大量回收移动速度因质量小而高速的⁶Li⁺的原理，但同位素分离系数小，作为浓缩方法其生产率低。因此，本发明人等发现在利用电渗析法进行的锂同位素的浓缩中，仅在运行刚开始之后的短时间内同位素分离系数大，从而发明了通过间歇性地施加电压来提高效率的方法(专利文献2、非专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本发明专利授权公报特许第5429658号

专利文献2:日本发明专利公开公报特开2019-141808号

[非专利文献]

非专利文献1:Shunsuke Honda,Kiyoto Shin-mura,Kazuya Sasaki,“Lithiumisotope enrichment by electrochemical pumping using solid lithiumelectrolytes”,Journal of the Ceramic Society of Japan,Volume 126,Issue 5,pp331-335,May 2018

发明内容

[发明所要解决的技术问题]

专利文献2等记载的方法存在进一步改良的余地，以便增大同位素分离系数。

本发明是鉴于所述问题点而作出的，其要解决的技术问题在于，提供一种安全且更高效的锂同位素浓缩装置和多级式锂同位素浓缩装置、及锂同位素浓缩方法。

[用于解决技术问题的技术方案]

本发明人等对利用电渗析法进行的锂同位素的浓缩进行了深刻的研究，结果发现⁷Li⁺和⁶Li⁺的迁移率的温度依赖性、电压依赖性的程度不同，从而想到将温度、施加电压设为适当的范围。