ウラン活物質蓄電池　LED照明を点灯：研究開発の最前線

日本原子力研究開発機構は、ウランを活物質とする蓄電池を開発した。負極にウラン、正極に鉄を使用し、有機溶媒とイオン液体の混合液を電解液に用いた。蓄電池の充放電には、ウランイオンと鉄イオンの酸化数の変化を利用している。

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　日本原子力研究開発機構は2025年3月13日、ウランを活物質とする蓄電池「ウラン蓄電池」を開発したと発表した。同研究をベースに、ウランを用いた蓄電池システムとして特許を出願している。

研究の概要［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　開発した蓄電池は、負極にウラン、正極に鉄を活物質として使用し、有機溶媒とイオン液体の混合液を電解液に用いた。蓄電池の充放電には、電解液中で陽イオンの状態で存在するウランイオンと鉄イオンの酸化数の変化を利用する。

　充電時は鉄イオンの酸化数が2価から3価へ変化し、正極から負極へ電子の移動が発生。ウランイオンの酸化数を4価から3価に変化させ、電気エネルギーを化学エネルギーに転換して蓄える。放電時は、ウランイオンが3価から4価へ、鉄イオンが3価から2価へ変化することで回路に電流が発生する。

ウラン蓄電池の充放電の仕組み［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　作製した蓄電池の起電力は、一般的なアルカリ乾電池に迫る1.3Vを示し、LED照明を点灯させることに成功した。充放電を10回繰り返しても電池性能に変化はなく、負極、正極とも電解液中に析出物は発生しなかった。

ウラン蓄電池の放電試験［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　原子力発電の燃料製造工程では、現在の技術で活用できない劣化ウランが副産物として排出され、大量に保管されている。今後は、電解液を循環させることでウラン蓄電池の電気を蓄えられる量の向上を目指し、劣化ウランの資源化を視野に、実用化に向けたウラン蓄電池の大容量化を目指す考えだ。