Updated on 2025/03/28

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SUGIYAMA, Takahiko
 
Organization
Graduate School of Engineering Applied Energy 2 Associate Professor
Graduate School
Graduate School of Engineering
Undergraduate School
School of Engineering Energy Science and Engineering
Title
Associate Professor
Contact information
メールアドレス

Degree 1

  1. Doctor of Engineering （ 2000.3   Nagoya University ） 

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Research Interests 5

  1. lithium

  2. isotope separation

  3. hydrogen isotope

  4. tritium

  5. chemical exchange

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Research Areas 6

  1. Others / Other  / Nuclear Fusion Studies

  2. Others / Other  / Atomic Power Studies

  3. Energy Engineering / Earth resource engineering, energy science

  4. Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Chemical reaction and process system engineering

  5. Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Transfer phenomena and unit operations

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Current Research Project and SDGs 8

  1. 核融合炉燃料サイクルに関する研究

  2. 水素同位体分離に関する研究

  3. リチウム同位体分離に関する研究

  4. 福島第一原子力発電所汚染水処理に関する研究

  5. 重水素濃縮に関する研究

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Research History 8

  1. Nagoya University   Associate Professor

    2017.4

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    Country：Japan

  2. 国立大学法人 名古屋大学大学院工学研究科総合エネルギー工学専攻 准教授

    2017.4

  3. 国立大学法人 名古屋大学大学院工学研究科マテリアアル理工学専攻 准教授

    2007.4 - 2017.3

  4. 国立大学法人 名古屋大学大学院工学研究科マテリアアル理工学専攻 助教授

    2005.11 - 2007.3

  5. 大学共同利用機関法人　自然科学研究機構　核融合科学研究所安全管理センター助手   助手

    2004.4 - 2005.10

    　 More details

    Country：Japan

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Education 2

  1. Nagoya University   Graduate School, Division of Engineering

    1997.4 - 2000.3

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    Country： Japan

  2. Nagoya University   Faculty of Engineering   Department of Nuclear Engineering

    1991.4 - 1995.3

    　 More details

    Country： Japan

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Professional Memberships 4

  1. 日本原子力学会

  2. プラズマ・核融合学会   編集委員

    2011.7 - 2013.6

  3. 同位体科学会

  4. 化学工学会

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Committee Memberships 13

  1. 核融合科学研究所放射線安全委員会   委員  

    2016.2   

  2. 原型炉設計合同特別チーム   核融合原型炉システム設計グループ及び核融合原型炉安全設計メンバー  

    2020.5   

    　 More details

    Committee type：Other

  3. 中部原子力懇談会エネルギー環境専門部会   専門委員  

    2013.4   

  4. 原型炉設計合同特別チーム   核融合原型炉システム設計グループ及び核融合原型炉安全設計メンバー  

    2020.5   

    　 More details

    Committee type：Other

  5. 日本原子力学会「2023年秋の大会」現地委員会   現地委員  

    2023.5 - 2023.9   

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Awards 4

  1. 2023年度日本原子力学会中部支部奨励賞

    2023.12   日本原子力学会中部支部   規則充填塔を用いた減圧水蒸留法による軽水素と重水素の同位体分離

    佐藤彰真，裏山晋太郎，中根柚香，大橋利正，杉山貴彦

    　More details

    Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc.  Country：Japan

  2. 平成26年度日本原子力学会中部支部奨励賞

    2014.12   日本原子力学会中部支部   担体の疎水性の強化による白金触媒の水素同位体交換性能の向上

    森田洋平，杉山貴彦，澤田佳代，榎田洋一

    　More details

    Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc.  Country：Japan

  3. 日本原子力学会第7回核融合工学部会賞

    2010.9   日本原子力学会核融合工学部会  

    　More details

    Country：Japan

    トリクルベッド型水‐水素化学交換塔による水素同位体分離とその分離性能評価手法の開発

  4. 第6回核融合エネルギー連合講演会若手優秀発表賞

    2006.6   第6回核融合エネルギー連合講演会  

    　More details

    Country：Japan

    均一混合充填型水‐水素化学交換反応塔による水素同位体分離

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Papers 60

  1. Numerical Simulation of simulated moving bed chromatography for separation of lithium isotopes Reviewed

    Takahiko Sugiyama

    Fusion Engineering and Design   Vol. 200   2024.3

    　More details

    Authorship：Lead author,　Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2024.114196

  2. Ion exchange selectivity for protons by sodium ion-form crystalline silicotitanate Reviewed

    Ohashi, T; Ishida, K; Mori, T; Iwasa, J; Asano, T; Sugiyama, T

    JOURNAL OF NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY   Vol. 62 ( 1 ) page： 65 - 77   2025.1

    　More details

    Authorship：Last author,　Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1080/00223131.2024.2381561

    Web of Science

    Scopus

  3. Hydrogen Isotope (H2 and D2) Sorption Study of CHA-Type Zeolites Reviewed

    Akira Taguchi, Takumi Nakamori, Yuki Yoneyama, Takahiko Sugiyama, Masahiro Tanaka, Kenji Kotoh, Yu Tachibana, Tatsuya Suzuki

    Fusion Science and Technology   Vol. 76 ( 3 ) page： 314 - 320   2020.4

    　More details

    Language：Japanese   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1080/15361055.2020.1711853

    Web of Science

  4. Preparation of Benzo-15-Crown-5 Adsorbents for the Separation of Lithium Isotopes by Displacement Chromatography

    Sugiyama Takahiko, Sugiura Kei

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY   Vol. 71 ( 4 ) page： 473 - 477   2017.5

    　More details

  5. Preparation of benzo-15-crown-5 adsorbents for the separation of lithium isotopes by displacement chromatography Reviewed

    T. Sugiyama, K. Sugiura

    Fusion Science and Technology   Vol. 71 ( 4 ) page： 473-477   2017

    　More details

    Authorship：Lead author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

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Books 1

  1. 原子力・量子・核融合の辞典

    編集委員長：工藤　和彦（ Role： Joint author）

    丸善出版株式会社  2014.12  （ ISBN:978-4-621-08874-6 ）

    　More details

    Language：Japanese

    第I分冊4.10.4「燃料の同位体分離と貯蔵」

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Presentations 182

  1. クロマトグラフィー法よるリチウム同位体分離に用いる極微粒子吸着材の調製とその性能評価

    青島 伊吹，香村 迅，杉山 貴彦，鈴木 達也

    日本原子力学会中部支部第56回研究発表会  2024.12.18  日本原子力学会中部支部

    　More details

    Event date： 2024.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

    Venue：名古屋大学　名古屋   Country：Japan  

  2. 水素3成分系の同位体分離に用いる水‐水素化学交換塔の分離性能解析手法の開発

    中根柚香，裏山晋太郎，大橋利正，杉山貴彦

    第21回同位体科学研究会  2024.3.8  同位体科学会

    　More details

    Event date： 2024.3

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

    Venue：芝浦工業大学　東京   Country：Japan  

  3. 規則充填塔を用いた減圧水蒸留法による軽水素と重水素の同位体分離

    佐藤彰真，裏山晋太郎，中根柚香，大橋利正，杉山貴彦

    日本原子力学会中部支部第55回研究発表会  2023.12.14  一般社団法人日本原子力学会

    　More details

    Event date： 2023.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

    Venue：名古屋大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリ   Country：Japan  

  4. Basic study on Simulating Moving Bed chromatography for separation of lithium isotopes International conference

    Takahiko Sugiyama

    15th International Symposium on Fusion Nuclear Technology  2023.9.14 

    　More details

    Event date： 2023.9

    Language：English   Presentation type：Poster presentation  

    Venue：Auditorio Alfredo Kraus, Las Palmas de Gran Canaria, Spain   Country：Spain  

  5. 福島第一原子力発電所の汚染水処理における吸着現象の解明に向けたイオン交換反応の経時変化に及ぼすケイ素の影響

    橋本 康生，杉山 貴彦

    日本原子力学会中部支部第56回研究発表会  2024.12.18  日本原子力学会中部支部

    　More details

    Event date： 2024.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (general)  

    Venue：名古屋大学　名古屋   Country：Japan  

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Works 1

  1. 水－水素化学交換法による汚染水からのトリチウム除去に関する研究

    杉山貴彦

    2011.3

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Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 27

  1. 化学交換法による水素同位体の分離濃縮に関する基礎研究その２

    Grant number：2723D0870c  2023.4 - 2025.3

    国内共同研究 

    杉山貴彦

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Collaborative (industry/university)

    Grant amount：\6425133 （ Direct Cost: \4942410 、 Indirect Cost：\1482723 ）

  2. 化学交換法による水素同位体の分離濃縮に関する基礎研究

    Grant number：2721D0548c  2021.8 - 2023.3

    国内共同研究 

    杉山貴彦

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Collaborative (industry/university)

    Grant amount：\8814520 （ Direct Cost: \6780400 、 Indirect Cost：\2034120 ）

  3. 多成分吸着現象に関する研究（４）

    Grant number：2721D0407c  2021.8 - 2022.3

    国内共同研究 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Collaborative (industry/university)

    Grant amount：\600000 （ Direct Cost: \461538 、 Indirect Cost：\138462 ）

  4. 多成分吸着現象に関する研究（３）

    Grant number：2720D0407c  2020.12 - 2021.3

    国内共同研究 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Collaborative (industry/university)

    Grant amount：\600000 （ Direct Cost: \461538 、 Indirect Cost：\138462 ）

  5. 水素同位体の分離・濃縮技術に関するコンサルティング

    Grant number：2720GZ075c  2020.10 - 2021.3

    学術コンサルティング 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Collaborative (industry/university)

    Grant amount：\312000 （ Direct Cost: \240000 、 Indirect Cost：\72000 ）

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To the head of Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc..▲

KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 8

  1. ブランケット用リチウム６生産のための模擬流動層クロマトグラフィーシステムの開発

    Grant number：22H01201  2022.4 - 2025.3

    独立行政法人日本学術振興会  科学研究費助成金  基盤研究(B)

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Competitive

    Grant amount：\12900000

  2. ブランケット用高濃縮リチウム６生産のための分取クロマトグラフィーシステムの開発

    Grant number：19K03791  2019.4 - 2022.3

    独立行政法人日本学術振興会  科学研究費助成金  基盤研究（ｃ）（一般）

    杉山 貴彦

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Competitive

    Grant amount：\4420000 （ Direct Cost: \3400000 、 Indirect Cost：\1020000 ）

    核融合ブランケット材である高濃縮リチウム6の生産に適した分取クロマトグラフィーシステムを開発する．粒径が数μmの極小コアシェル型シリカビーズを担体として，これに大環状化合物を添着して高性能吸着材を新規に開発する．この吸着材を充填したカラムは，必要なカラムの長さが従来に比べて3～4桁と大幅に小さくなることが予想され，物質移動の律速段階が粒内拡散から軸方向分散に変わる．これにより，運転条件の最適化と合わせて，これまでになく高い生産性を実現し得る．単なる高性能吸着材の作製にとどまらず，同位体材料の大量製造方法としてスケールアップ可能な，分取クロマトグラフィーシステムを開発する．
    リチウム同位体分離用吸着剤の調製について，予備実験として，多孔質シリカビーズの細孔中に形成する樹脂の合成を行った．リチウム同位体の吸着能を示す大環状化合物としてベンゾ-15-クラウン5を選定し，ビスフェノールAを基剤とした．ビスフェノールAとベンゾ-15-クラウン5の所定量をトリクロロ酢酸に混ぜ，恒温油槽を具備したロータリーエバポレータにより90℃に加熱して溶解させた．これにパラホルムアルデヒドを少量ずつ添加しながら110℃に加熱して樹脂を析出させた．析出した樹脂を，洗浄後，乳鉢で適度に破砕し，乾燥させて茶褐色の合成樹脂を得た．合計で約8 gとなり，収率は95%以上となった．加熱温度および昇温速度，パラホルムアルデヒドの添加時期について試行錯誤し，樹脂の合成に習熟した．
    本研究では，直径数μmの吸着剤を開発し，HETP（理論段相当高さ）の極小化を目指している．そのため，プロセスシミュレーションにおいて，理論段数が桁違いに多く必要となり，計算時間の短縮のための工夫が必要になる．物質移動項を含む拡散移流方程式の数値解法において，拡散項のみを陰解法とし，物質移動項を半陽解法，その他を陽解法とする計算アルゴリズムを開発し，計算コードを構築した．構築した計算コードの健全性は，従来法による計算結果と比較して確認した．同条件での計算例において，1/10以上の計算時間の短縮を達成した．開発した計算コードを用いて，置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体分離操作において，濃縮流および減損流の吸着帯容量に対する分取割合を変化させて，分取割合が製品生産速度に与える影響を調べたところ，分取割合に最適値があることが示された．この最適分取割合は，吸着剤の粒径と吸着容量の影響を受けるため，吸着剤の設計指針を与えることができる．
    提案する新奇吸着剤の調整において，大環状化合物を固定化するための樹脂の合成が一番の難点であった．樹脂合成における加熱温度と時間，昇温速度などをパラメータとして実験を行い，安定して合成できる条件を見いだした．また，担体とする多孔質シリカビーズの選定を行った．UHPLCの分野では，直径が1 μm程度の粒子が実用化されているが，本研究では分取目的の吸着剤を開発するため，カラムの圧力損失を低減する必要があり，予備計算により5 μmに定めた．多孔質シリカビーズ内で樹脂を合成する場合の注意点としては，細孔内に予め吸着している水を除去することである．この水分除去方法とその条件について，現在文献調査を進めている．以上のように，本研究の核心となる吸着剤の調整については，予定通り順調に進展している．
    置換クロマトグラフィーによるリチウム同位体分離のプロセスシミュレーションについては，数値計算用の化学工学モデルおよびその計算アルゴリズムを開発し，計算結果の妥当性を確認するとともに計算時間の短縮に成功した．今後は，原料の供給と濃縮流，減損流の抜き出しを含めた実際の生産プロセスに合わせた評価コードを作成する必要があるが，大きな困難は予想されず，したがって順調に進展している．
    極小の吸着剤を充填した吸着カラムの性能を十分に発揮させるためには，吸着剤のカラムへの充填方法に注意せねばならない．不均一に空疎に充填されると，チャンネリング現象を引き起こし，軸方向混合によってHETPが大きくなってしまう．吸着カラムのメーカーでは，それぞれ経験的に独自の方法をとっており，これらは必ずしも学術論文には記載されないことから，文献調査は困難である．そのため，学会や特定のコミュニティに参加して，情報を得る必要がある．
    また，本研究ではHETPを極小化するため，吸着帯長さも短く，破過実験を行うにあたり，フラクションコレクターを用いて濃度分布を得ることが困難であると想定される．開発した計算コードを用いて，数値実験を行い，分離性能評価をどの様に行うか，考案する．
    新型コロナの影響により，学会発表や打ち合わせの出張が中止となり，成果報告が滞っている．２年次もしばらく同様の状況が予想されるので，学術論文の執筆を中心として成果報告の促進に努めたる．

  3. リチウム同位体分離用コアシェル型吸着剤の開発

    2014.4 - 2017.3

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

  4. マクロ孔シリカビーズを担体としたリチウム同位体濃縮用充填剤の開発と分離性能解析

    2012.4 - 2014.3

    科学研究費補助金  若手研究(B)

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

  5. Study on treatment and disposal form for used uranium catalyst for organic synthesis

    Grant number：21246143  2009 - 2012

    Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    ENOKIDA Youichi, SAWADA Kayo

    　 More details

    Authorship：Coinvestigator(s) 

    For several decades, catalysts containing depleted U and Sb as a composite oxide were used for organic synthesis of acrylonitrile, and the spent catalysts are stored securely as uranium waste in Japan. A safe and economical disposal should be performed in the future. Unfortunately, however, uranium isotopes have long half lives to decay, and chemical and radioactive toxities of several daughter nuclides are too significant to dispose directly in a shallow land. We should take account of chemical toxity of antimony, too. Then we are proposing a method of decontaminating uranium and antimony and vitrifying the spent catalysts into a glass matrix by making use of the SiO2 supports of the catalyst. The goals of our study are recoveries of uranium and antimony with high yields from the tiny pores in sub-microns in diameter of SiO2 supports of the catalysts, and conditioning into a proper waste form for the shallow land disposal. In order to achieve these goals, treatment of the catalysts utilizing phase segregation phenomena of borosilicate glass was proposed and experimentally tested in a laboratory scale using a real specimen of the catalyst. The recovery yields achieved by the experiments were greater than 99.3% for uranium and 97.0% for antimony, and concentrations of uranium and antimony leached with de-ionized water for the final vitrified solids were below the detection limits by inductively coupled plasma spectrometer, 0.1 mg dm^<-3>.

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Industrial property rights 12

  1. トリチウム除去装置及びトリチウム除去方法

    杉山貴彦，榎田洋一，山本一良，神邊貴史

    　More details

    Applicant：国立大学法人名古屋大学，大陽日酸株式会社

    Application no：特願2013-185235  Date applied：2013.9

    Country of applicant：Domestic  

  2. トリチウム除去装置及びトリチウム除去方法

    杉山貴彦, 榎田洋一, 山本一良, 神邊貴史

    　More details

    Applicant：国立大学法人名古屋大学，大陽日酸株式会社

    Application no：特願2013-185235  Date applied：2013.9

  3. ケイ素の同位体を分離する方法

    山本一良，榎田洋一，澤田佳代，杉山貴彦，宮田章弘，菅井弘

    　More details

    Applicant：株式会社スリー・アール，国立大学法人名古屋大学

    Application no：2008-209360  Date applied：2008.7

    Announcement no：2010-23013 

    Country of applicant：Domestic  

  4. ケイ素の同位体を分離する方法

    山本一良, 榎田洋一, 澤田佳代, 杉山貴彦, 宮田章弘, 菅井弘

    　More details

    Applicant：株式会社スリー・アール，国立大学法人名古屋大学

    Application no：2008-209360  Date applied：2008.7

    Announcement no：2010-23013 

    Country of applicant：Domestic  

  5. 水素同位体の分離・濃縮方法

    朝倉大和，田中将裕，古藤健司，杉山貴彦

    　More details

    Applicant：大学共同利用機関法人自然科学研究機構

    Application no：特許出願2007-142206  Date applied：2007.5

    Announcement no：特許公開2008-296089 

    Patent/Registration no：特許第4998879号  Date registered：2012.5 

    Country of applicant：Domestic  

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Teaching Experience (On-campus) 19

  1. 数学２及び演習

    2017

  2. 移動現象論

    2017

  3. 数学２及び演習

    2016

  4. 移動現象論

    2016

  5. 核融合炉システム工学

    2016

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Teaching Experience (Off-campus) 2

  1. 数学２及び演習

    （Nagoya University）

  2. 移動現象論

    （Nagoya University）

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Social Contribution 1

  1. 公益財団法人　井上育英会　東海支部長

    2016.4

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Media Coverage 1

  1. シリーズ原発事故(16)最新報告　汚染水との戦い TV or radio program

    NHK  サイエンスZERO  2017.2

    　More details

    Author：Myself 

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