従来の蒸留法はキセノン同位体分離において多くの課題に直面している。本研究では、マイクロチャネル蒸留（MCD）装置に基づく¹³⁶Xe同位体カスケード蒸留システムを提案する。まず、キセノン同位体の相対揮発度を正確に算出し、9種類の同位体の飽和蒸気圧および蒸発熱を導出し、Aspen HYSYSで仮想成分モデルを構築・検証した。次に、3成分モデルを用いてMCD装置の操作パラメータを解析し、単段MCD装置の最適動作圧力と還流比を特定し、給料と排出比が¹³⁶Xeの濃縮効率と再沸器の電力に与える影響を検討した。最後に、カスケード蒸留モデルを構築し、一様計画法、2次多項式回帰、NSGA-ⅢアルゴリズムおよびTOPSIS法を用いて操作パラメータを最適化し、システム電力を大幅に削減し、¹³⁶Xeの豊度を8.670％から13.347％に向上させた。本研究はマイクロチャネルカスケード蒸留システムの設計により、従来の蒸留法の低効率および高エネルギー消費の問題を効果的に改善し、¹³⁶Xeの高効率濃縮に新たな手法を提供した。

同位体分離;低温蒸留塔;マイクロチャネル;遺伝的アルゴリズム