DE3147126A1 - Verfahren zur isotopentrennung von tritium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die laserunterstützte chemische Trennung von das Tritiumsotop des Y/asserstoffs enthaltenden Molekülen. Sowohl Leichtwasser- als auch Gchwerwasser-Reaktoren erzeugen Tritiumabfall, obwohl Schwerwasser-Reaktoren mehr Tritium erzeugen, beispielsweise durch Reaktionen, wie D(n, <f~)T im Kühlmittel-Moderator DpO, wo Tritiumkonzentrationen von 6 ppm T:D üblich sind. Die Tritiumkonzentration im H^O-Kühlmittel in Leichtwasser-Reaktoren ist normalerweise um einen Faktor von 1(r - 10 niedriger als die Tritiumkonzentration im ' Schwerwasser-Reaktor. Es besteht ein Interesse daran, das Tritium in einer angereicherten Form zu extrahieren, und zwar sowohl wegen des Wertes angereicherter tritiumhaltigor Gtrömunnnmittol als aur.h wogen der Hchwierigkei.t der Beseitigung radioaktiver tritiumroieher Produkte mit einer

Tritiumhalbwertszeit von 12,3 Jahren. Vor 20 Jahren berichteten Barr und Drews in dem Artikel "The future, for Cheap Heavy Water" in "Chemical Engineering Progress 56 (3) Seiten 49-56 (Mürz 19<3O) Ubor 90 bekannte Verfahren zur Förderung der Trennung von Wasserstoffisotopen (H, D, T). Keines dieser Verfahren ist jedoch in der Lage, in -wirtschaftlicher Weise Tritium aus dem Prozeßwasser von Kernreaktor-Anlagen zu extrahieren.

Als seit 1961 Laser als im wesentlichen monochromatische Lichtquellen verfügbar wurden, wuchs das Interesse an der-Verwendung der Laserstrahlung zur photoselektiven Förderung chemischer Reaktionen. Tiffany, Moos und Schawlow bereichteten in »Science, 157, Seiten 40-43 (7.JuIi 1967) über die Verwendung einer abstimmbaren Rubinlaserstrahlung (si =

6934-6943 A) zur photoselektiven Förderung der Gasphasen-

7 Q R1 reaktionen zwischen spezielle Isotope ('^Br und Br)enthaltenden BroMolekülen. Es kann sich hier um den ersten Nachweis photochemischer Reaktionen in Materialien, wie beispielsweise Brom, handeln, wo angeregte Moleküle und nicht Atome im Primärverfahren gebildet werden. Wenn jedoch ^_0-stimmte Isotope des Broms photoselektiv angeregt wurden, so konnte keine .isotopische Netto-Anreicherung in den Reaktionsprodukten festgestellt werden, was möglicherweise auf die isotopische Vermischung zurückzuführen ist. Diese Arbeit wird weiter in der folgenden Literaturstelle von Tiffany diskutiert: "Selective Phtochemistry of Bromine Using a Ruby Laser" in "Journal of Chemical Physics", Bd. 48, Seiten 3019-3031 (1968).

Robieux und Auclair beschreiben in US-PS 3 443 037 die Verwendung eines Lasers mit schmaler Bandbreite zum photoselektiven Anheben eines Isotops eines gegebenen chemischen Elements auf einen angeregten Zustand, wobei andere Isotope des

chemischen Elements im allgemeinen ungestärt verbleiben. Dieses Patent richtet sich in erster Linie auf die photoselektive Ionisierung des gewählten Isotops durch ein zweischrittiges Laserbestrahlungsverfahren, angewandt bei Atomen des ausgewählten chemischen Elements.

10 ■ ·

Nebenzahl und Levin offenbaren in DE-PS 2 312 194 (ausgegeben am 12.März 1973) die Verwendung eines zweistufigen La_r serbestrahlungsverfahrens zur photoselektiven Ionisierung

von Atomen oder Molekülen, die ein spezielles Isotop, wie ■ ·· 235

beispielsweise U enthalten. Der Ladungsaustausch der ionisierten Isotopes eines der hier zu lösenden Probleme.

Mayer, Qwok, Gross und Spencer diskutieren in "Isotope Separation with the CW Hydrogen Fluoride Laser" in "Applied Physics Letters",Bd.17, Seiten 516-519 (1970) die Verwendung eines Wasserstofffluoridlasers (/I = 2,64-2,87 μπι) zur Trennung von Deuteriumisotopen von Wasserstoff, und zwar durch - photoselektive Reaktion von Methanol (EUCOH) mit Brom-Molekülen zur Bildung von HBr und Formaldehyd (H₂CO). Bei einer Lösungsmöglichkeit wird Methanol, bei dem ein oder mehrere der Wasserstoffatome durch Deuterium ersetzt sind, veranlaßt, mit Brom zu reagieren, und zwar durch Absorption der Schmalbandlaserstrahlung.

30. Yeung und Moore beschreiben in "Isotope Separation by Photopredissociation" in "Applied Physics Letters", Bd. 21, Seiten 109-110 (1972) die photoselektive Prä-Dissociation von H₂CO zur Bildung der Produkte H₂ und CO mit einem Überschuß an vorgewählten Isotopen enthaltenden Molekülen, wie beispielsweise ^PC, C und 0. Yeung und andere schlugen auch die Verwendung substituierter Formaldehyde, wie beispielsweise Cl₂CO und Cl₂CS, vor, für die spectroskopische und photochemische Information noch nicht verfügbar war.

ft a *

Gould diskutiert in einer Arbeit zur Erlangung des Grades eines "Nuklearingenieurs" am M.I.T. im Februar 1978 (nicht veröffentlicht) die "Economic Aspects of Tritium Separation from Water via Laser Isotope Separtion" und die mögliche Verwendung der photoselektiven Prä-Dissociation von Formaldehyd für die Tritium/Wasserstoff-Trennung.

Jensen und Lyman beschreiben in "Laser Induced Recovery of Deuterium or Tritium from "Water" auf der "Second European Electron-Optics Conference" in Montreux (Schweiz) im April 1974 die Verwendung eines zweistufigen selektiven photolytischen Prozesses zur selektiven Entfernun von HDO und DpO aus Wasser, und zwar unter Verwendung des Zusammenfallen^ bestimmter DF Laserlinien mit Absorptionslinien für die gewünschten Isotop-Moleküle. CO wird der Photolysemischung hinzugegeben., um das O-Atom aus dem OH-Photolyseprodukt zu entfernen, und das gewünschte Isotopenmaterial wird als D₂ gesammelt. In ähnlicher Weise verwenden Ambartzumian, Letokhov und andere in J.E.T.P.Letters 17, Seiten 63-65 (1973) eine zweistufige selektive LaserphotoIyse, die unten noch näher diskutiert wird, und zwar des NH, Moleküls zur

14 15 Trennung der Isotopen N und N.

Ambartzumian und Letokhov berichten in I.E.E.E. Journal of Quantum Electronics, QE-7,S.305'(1971),in "Applied Optics" 11, Seite 354 (1972) und in Chem.Phys.Lett., 13, Seite 446 (1972) über die Verwendung eines zweistufigen Photodissociationsverfahrens (STP), welches zwei gleichzeitig vorgesehene Lichtquellen zur Isotopentrennung verwendet. Die erste Lichtquelle, ein Schmalbandinfrarotlaser, regt in selektiver Weise eine vorbestimmte Molekularschwingung an, um die Ultraviolettabsorptionsrate zu erhöhen, und die zweite Lichtquelle ist eine kontinuierliche Ultraviolettquelle, welche die Dissociation der schwingungsmnßig angeregten Moleküle erhöht.

K.H.Lin diskutiert in "Tritium Enrichment by Isotope Separation Technique" Oak Ridge National■Laboratory Report ORNL-TM-3976 (Dezember 1972) sieben Verfahren zur Entfernung von Tritium aus einer Isotopenmischung, die HpO, HDO, HTO, DTO, D₂O und T₂O enthält; es werden dabei nur thermo-•10 mechanische, mechanische und/oder chemische Verfahren verwendet;. Keine'laserunterstützten Verfahren werden ins Auge gefaßt.

Kersher und Wadt diskutieren in "Laser Isotope Separation: ■ Water Detritiation", Monsanto Research Corp., Mound Laboratory Memo, ungefähr 1975, die Möglichkeit der Decontaminierung tritiumhaltiger Wasserabfälle unter Verwendung einer isotopen selektiven Schwingungsanregung von HTO (aber nicht von H₂O) zur Erhöhung der Reaktionsrate von HTO vis-a-vis.

HpO. Die Gesamtreaktionsrate von HTO ist jedoch noch immer recht niedrig, da der Schwingungsenergieanstieg nur 7 bis 14?£ der Aktivierungsenergie für interessierende Reaktionen darstellt. Daher wählten Kersher und andere das selektive zweistufige Photodissociationsverfahren (STP = selective two-step photodissociation) von Ambartzumian und Letokhoy für die 0-T Strecke von ^v/'= 2295 cm"¹ ( Ä = 4,36 μΐη). Die photoselektive Schwingungsanregung wird durch einen abstimmbaren optischen parametrischen Oszillator geliefert, der durch einen gepulsten Nd:YAG-Laser bei J\ = 1,06 μΐη gepumpt.

wird. Darauf folgt die Anlegung einer intensiven (."\^-2,5 *

10⁵ Watt/cm²) gepulsten Ultraviolettquelle mit Λ ~ 1,890 A-(wobei es sich hier um eine Continuumquelle handeln kann) und das Vorsehen eines geeigneten Tritiumreinigers, wie " . beispielsweise H oder H₂. Die Reaktionen schreiten wie folgt

-.55 ' fort: HTO- + h V₁ (2295 cm"¹) + h ^₂ (52910 cm"¹-*- OH + T ' und H + T. ·* HT. Diese experimentellen Versuche zur Trennung von Tritium waren nicht erfolgreich.

—6-«.

US-PS 4 049 515 für C.P.Robinson et al (ausgegeben am 20. September 1977) beschreibt und beansprucht die Verwendung einer isotopenselektiven Multiphoto-Absorption von intensivem monochromatischem Licht aus einem Infrarot-Laser, wie beispielsweise einem COp-Laser, durch eine Molekularspecios (Art) mit einer hohen Dichte von Schwingungsniveaus. Die das vorbestimmte Isotop enthaltenden Moleküle absorbieren jeweils Mehrfachlaserphotonen und sind schwingungsmäßig bis zu dem Punkt angeregt, daß diese Moleküle entweder dissociieren oder vorzugsweise chemisch mit anderen Molekülen reagieren, um Dissociationsprodukte oder Reaktionsprodukte zu erzeugen, die isotopenmäßig angereichert und leicht zu trennen sind. Robinson et al weist darauf hin, daß die Isotopen enthaltenden Arten-vorzugsweise ein mehratomiges Molekül sind, welches vier oder mehr Atome enthält, und zwar teilweise zur Sicherstellung einer hinreichenden Dichte der Schwingungszustände. -.-.-.-

Benson lehrt in US-PS¹ 4 0Ö1 339 die Verwendung organischer Zielmoleküle der Form RX, wobei R aus den Äthyl-,Isopropyl-, t-Butyl- oder Cyclopentyl-Gruppen ausgewählt ist, während X aus einer funktionalen Gruppe einschließlich P, Cl, Br, OH (und OD) und H (und D) ausgewählt ist, wobei die Moleküle durch einen einzigen gepulsten Infrarotlaser oder durch zwei schwächere abgestimmte Laser bestrahlt wird, um die Deuterium

-Z₁Q anstelle eines oder mehrerer Η-Atome enthaltenden Reaktionsmoleküle RX zu dissociieren. Die Dissociationsprodukte können in der Form C_nI^_n.. «i D + HX vorliegen und sind stabile Moleküle und nicht reaktive Radikale. Dieses Verfahren kann eine begrenzte Brauchbarkeit zeigen, und zwar wegen der niedri-

^5 gen optischen Selektivität und der starken Kollisionskühlung.

Die infrarote Photolyse von CDF, sowie die Anwendung auf die Deuteriumtrennung wurde von Herman und Marling in Chemical

Physics Letters, Bd.64, Seiten 75-80 (1979) diskutiert, und zwar mit der CO^Laser-Merhfachphotonendissociation als der Bewegungskraft. Im "Journal of Chemical Physics^Ir 72, Seite 516 (1980) zeigten Herman und Marling, daß deuterisiertes Fluoroform, CDF,, starke selektive Absorptionsspitzen bei J = 10,21 und 10,31 μπι zeigt und bei- geringen Drücken einstufige isotope optische Selektivitätsfaktoren von größer als 10 000 besitzt. Marlin, Herman und Thomas zeigten im

• ' "Journal of Chemical Physics, 72, Seite 5603 (1980), daß .dieses Verfahren bei Drücken von mehreren hundert torr ef- ' fizient ist, wenn man die Infrarotlaserimpulsdauer auf At £ 2 nsec verkürzt.

Diese, drei Berichte, bilden die Basis für US-Patentanmeldung Serial No.".943 833 (das Patent wurde etwa Juli 1980 ausgegeben) von Marling und Herman, wobei diese Anmeldung.die Verwendung intensiver monochromatischer Strahlung von einem gepulsten.Infrarotlaser, wie beispielsweise einem COp-Laser, offenbart, um Deuterium durch selektive Dissociation mehrfach halogenisierter organischer Verbindungen, beisniels-. weise CDF^ anzureichern. Das genannte Patent offenbart und beansprucht auch die Verwendung verkürzter Laserimpulsdauern (auf einige wenige Nanosekunden), um den Betrieb bei Drücken oberhalb 100 torr zu gestatten. Deuterium wird in dem mehrfach halogenisierten Arbeitsmolekül durch Austausch mit einem

3.0 an Deuterium reichen Speisestrom, wie beispielsweise natürlich vorkommendem Wasser, wieder ergänzt.

Ishikawa, Arai und Nakane berechneten im "Jor. of Nuclear Sei. and Tech. 17 (April 1980) Seite 275, einige Grundschwingungsfrequenzen von zwölf Halomethanen mit an einer Stelle - für Wasserstoff substituiertem Tritium (CTF,, CTCl₇, CTBr,, ■ . CTHF₂, CTHCl₂, CTHBr₂, CTF₂Cl, CTCl₂F, CTF₂Br, CTBr₂F, . CTCl₂Br und .CTBr₂Cl). Diese Autoren verwenden das Wilson

* K

Ά5*

FG-Matrixverfahren, die Urey-Bradley-Kraft und die Interaktionskonstanten von Plyer und Benedict für die Nichttritium-substituierten Halomethane. Die Autoren nehmen ferner an, daß die Substitution von Deuterium oder Tritium für Wasserstoff die Konstanten oder Interatomabstände nicht andem würde.und verwenden als Interaktions- oder Wechselwirkungs-Konstanten für gemischte Moleküle mit mehr als einer Wasserstoffart den geometrischen Mittelwert der Wechselwirkungskonstanten für die entsprechenden, nur eine Wasserstoffart enthaltenden Moleküle. Die innewohnenden Annäherungen bei diesem Verfahren können beträchtliche Diskrepanzen bei den berechneten Frequenzen zur Folge haben. Beispielsweise stimmen die GTF^-Frequenzen, die von den Anmeldern beobachtet wurden, im allgemeinen mit den Frequenzberechnungen der Anmelderin überein, unterscheiden sich aber wesentlich (um ungefähr 60 cm~ ) von den berechneten Frequenzen von Ishikawa und anderen. Diese Differenze ist recht wichtig, da die eigenen Berechnungen der Anmelderin, aber nicht diejenigen von Ishikawa und anderen anzeigen, daß die laserun-μ terstützte Isotoptrennung unter Verwendung von CTCl^ möglich ist, bei Verwendung einer von der NH-,-Laseremission verfügbaren Wellenlänge.

Makide et al wenden in "Jour, of Nuclear Sei. and Techn." 17 (August 1980), Seite 645, die oben von Ishikawa et al berechneten Grundfrequenzen auf die Muliphotondissociation von Tritium-substituierten Trifluormethan an, und zwar unter Verwendung eines COp-Lasers, abgestimmt auf A. - 9»6 μπι mit einer langen (100 nsec) impulsdauer zur Trennung des Tritiums von Wasserstoff durch Reaktionen, wie beispielsweise· die

55 folgenden: . .

CTF₃ + hv ·+ TF + CF₂ .

CHF₃ + hv + CHF₃ + hv .

Die beobachteten niedrigen Tritiumanreicherungsfaktoren (nahe 10) lagen niedrig infolge der Verwendung eines 10-fach höheren Laserflusses als notwendig; optimale Ergebnisse traten für die R(14), 1075 cm C0₂-Laserlinie auf, und zwar in Übereinstimmung mit früheren Berechnungen und Vorhersagen der Anmelder.

Die vorliegende Erfindung sieht Verfahren für die laserunterstützte Isotopentrennung von Tritium enthaltenden Mole- ■ külen vor, und' zwar aus ähnlichen Wasserstoff und Deute-

rium enthaltenden Molekülen in der Gasphase, und zwar unter-

• Verwendung einer Kombination chemischer Reaktionen für die Tritiumergänzung und die photoselektive Association des mit Tritium versetzten Reaktionsproduktes.

?0"

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, Verfahren anzugeben, um ein an Tritum reiches Produkt aus Quellen niedriger Tritiumkonzentration, wie beispielsweise einem Kühlmittel, in Leichtwasser- und Schwerwasser-Reaktoren zu erhalten.

^ Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben

sich aus derBeschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den ' Ansprüchen. ' - "

Zur Erreichung der.genannten Ziele sieht die Erfindung ein . Verfahren.vor, welches folgende Schritte aufweist:

Vorsehen eines anfänglichen Strömungsmittels, welches eine Isotopenmischung aus D₂O und DTO enthält, katalytisch^ Reaktion des anfänglichen Strömungsmittels mit Deuterium enthaltenden Arbeitsmolekülen XYD in einer Austauschreaktion zur ^0J Erzeugung von XYT, Bestrahlung der Moleküle XYT und XYD mit einem Laser, der die Moleküle XYT zu X + YT photoselelctiv disGor.iiert, und chemische Trennung der Moleküle YT vom

5 Rest.

Ein zweites Verfahren zum Erhalt der erwähnten Ziele kann folgende Schritte aufweisen: Vorsehen eines anfänglichen Strömungsmitteis, welches eine isotopische Mischung aus H₂O und HTO enthält, katalytische Reaktion des Arbeits-

strömungsmittels mit Wasserstoff enthaltenden Arbeitsmolekülen XYH in einer Austauschreaktion zur Erzeugung XYT, Bestrahlung der Moleküle XYT und XYH mit einem Laser, der photoselektiv die Moleküle XYT zu X + YT dissociiert,und

15 chemische Trennung der Moleküle YT vom Rest.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
20

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines re

präsentativen Verfahrens zur Wiederbeladung der Arbeitsmoleküle mit Tritium aus einem Schwerwasserreaktor zur Verwendung in einem Verfah

ren unter Verwendung der T/D-Trennung; . ■

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines re-

präsentativen Verfahrens zur Wiederbeladung der Arbeitsmoleküle mit Tritium aus einem Fusionsreaktor zur Verwendung in einem Verfahren, welches die T/H-Trennung verwendet. 35

¹^ ' Unter anderem sind Leichtwasser- und Schwerwasser-Reaktorenquellen für Tritiumabfall, und zwar erzeugt durch Reaktionen, wie beispielsweise D(n, Γ)Τ in Anwesenheit beträcht-• licher Mengen von D₂O. Wegen der Schwierigkeit der Aufbewahrung und der Beseitigung radioaktiver tritiumreicher Produkte und wegen des Werts der angereicherten Tritium enthaltenden Strömungsmittel besteht ein Interesse, das Tritium in angereicherter Form zu extrahieren. In Schwerwasserreaktoren unter Verwendung des Kühl-Moderators DpO treten üblicherweise Tritiumkonzentrationen von 20 Ci/Liter oder 6 ppm T:D auf; in Druckwasserreaktoren ist die Tritiumkonzentration 10" -10" Ci/Liter, und in Leichtwasserreaktoren sind Konzentrationen von 10" -10" Ci/Liter normal. Ferner ist die Tritiumkontamination von Kühlmittelwasser (HpO oder DpO) ein ernstes Problem bei Fusionsreaktoren. Tritium besitzt eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren, so daß es gemäß jedem Abfallbeseitigungsprogramm mehrere Jahrzehnte aufbewahrt werden muß. Die Konzentration des Tritiums in einer stark angereicherten Form ist daher außer-' ordentlich attraktiv für die Aufbewahrung und die Beseitigung des Tritiums.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Tritiumtrennung (Separation) oder Anreicherung vor, und zwar.aus schwerem oder 'leichtem Wasser unter Verwendung eines katalytisch induzierten Deuterium-Tritium-Austausch in einem Arbeitsmole- ■ kül vor, und zwar gefolgt von der photoselektiven Dissociation· des Arbeitsmoleküls in der Gasphase. Man beginnt mit · einer Mischunt von DpO (oder HpO) und einer kleinen Konzentration von DTO (oder HTO) in flüssiger oder Gasform, und zwar mit Molekülen eines geeigneten Austauschmoleküls XYD, wobei der Austausch durch eine Reaktion, wie die folgende, induziert wird:

XYD + DTO -> XYT + D₂O

Katalysator

XYH + HTO > XYT + H₂O . .

Katalysator

XYD (XYH) ist ein kleines Molekül, wie beispilsweise CZ^D wobei Z ein Halogen ist. Die in Gasphase befindlichen, mit Tritium versetzten Arbeitsmoleküle XYT werden dann durch einen Laserreaktor geleitet, der bei einer Lösungsmöglichkeit einen gepulsten Infrarotlaser verwendet, der auf einer WeI-lenlänge schwingt, die selektiv durch die mit Tritium versetzte Species (Art) XYT absorbiert wird und im wesentlichen transparent ist für die mit Deuterium versetzte Species (Art) XYD (oder XYH). Die Disscoiationen schreiten dann wie folgt voran:

20 '

XYT + nhv * X + YT ,

XY(D or H) + nhv -*< XY(D oder H) + nhv (keine Reaktion).

Schließlich muß natürlich das Arbeitsmolekül ein geeignetes Absorptionsspektrum besitzen, und es muß leicht einen Wasserstoff- oder Deuterium-Austausch mit Wasser durchführen, möglicherweise mit Unterstützung eines Katalysators und möglicherweise bei Temperaturen, unterschiedlich von der Umgebungstemperatur. · · ■

Eine mögliche Wahl ist die COg-Laserphotolyse des Arbeits-• moleküls XYT in einem Wellenlängenbereich (9-11 μΐη)· für die T/D-Trennung, wo XYD, und vorzugsweise auch XYH, transparent sind; XYH ist für die T/H-Trennung transparent. Die Infrarotspektren von nur einigen wenigen, mehrere Atome aufweisenden, mit Tritium versetzten Molekülen (wie beispielsweise H₂O, CHv usw.). sind bekannt; keines dieser Moleküle ist hier ein guter Kandidat. Beispielsweise hat CD₇₁T

AA A

Zweigspitzen bei 990 cm" , 1066 cm und'929 cm . Die Rotationsspektren .der ν* Mode bei 1092. cm und der ^₁

-1
Mode bei 997 cm von CD^ überlappen in effektiver.Weise das CD,T Spektrum, so daß Methan hier offensichtlich nicht brauchbar ist.

10 · "

Ein weiterer attraktiver, bislang nicht untersuchter Kandi-

• ■ " dat ißt Trifluoromethan, bei dem die CDF, Species transparent von 10,5-12,5 μπι ist, während die CTF, Absorption nahe 12,0 μηι erfolgt. CTF, besitzt ebenfalls eine starke . " isotopisch selektive Absorption nahe 9,3 μιη» was für einen COp Laser leicht erreichbar ist. Da CHF, nahe /I= 9,3 μηι transparent ist, ist das System (CHF,, CTF,) für die Trennung des T von H sehr attraktiv, möglicher-

1 ^5
weise, mit entferntem -TJHF,. Zudem ist Trifluoromethan für.· die T/D-Trennung bei /} = 9,4 μιη attraktiv, und zwar vor-

1 "5 zugsweise unter Verwendung von CDF,, welches von CDF^ be

freit ist;¹²CDF, aber nicht ¹^⁵CDF, ist im wesentlichen transparent'nahe *|= 9,4 μπα, wobei CTF, eine starke Absorption besitzt.

25 . . .

•Ein alternatives Schema verwendet die CO -Laser induzierte Mehrfachphotonendissociation; das C-T-Streckverfahren der

— 1 meisten Moleküle liegt bei ungefähr 1900 cm , was durch die CO Laserstrahlung erreicht werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Zweifach- oder Zwei-Frequenz- Betriebs , wie beispielsweise-eine einzige Photonenabsorption von einem CO-Laser,gefolgt von einer COp-Laser-Mehrfachphotonenabsorption und'Dissociation, oder aber unter Verwendung zweier unterschiedlicher CC^-Laser-Wellenlängen mit Mehrfachphotonenabsorption und Dissocia-• tion, oder aber unter Verwendung eines ΝΗ,-Lasers und eines COp Lasers für die Mehrfachphotonenabsorption und Dissociation.

' '"3H7126

- Ak—

Es wurde ein Computerprogramm verwendet, um die Grundfrequenzen der mit Tritium· versetzten Trihalomethane auszuwerten,, wobei die meisten Berechnungen wahrscheinlich auf·

— 1
einige wenige cm genau sind. Die Ergebnisse dieser Berechnungen sind in Tabelle I (CTF,), Tabelle II und Tabelle III (CTBr₃) angegeben, und zwar zusammen mit experimentell beobachteten Werten für die entsprechenden hydrogenlsierten und deuterisierten (mit Deuterium versetzten) Molekülspektren. Die kürzliche Synthese von CTF, ergab die in Tabelle IV gezeigten fundamentalen Infrarotabsorptionsfrequcnzen.

Eines der am meisten Erfolg versprechenden Systeme für.die Tritiumwiedergewinnung aus D₀O ist die Anregung der 0/. Mode von CTCl-, mit einem nahe % = 12,08 μΐη schwingenden NEU Laser. Das entsprechende mit Deuterium versetzte Molekül, CDCl,, ist bei dieser Wellenlänge schwach absorbierend, so daß die T/D optische Selektivität der mit Tritium versetzten Species hier größer als 1000 sein kann. Der NH-, Laser kann zur Schwingung nahe 12,08 μΐη durch effizientes Pumpen von NH₃ durch den CO₂ Laser, nahe /I= 9,22 μΐη veranlaßt werden, und zwar mit einem elektrischen Gesamtwir- " kungsgrad von mehr als Λ%. Da Chloroform (CDCl₃) einen schnellen T-D-Austausch in wäßriger Phase erfährt, ist die-, ses System attraktiv.

Aus Tabelle I ersieht man, daß die O₂ Mode von CTF₃ um ungefähr 35 cm"¹ in ¹²CTF- bezüglich CDF, rot-verschoben ist, ₂ Mode beim CO₂ Laser in Resonanz ist; wenn aber das Medium nicht hinereichend abgekühlt'wird, so ist das System für die T/D-Trennung nicht so attraktiv wie die CTCl-,/ΝΗ^ Laserkombination, und zwar infolge der substantiellen Absorption im CDF₇ Flügel des unerwünschten Moleküls.

— 1 1 ^5 ι

Ferner verringert das bei 1008 cm angeordnete CDF-, ^₂

I I

Μ-

Band in substantieller Weise die T/D optische Selektivität, . wenn dieses Molekül-vorhanden ist, so daß das 1,1% -⁵C-enthaltende Fluoroform zuerst vollständig herausgebrannt werden müßte. Da jedoch die Infrarote Mehrfachphotonendissociation üblicherweise mit einem erhöhten Disscociationsertrag für ' Strahlung bei Wellenlängen auftritt, die gegenüber einer starken Mode etwas rot-verschoben sind, so kann eine Be-• strahlung mit Frequenzen, etwas niedriger als die ^₂ Mode, aber' in Resonanz mit dem Laser, auch für die T/D-Wiedergewinnung geeignet sein. Die T/D-Trennung ist ebenfalls mög-' lieh durch die Vielfachphotonendissociation der O^ Mode in CTF, nach ^ = 12,0 μπι; das CTCl₅ System ist aber attraktiver wegen der relativen Leichtigkeit des Tritiumisotopenaustausches in Chloroform, verglichen mit Fluoroform.

Das am meisten Erfolg versprechende System für die T/H-

Trennung oder Tritiumwiedergewinnung verwende⁴ die i)₂-Mode ■ . von CTF,, die nahe /i- 9,3 μπι absorbiert. Diese Wellenlänge ■ ist durch einen COp Laser zugänglich, und CHF^ ist in diesem Spektralbereich stark transparent, was eine hohe optische Selektivität bei der Absorption und der darauffolgenden Disociation ermöglicht. Tritium wird als TF wiedergewonnen, und die Tritiumergänzung geschieht durch einen wäßrigen Aus-' tausch, katalysiert durch eine zugegebene Base. Das Herausbrennen des 1,1% C enthaltenden Trifluormethans kann die Leistungsfähigkeit des Systems verbessern.

• Die Tritium-Wasserstoff-Wiedergewinnung unter Verwendung der V c Mode von CTF, nahe fi = 12,0 μπι wird durch das Auftreten eines schwachen 0^- O^ Heißbandes in dieser Zone gehindert; •35 die T/H-Trennung unter Verwendung der O^ Mode von CTCl, bei j^ = 12,0 μΐη ist nicht sehr attraktiv, und zwar wegen der Anwesenheit eines Jl- J^ Heißbandes im Arbeitsmolekül. Die Bestrahlung nahe ^= 9,3 μπι in CTF^/CHF^ ist zur Bestrahlung

4 ft * et

M-

nahe A= 12,0 μΐη in CTF , oder CTCl, für die T/H-Wiedergewinnung vorzuziehen.

Ähnliche vorläufige Berechnungen der Grund- oder Fundamental-Frequenzen für die Dihalomethane (CTDP₂, CTDCl₂ und CTDBr₂) wurden ausgeführt. . Difluoromethan scheint eine begrenzte Brauchbarkeit in diesem Zusammenhang zu haben; jedoch scheint Dichloromethan (CDTCl₂) starke Resonanzen im Wellenlängenbereich /i = 10,6-10,9 μπι aufzuweisen, was für die T/D-Wiedergewinnung unter Verwendung eines CO₂ Lasers ideal ist. CD₂Cl₂ ist hoch tr anspar ent in der Zone λ. a 10,8 10,9 μπι, so daß eine hohe T/D-Isotopenselektivität erwartet wird.

Ein Betrieb bei hohen Arbeitsmoleküldrücken ( > 100 torr) ist ohne weiteres erreichbar durch Verkürzen der Impulsdauer des verwendeten Lasers auf 1-30 Nanosekunden. Beispielsweise wird eine hohe isotopische Selektivität und Ausbeute nahe 1 für die Trifluoromethandisociation bei Partialdrücken bis zu 0,5 Atm. erreicht, und zwar unter Verwendung von Laserimpulsdauern von 2 nsec, wie dies von Marling et al in J-o'ur. of Chem.Physics 72, 5603 (1980) und in anderen damit in Beziehung stehenden, nicht veröffentlichten Arbeiten gezeigt wurde. Der Gesamtbetriebsdruck kann auf 1 Atm. durch Hinzugabe eines inerten Puffergases erhöht werden. Die Zugabe eines inerten Puffergases zu dem Arbeitsmolekül erhöht den Absorptionskoeffizienten und die Dissociationswahrscheinlichkeit für einige, das gewünschte Isotop enthaltende Moleküle. Die Zugabe eines Reinigungsgases kann die Tritium-Wiedergewinnung durch Beeinflußung der chemischen Schritte nach der Photolyse unterstützen. Der Hochdruckbetrieb wird bevorzugt, weil die Reaktorgröße kleiner ist und die Gaspumpkosten niedriger liegen.

-Zt-

.Die Bestrahlung mit Wellenlängen, die .von den Grundabsorptionsmoden etwas rot-verschoben sind, führt oftmals zu einer verbesserten Multiphotondisociation und kann daher hier bevorzugt werden.

Obwohl hier bevorzugte Ausführurigsbeispiele der Erfindung
beschrieben und dargestellt wurden, so sollen diese doch
nicht einschränkend verstanden werden; Abwandlungen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Tabelle I Grundfrequenzen in Trxfluoromethan

12

CTF (berechnet)

Ί2 (b) 12 Cb) 3 _"

CHF (beob.) CDF (obs) ~~ "TbJ Tc) TdT" "TdJ 3 3 KW D RBB-I 2 RBB-Il

1903.5 (1940.4) 1941.4 1948.7 1946.4

1077.4 (1088.8) 1072.5 1067.7 1059.2

688.6 (698.8) 683.0 687.2 692.2

1200.2 (1227.0) 1193.9 1204.1 1203.6

831.1 (842.3) 832.2 831.8 832.8

497.6 (508.2) 496.3 497.1 496.2

a) Die Frequenzen sind in cm"¹ Die Werte für ¹²CHFx und ¹²CDF3 sind beobachtete Werte, wohingegen die Werte für ¹²CDF₃ aus den entsprechenden Kraftfeldern berechnet sind.

Für die KW Daten stellen die Zahlen in Klammern die berechneten harmonischen Frequenzen dar.

In Trifluoromethan entsprechend die \j_L und Oe Moden in CHF, den \),- bzw.■ \) , Moden in CDF₃ bzw. CTF₃. ^ 5 5 ¹D 4

U₁, 'J₂ und 1J₃ ν sind A₁ symmetrisch, wohingegen J^, 'J^ und *jg doppelt degeneriert und S symmetrisch sind (C^ -Gruppe). . ■

b) R.W.Kirk und P.M.WiIt, J.Mol.Spectrosc..58, 102 (1975). ', ^d u!s^UBiedermaiI?^r

c) xR.D'Cunha, J.Mol.Spectrosc' k3, 232 (1972). · Spectrochim.Acta 27A.1377

(1971)

Vl	3035.4	2261.1
V2	■ 1141.3	1111.2
V3	700.0	694.2
V4	1377.7	1210.6
V5	1157.5	975.5
V6	507.8	502.7

12

CHCl

(b)

Tabelle II

3

c)

(beob.)

Trichloromethan

9

(d)

I])

a).

■1

2 CTCl (·· 3

0]

ber.)

I

1931

X RB

c)

1]

3033.1

(obs) 3

Grundfrequenzen in

8

.0]

,5

[0.

2])

SM

(b)

6]

632

.9

CO.

8]

675.5

[0.0]

6

[0

.3]

,1

C5.

3])

1898.0

[0.

0]

361

.7

[5.

8]

366.8

[5.0]

12

2

[5

.3]

,2

[8.

O])

637.8

[5.

4]

837

.4

C7.

6]

1219.7

[8.4]

' CDCl

5

[8

.4]

.8

Ci.

I])

361.6

[8.

1]

673

.1

Ci.

7]

773.7

[0.2]

2264.

[0

.9]

.4,

[4.

6])

840.7

Ci.

8]

259

.0

C2.

9]

vl

259.9

[3.8]

657.

8

[3

.8]

[6.

666.1

[3.

.3

[6.

V2

[6.8]

364.

[6

BEO

259.0

[6.

914.

(2000.

V4

747

(640.

V5

258.

(365.

(847.

(692,

(259,

a) Die für Γ 7 xij angegebenen Energien ergeben sich aus beobachteten Spektren in den unter b) und c) genannten Schriften. In den eckigen Klammern sind die Differenzen für Li Jy Cl₅- £ J ³⁵Cl, angegeben. Für CHCl, und CDCl, sind diese Werte der unter b) ge nannten -'Schrift entnommen, die berechnet^wurden. ^D Alle Energien., sind in cm-"¹.

Die BEO berechneten Frequenzen in Spalte 3 sind harmonische Frequenzen.

b) K.H.Schmidt und A.Miller,J.Mol.Spectrosc.5Ö, 115 (1974).

c) A.Ruoff und H.Burger, Spectrochim.Acta 26A, 989 (1970). .

d) D.Bermejo, R.Escribano und J.M.Orza, J Raman Spectrosc. 6, 151 (1972)

Tabelle III Grundfrequenzen in Tribromomethan

a)

12 (7) b CHBr (beb.b.) 3

12 (7) CDBr 3	b (-beob.)	12 79 CT Br (ber.) 3
2272.5		1929.2
524.1		506.1
223.2		222.8
645.2		594.0
155.1		156.0
860.3		76.1.5

12 81

CT Br (ber.) 3

3049.8 542.6 223.2 668.8 155.4

1148.6

1929.2 505.0 220.4 593.3 154.2 761.3

a) Energien sind in cm angegeben. Die experimentellen Daten und die allgemeinen harmonischen· Kraftfelder sind der folgenden Literaturstelle entnommen:

H.Burger und J.Cichon, Spectrochim.Acta 27A, 2191 (1971).

b) Durchschnitt der /2 J'^Br, und £ J Br, Frequenzen. .

ro CT)

	P Q R	beobachtete	Tabelle IV	1967.4
		CTF, SchwingunEsfreauenzen	1088.8
beobachtete Spektralspitze (cm"1)		geschätzte Grund- ' geschätzte harmoni- bandmitte sehe Frequenz (cm"1) , \ (cm"1)	697.3
ν·) 1930.3	845.5 ώΡ" V5 837.9 Tal 830.9 "R"	1930.5	1226.6C
1097.5 V2 1076.9 · 1061.O6	V6 496.0a	1077.4	849.1C
V3 687.0		687.1	506.6a
V4 1199.8		1200.0
	837.6
	496.Qa

^a) ^V6 geschätzte Bandmitte, bestimmt durch Verschiebungen der CHF und CDF^ Spektren (N.J.Fyke, P.Lockett, H.K.Thompson und P.M.WiIt, H.Mol.Spectrosc. .58, 87.(1975).

o) geschätzt unter Verwendung isotop--verschobener anharmonischer Konstanten (vergl. den Text) und der geschätzten Bandmittenfrequenz.

beobachtete Frequenz von V , , Q-Zweigspitze, oder V₁-, Schätzung der harmonischen^" Frequenz. ■>

Mitteltal, verwendet zur

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden:

Verfahren zur laserunterstützten Isotopentrennung von Tritium unter Verwendung der infraroten Mehrfachphotonendissoziation von Tritium enthaltenden Produkten in ■ der Gasphase. Bei einem VErahren sind folgende Schritte .vorgesehen:'1. Katalytischer Austausch eines Deuterium enthaltenden Moleküls XYD mit mit Tritium versetztem Wasser DTO aus Quellen, wie beispielsweise einem Schwerwasserspaltreäktor, zur Erzeugung der Tritium enthaltenden Arbeitsmoleküle XYT und 2. photoselektive Dissoziation yon XYT zur Bildung eines tritiumreichen Produkts. Durch ein anloges Verfahren wird Tritium von Tritium enthaltenden Materialien getrennt, die vorherrschend V/asserstoff enthalten, wie beispielsweise beim Leicht-

20 wasser-Kühlmittel von Spalt- oder Fusionsreaktoren.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens eines COp-Lasers zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYD.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, g e k e η η zeichnet durch folgende Schritte: Vorsehen von CDF„ als ArbeitsmolekUl und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz aus einer Klasse, die im wesentlichen -.folgendes, enthält: 1930 + 15 cm"¹, 1077 + 20 cm"¹, 687 + 5 cm"¹, 1200 + 10 cm"¹, 831 + 15 cm"¹ und 497 + 5 cm"¹.

   5 Ansprüche

   1. Verfahren, .zur Isotopentrennung von Tritium enthaltenden Molekülen aus Kühlmitteln eines Schwerwasserreaktors, wobei diese Kühlmittel ein anfängliches Strömungsmittel aufweisen, welches eine Isotopenmischung aus Deuterium enthaltenden Molekülen D_?0 und Tritium enthaltenden Molekülen DTO aufweist, gekennze.ich-. net durch
   katalytisch^ Reaktion des anfänglichen Strömungsmittels mit Deuterium enthaltenden Arbeitsmolekülen XYD in einer Austauschreaktion DTO + XYD-*D₃O + XYT zum. Erhalt von Produktmolekülen XYT,

   Bestrahlung der Produktmoleküle XYT und der Arbeitsmoleküle XYD mit einem gepulsten Infrarotlaser abgestimmt auf eine Frequenz die photosdektiv durch XYT aber nicht äurch XYD * absorbiert wird, so daß die XYT Moleküle eine große Anzahl V n(£ 20) Laserphotonen der Frequenz \y absorbieren und ge- I maß der Reaktionsgleichung XYT + nh_v -* X + YT dissoziieren, und

   chemische Trennung der Moleküle YT von den anderen Molekülen in der Molekularmischung.

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, gekennzeichnet dur.ch folgende Schritte: Vorsehen von CD_Clp als Arbeitsmolekül und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz mit im wesent-li-K) chen 920 + 15 cm"¹.

   5. ■ Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein NHg-Laser zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYD vor-' gesehen ist.

   6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorsehen von CDC1„ als Arbeitsmolekül und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz im wesentlichen mit 12,08 μπι. ■ . "

   7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, .gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorsehen von CDF„ als Arbeitsmolekül und Auswahl der Bestrahlungsfrequenz im wesentlichen mit 12,08 p.m.

   ■ ■ . '

   .8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, g. ekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorsehen von CDC1„ als Arbeitsmolekül und Aus-

   wahl der Laserbestrahlungsfrequenz aus einer im wesentllcihiMi folgerndes en thai London Klasse: 1930 +_ z|0 em"' , 635 +■ 1.0cm"¹, 362 + 5 cm"¹, 840 +15 cm"¹, 673 + 10 cm"¹ und 259 + 5 cm"¹.

   3H7126

   9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, gekenn ζ e lehn e t, durch folgende Schritte: Vorsehen von CDBr₃ als ArbeitsmoiekUl und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz aus einer im wesentlichen folgendes enthaltenden Klasse: 1929 +_ 15 cm"¹, 506 + 5-cm"¹, 223 + 3 cm"¹, 594 + 5 cm"¹, 155 + 3 cm"¹ und 761 + 10 cm"¹.

   • 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß ein CO-Laser zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYD. vorgesehen ist.

   11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorsehen der Moleküle XYD und XYT bei Partialdrücken bis zu ungefähr 0,5 Atmosphären und Begrenzung der Dauer des Laserbestrahlungsimpulses auf nicht mehr als 30 Nanosekunden.

   12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesonderenach Anspruch 11, 30 gekennzeichnet durch den' Schritt der Hinzufügung eines Puffergases um den Betrieb bei Partialdrüeken des Arbeitsmoleküls bis zu 1 Atmosphäre v,\\ gestatten.

   Γ55 13. Verfahren zur Isotopentrennung von Tritium enthalt.enden Molekülen aus ;>chwerwa8serreak.torkühlmi ttel.n in einer Molekularmischung, wobei das Verfahren folgende« Schritte aufweint.: Vornehen eines anfänglichen Strö-

   raungsmittels, welches eine Isotopenmischung aus Deuterium enthaltenden Molekülen DpO und Tritium enthaltenden Molekülen DTO aufweist, katalytische Reaktion des anfänglichen Strömungsmittels ■mit den Deuterium"enthaltenden Arbeitsmolekülen XYD in einer Austauschreaktion DTO + XYD->-D₂0 + XYT zum Erhalt der Produktmoleküle XYT,

   Bestrahlung der Produktmoleküle XYT und der Arbeitsmoleküle XYD mit einem gepulsten Infrarotlaser abgestimmt auf eine Frequenz, die photoselektiv durch XYT aber nicht durch XYD. absorbiert wird, so daß das XYT-Molekül ein oder mehrere Laserphotonen der Frequenz V absorbiert und auf einen höheren Energiezustand gemäß der Reaktionsgleichung XYT + UhV₁ -*■ XYT* angeregt wird,
   Bestrahlung der Moleküle XYD und des angeregten Moleküls XYT* mit einem zweiten gepulsten Infrarotlaser abgestimmt auf eine zweite Frequenz die photoselektiv durch XYT* aber nicht durch .XYD absorbiert wird, so daß das XYT*-Molekül eine große Anzahl m von Laserphotonen der Frequenz ν absorbiert und gemäß der folgenden Reaktionsgleichung dis-

   25 soziiert: XYT*"+ nhV_->X + YT, und

   chemische Trennung der Moleküle YT von anderen Molekülen in der Molekularmischung. _t

   14. Verfahren zur Isotopentrennung von Tritium tragen-3.0den Molekülen aus den Kühlmitteln von einem Leichtwasser- · reaktor.oder einem Fusionsreaktor, wobei die Kühlmittel in einer Molekularmischung vorliegen, gekennzeich net durch folgende Schritte:

   . Vorsehen eines anfänglichen Strömungsmittels, welches eine Isotopenmischung aus Wasserstoff enthaltenden Molekülen H_?0 und Tritium enthaltenden Molekülen HTO enthält, katalytische Reaktion des anfänglichen Strömungsmittels mit Wasserstoff enthaltenden Arbeitsmolekülen XYH in einer Aus-

   tauschreaktion HTO + XYH -*Η₂0 + XYT zum Erhalt von Produktmolekülen XYT,

   Bestrahlung der Moleküle XYT und XYH mit einem gepulsten Infrarotlaser abgestimmt auf eine Frequenz, die photoselektiv durch XYT aber nicht durch XYH absorbiert wird, so daß das XYT-Molekül eine große Anzahl η (^ 20) von Laserphotonen der Frequenz V absorbiert und.gemäß der föl-' genden Reaktionsgleichung dissoziiert: XYT + nhV -> X + YT, und . ' '

   chemische Trennung der Moleküle YT von den anderen Molekü-

   15 len in der Molekularmischung.

   15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet· durch den Schritt des Vorsehens eines CO₂-Lasers .zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYH.

   20 " ·

   16.. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Schritte des Vorsehens von CHF„ als Arbeitsmolekül und Auswahl der Läserbestrahlungsfrequenz mit im wesentlichen 1077 _+ 20 cm~ .

   25 '

   17. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens eines NH„-Lasers zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYH.

   18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Schritte' des Vorsehens von CHC1„ als Arbeitsmolekül und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz im wesentlichen mit 12,08 μπι.

   19. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Schritte des Vorsehens von CHF„ als Arbeitsmolekül und Auswahl der Laserbestrahlungsfrequenz im wesentlichen mit 12,08 um.

   20. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens eines CO-Lasers .zur Bestrahlung der Moleküle XYT und XYH.

   21. Verfahren'nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgende Schritte:' Vorsehen der Moleküle XYH und XYT bei Partialdrücken bis ungefähr 0,5 Atmosphären, und

   Begrenzung der Dauer des Laserbestrahlungsimpulses auf nicht merh als 30 Nanosekunden.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch den Schritt der Hinzugabe eines Puffergases, um den weiteren Anstieg der Partialdrücke der Ar-

   20 beitsmoleküle zu gestatten.

   23. Verfahren zur Isotopentrennung von Tritium führenden Molekülen aus den Kühlmitteln eines Leichtwasserreaktors und Fusionsreaktors in einer Molekularmischung, g e k e η η -

   25 zei.ch-net durch folgende Schritte:

   Vorsehen-eines anfänglichen Strömungsmittels, welches eine Isotopenmischung von Deuterium enthaltenden Molekülen H„0 und Tritium enthaltenden Molekülen HTO aufweist, katalytische Reaktion eines anfänglichen Strömungsmittels mit Deuterium enthaltenden Arbeitsmolekülen XYH in einer

   . Austauschreaktion HTO + XYH —»HpO + XYT zum Erhalt von Pro-• duktmolekülen YXT,

   "Bestrahlung der Produktmoleküle XYT und der Arbeitsmoleküle XYH mit einem gepulsten Infrarotstrahler abgestimmt auf eine · Frequenz, die photoselektiv durch XYT aber nicht durch XYH absorbiert wird, so daß das XYT-Molekül ein oder mehrer Laserphotonen der Frequenz V absorbiert und auf einen höheren Energiezustand gemäß der folgenden Reaktionsgleichung-XYT + nhv.. —>■ XYT* angeregt wird,

   Bestrahlung der Moleküle XYH und des angeregten Moleküls XYT* mit einem zweiten gepulsten Infrarotlaser abestimmt auf eine zweite Frequenz, die photoselektiv durch XYT* aber nicht durch XYH absorbiert wird, so daß das XYT*- Molekül eine große Anzahl m Laserphotofen der Frequenz V_ absorbiert und gemäß der Reaktionsgleichung XYT* + nhv> —»X + YT dissoziiert, und

   chemische Trennung der Moleküle YT von den anderen Molekülen in der Molekularmischung.