DE3225751C1 - Vorrichtung zum Abtrennen der gasfoermigen Wasserstoffisotope - Google Patents

Vorrichtung zum Abtrennen der gasfoermigen Wasserstoffisotope

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    • B01D59/10—Separation by diffusion
    • B01D59/12—Separation by diffusion by diffusion through barriers

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Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskörper (2,3) mit einem bandförmig ausgebildeten, an der Absorption und an der Desorption unbeteiligten Träger (1) fest verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem Edelstahl besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskörper (2a, 3a) aus einer Kugel kleinen Durchmessers aus einem Getter (2a), mit dessen Oberfläche eine die Kugel vollständig einhüllende Membrane (3a) fest verbunden ist, besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff für den Getter (2, 2a) Titan, Zirkon, Hafnium oder eine Zirkon-Aluminium-Legierung ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff für die Membrane (3,3a) Niob, Titan, Palladium, Keramik oder Metallkeramik ist.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen der gasförmigen Wasserstoffisotope Protium, Deuterium und Tritium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Abtrennen der Wasserisotope aus Gasgemischen ist insbesondere erforderlich in Kühlkreisläufen gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren und in Brennstoffkreisläufen von Fusionsreaktoren. Dabei ist neben dem Abtrennen auch das Gewinnen der Wasserstoffisotope für eine weitere Verwendung derselben von Bedeutung.
Es ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von Wasserstoffisotopen aus einem Gasgemisch bekannt (DE-OS 28 54 682), die eine für Wasserstoffisotope permeable Wand aufweist.
Es ist ferner ein Getter bekannt (DE-OS 24 49 553), der im wesentlichen aus Zirkon oder Zirkonlegierungen mit Niob, Titan, Nickel und Yttrium besteht und zum Gettern von Wasserstoff und dessen Isotopen verwendbar ist.
Auch die Kombination von für Wasserstoffisotope durchlässigen Membranen mit weiteren funktionalen Schichten ist bei Vorrichtungen zur Wasserstoff-Abtrennung bzw. -Reinigung bekannt (DE-AS 15 33 021, US-PS 33 44 582, US-PS 32 32 026, US-PS 28 24 620).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, aus einem Wasserstoffisotope enthaltenden Gasgemisch die Wasserstoffisotope in einfacher Weise abzutrennen und ohne erheblichen Aufwand deren Rückgewinnung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
Die mit der vorgeschlagenen Vorrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die unmittelbare Anordnung der Membrane auf der Oberfläche des Getters auf einfache Weise eine Membranedicke im Mikrometer-Bereich herstellbar ist und dadurch die selektive Absorption ebenso wie die Desorption der Wasserstoffisotope begünstigt wird und daß der Einsatz in dem Gasstrom bewegbarer Absorptionskörper möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abtrennen gasförmiger Wasserstoffisotope ist in der Zeichnung erläutert und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 Anordnung des Absorptionskörpers auf einem bandförmigen Träger,
F i g. 2 kugelförmiger Absorptionskörper.
F i g. 1 zeigt einen bandförmigen Träger 1 aus Edelstahl von 25 mm Breite and 0,2 mm Dicke, auf den als Getter 2 eine ca. 0,5 mm dicke Beschichtung aus einer Zirkon-Aluminium-Legierung aufgebracht ist. Anstelle der Zirkon-Aluminium-Legierung kann auch jeder andere zum Gettern der Wasserstoffisotope geeignete Werkstoff, wie z. B. Titan, Zirkon oder Hafnium, verwendet werden.
Die von dem Träger 1 abgewandte freie Oberfläche des Getters 2 ist mit einer für Wasserstoffisotope durchlässigen Membrane 3 beschichtet, deren Dicke im Mikrometer-Bereich liegt. Die Membrane 3 besteht aus einem der Werkstoffe Niob, Titan, Palladium, Keramik oder Metallkeramik. Durch die Beschichtung mit der Membrane 3 wird nicht nur verhindert, daß andere Gaskomponenten des die Wasserstoffisotope enthaltenden Gasgemisches von dem Getterwerkstoff absorbiert werden und dadurch eine Reduzierung des Absorptionsvermögens für die Wasserstoffisotope eintritt, sondern die Membrane 3 ermöglicht erst die eindeutige Abtrennung der Wasserstoffisotope von dem Gasgemisch. Dabei werden durch die vorgeschlagene Vorrichtung Wasserstoffisotope in ihrer Gasphase selektiv bis zu sehr kleinen Partialdrücken von ca. 10-" mbar bei einer Absorptionstemperatur von etwa 3000C absorbiert. Durch einfaches Aufheizen der Vorrichtung auf eine Desorptionstemperatur von etwa
6,00° C werden die Wasserstoffisotope wieder freigesetzt.
Das Aufbringen des Getterwerkstoffes auf den Träger 1 und der Membrane 3 auf den Getterwerkstoff kann in einem Arbeitsgang, ζ. B. durch Ionenstrahlbeschichtung, erfolgen.
Eine andere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in F i g. 2 als Schnittbild dargestellt. Dabei ist der Getter 2a zu einer Kugel von etwa 1 mm Durchmesser geformt und diese Kugel an ihrer Oberfläche mit einer für Wasserstoffisotope durchlässigen Membrane 3a vollständig beschichtet. Die verwen-
deten Werkstoffe entsprechen denjenigen der in F i g. 1 dargestellten Ausbildungsform.
Der Getter 2a und die Membrane 3a bilden also einen kugelförmigen Absorptionskörper von ca. 1 mm Durchmesser. Es ist z. B. möglich, eine Schüttung einer Vielzahl dieser Absorptionskörper in einem die Wasserstoffisotope enthaltenden Gasstrom anzuordnen und jede der Kugeln nach einer vorbestimmten Durehlaufzeit außerhalb des Gasstroms auf Desorptionstemperatur aufzuheizen und nach Desorption der Wasserstoffisotope wieder in den Gasstrom einzuleiten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Abtrennen der gasförmigen Wasserstoffisotope Protium, Deuterium und Tritium aus einem eines oder mehrere dieser Wasserstoffisotope enthaltenden Gasgemisch mit den Merkmalen:
a) eine für die Wasserstoffisotope durchlässige und für das übrige Gemisch undurchlässige Membrane (3) begrenzt den Gasstrom mindestens teilweise,
b) auf der von dem Gasstrom abgewandten Seite der Membrane (3) ist ein die Wasserstoffisotope bei einer vorbestimmten Absorptionstemperatür durch Absorption aufnehmender und bei einer oberhalb der Absorptionstemperatur liegenden Desorptionstemperatur die absorbierten Wasserstoffisotope durch Desorption wieder freigebender Getter (2) angeordnet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
c) die für Wasserstoffisotope durchlässige Membrane (3, 3a) bedeckt die freie Oberfläche des bei der Absorptionstemperatur die Wasserstoffisotope aufnehmenden Getters (2, 2a) in der Weise, daß die Aufnahme der Wasserstoffisotope ausschließlich durch die Membrane (3, 3a) möglich ist,
d) Membrane (3, 3a) und Getter (2, 2a) bilden einen Absorptionskörper (2,3; 2a, 3a) und sind fest miteinander verbunden.
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