JP3161890U - 軽水と重水の分離装置 - Google Patents
軽水と重水の分離装置Info
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Abstract
【課題】簡単にかつ効率よく軽水を製造することができる軽水と重水の分離装置を提供する。【解決手段】筒状の第１沸騰槽、および、第１沸騰槽の筒状内部に設けられ、下部にヒータを設けた第２沸騰槽とを備える。第１および第２沸騰槽の上部にそれぞれ蒸気室を設けるとともに、蒸気室におのおの第１、第２冷却器を付設し、各槽は精密温度計を含む温度調整機構を取り付けた分離装置本体を有する。第２沸騰槽の水を沸騰させながら、第２沸騰槽の沸騰水で筒状の第１沸騰槽内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽内の軽水のみ蒸発させる。【選択図】図２
Description
この考案は水の中にごくわずかに含まれている重水（Ｄ2Ｏ）と、水の中のほとんどを占めている軽水（Ｈ2Ｏ）を簡単に分離する装置の考案に関する。
１９３４年ノーベル化学賞受賞者であるアメリカの化学者、ハロルド ｅ ユーリイ博士が水の中には同位体であるわずかな重水（Ｄ2Ｏ）が存在していることを突きとめて発表した。そしてこの重水と軽水の物理的性質の違いを利用して重水と軽水を分離する方法には電気分解法と、前述のわずか１．４３℃の沸点差を利用して軽水と重水を蒸留分離することができることを発表していたことはよく知られている。
水は１気圧のもとでは１００℃になれば沸騰して蒸気となる。本考案はこの沸騰水を熱源とした第１沸騰槽の１００℃の沸騰温度を、第２沸騰糟の熱源としたものである。
水は１気圧のもとでは１００℃になれば沸騰して蒸気となる。本考案はこの沸騰水を熱源とした第１沸騰槽の１００℃の沸騰温度を、第２沸騰糟の熱源としたものである。
この考案は、１００℃以上にはならない沸騰水の温度を第２沸騰槽の熱源としたことが最大の特徴である。その沸騰温度の中で第２沸騰槽の中の水を蒸発させることを考案の重要な最大の特徴とする。
すなわち、第１沸騰槽で沸騰された沸騰槽の中の水１００℃が熱源になり、この１００℃以上にはあがらない熱源を利用するので、その中に貯留されている第２沸騰槽の中の水は１００℃以上には上がらないのである。
この考案は、以上のようにこの軽水の沸点温度１００℃と重水の沸点温度１０１，４ ３℃との沸点温度差の違いを利用して重水と軽水を簡単に分離する蒸留装置を考案したものである。
すなわち、第１沸騰槽で沸騰された沸騰槽の中の水１００℃が熱源になり、この１００℃以上にはあがらない熱源を利用するので、その中に貯留されている第２沸騰槽の中の水は１００℃以上には上がらないのである。
この考案は、以上のようにこの軽水の沸点温度１００℃と重水の沸点温度１０１，４ ３℃との沸点温度差の違いを利用して重水と軽水を簡単に分離する蒸留装置を考案したものである。
本考案の目的とするところは簡単にかつ効率よく軽水を製造することにある。本考案は軽水の製造のために重水の沸点温度が海抜０ｍで１０１．４３℃であり、軽水の沸点温度、海抜０ｍで１００℃との差が１．４３℃であることを使用することができるとの認識から出発する。
すなわちこの考案の軽水と重水の分離装置は、筒状の第１沸騰槽および該筒状の第１沸騰槽の筒状内部に設けられ、下部にヒータを設けた第２沸騰槽とを備え、
前記第１および第２沸騰槽の上部にそれぞれ蒸気室を設けるとともに、
該蒸気室におのおの第１、第２冷却器を付設し、
前記各槽には精密温度計を含む温度調整機構を取り付けた分離装置本体を有し、
前記第２沸騰槽の水を沸騰させながら、該第２沸騰槽の沸騰水で筒状の第１沸騰槽内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽内の軽水のみ蒸発させるようにしたことを特徴とするものである。
前記第１および第２沸騰槽の上部にそれぞれ蒸気室を設けるとともに、
該蒸気室におのおの第１、第２冷却器を付設し、
前記各槽には精密温度計を含む温度調整機構を取り付けた分離装置本体を有し、
前記第２沸騰槽の水を沸騰させながら、該第２沸騰槽の沸騰水で筒状の第１沸騰槽内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽内の軽水のみ蒸発させるようにしたことを特徴とするものである。
この考案の軽水と重水の分離装置は、前記第２沸騰槽から蒸発した蒸気を第２冷却器の前に精密減圧弁を取り付けて冷却することにより、第１沸騰槽からの１００℃の温度が第２沸騰槽に伝導されるに際し、各沸騰槽が隔離状態にあることによって前記温度が第２沸騰槽に十分に伝導されないため、第２沸騰槽の温度を一定に保てるように圧力調整可能としたことをも特徴とするものである。
この考案の軽水と重水の分離装置は、前記精密温度計により、重水の沸点温度が１０１．４３℃であり、軽水の沸点温度１００℃との差が１．４３℃であるので、その温度差を利用して水から軽水と重水とを分離するために、常に精密な温度管理を行うことができるようにしたことをも特徴とするものである。
本考案によって達成される利点は次の点にある。
１）本考案によれば１００℃〜１０１．４３℃の間での蒸留によって軽水の蒸留分離を簡便かつ効率的に行うことができる。
２）第２沸騰槽の水を筒状の第１沸騰槽内の沸騰水で温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、１００℃の熱源で第２沸騰槽内の軽水のみ蒸発させるため、重水をほとんど含まない軽水を得ることができ、さらなる軽水の精製を不要としたので大幅なコストダウンに繋げることができる。
前記手段によって軽水は安価で大量に入手でき、高速中性子の減速能力が大きいため減速材の厚みを薄くできて、燃料棒を密に配置できるため、軽水炉は現在、商用発電炉の主流を占めている。その主たる理由は下記２点である。
１）黒鉛炉や重水炉に比べて小型大出力であり、出力当たりプラント建設費が安価で、発電用として経済性に優れる。
２）核拡散防止上優れている。
また小型大出力のため舶用炉にも向く。
１）本考案によれば１００℃〜１０１．４３℃の間での蒸留によって軽水の蒸留分離を簡便かつ効率的に行うことができる。
２）第２沸騰槽の水を筒状の第１沸騰槽内の沸騰水で温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、１００℃の熱源で第２沸騰槽内の軽水のみ蒸発させるため、重水をほとんど含まない軽水を得ることができ、さらなる軽水の精製を不要としたので大幅なコストダウンに繋げることができる。
前記手段によって軽水は安価で大量に入手でき、高速中性子の減速能力が大きいため減速材の厚みを薄くできて、燃料棒を密に配置できるため、軽水炉は現在、商用発電炉の主流を占めている。その主たる理由は下記２点である。
１）黒鉛炉や重水炉に比べて小型大出力であり、出力当たりプラント建設費が安価で、発電用として経済性に優れる。
２）核拡散防止上優れている。
また小型大出力のため舶用炉にも向く。
次に、添付の図面に基いてこの考案の軽水と重水の分離装置を詳細に説明する。
図１ないし図３にこの考案の軽水と重水の分離装置の１実施例を示す。
本実施例において分離装置本体１１は、筒状の第１沸騰槽１２および該筒状の第１沸騰槽１２の筒状内部に設けられ、下部にヒータ１４を設けた第２沸騰槽１３とを備えている。したがって、ヒータ１４によって加熱された第２沸騰槽１３内の水は沸騰しても１００℃以上になることはなく、第２沸騰槽１３によって加熱される第１沸騰槽１２内の水も１００℃以上になることはない。
このとき、第２沸騰槽１３中の水に含まれる軽水は、沸点が１００℃で蒸発するが、重水は沸点温度が１０１．４３℃で無ければ蒸発することはないから、蒸発はしないで第２沸騰槽１３内に濃縮されて残るのである。この濃縮された重水をより多く含む水は、これを排水口３８より別な容器に分けて採取する。
なお、第１沸騰槽１２のヒータ１４の熱源としては、電熱ヒータでもまた温泉熱を熱源としてもよいし、真空蒸気熱の利用や、減圧蒸留、太陽熱等を熱源としてこの考案に適用し、使用することができる。
図１ないし図３にこの考案の軽水と重水の分離装置の１実施例を示す。
本実施例において分離装置本体１１は、筒状の第１沸騰槽１２および該筒状の第１沸騰槽１２の筒状内部に設けられ、下部にヒータ１４を設けた第２沸騰槽１３とを備えている。したがって、ヒータ１４によって加熱された第２沸騰槽１３内の水は沸騰しても１００℃以上になることはなく、第２沸騰槽１３によって加熱される第１沸騰槽１２内の水も１００℃以上になることはない。
このとき、第２沸騰槽１３中の水に含まれる軽水は、沸点が１００℃で蒸発するが、重水は沸点温度が１０１．４３℃で無ければ蒸発することはないから、蒸発はしないで第２沸騰槽１３内に濃縮されて残るのである。この濃縮された重水をより多く含む水は、これを排水口３８より別な容器に分けて採取する。
なお、第１沸騰槽１２のヒータ１４の熱源としては、電熱ヒータでもまた温泉熱を熱源としてもよいし、真空蒸気熱の利用や、減圧蒸留、太陽熱等を熱源としてこの考案に適用し、使用することができる。
前記分離装置本体１１には、第１および第２沸騰槽１２，１３の上部にそれぞれ蒸気室１５，１６を設けるとともに、該蒸気室１５，１６にはおのおの第１、第２冷却器１７，１８が付設してある。したがって、前記第２沸騰槽１３において蒸発した蒸気は、第２冷却器１８で冷やされて軽水として別途軽水容器等に取り出される。
他方、前記第１冷却器１７で蒸気を凝縮して回収した水は、再度第１および第２沸騰槽１２，１３へ循環されて再利用されるようになっている。
そして、前記各槽１２，１３には精密温度計１９を含む温度調整機構が取り付けられている。
他方、前記第１冷却器１７で蒸気を凝縮して回収した水は、再度第１および第２沸騰槽１２，１３へ循環されて再利用されるようになっている。
そして、前記各槽１２，１３には精密温度計１９を含む温度調整機構が取り付けられている。
前記筒状の第１沸騰槽１２の上面には、蒸発口２１、安全逃し口２２ａ，ｂ、給水口２４、水位計の表示部２５ａ、清掃口２６ａ〜ｄがそれぞれ接続されている。そして前記蒸発口２１には両側に設けたフランジ２７ａ，ｂを介して前記冷却器１７が接続されている。またその側面下部には排水口２８が接続されている。２９は第１および第２沸騰槽１２，１３を固定するために固定ネジである。
前記筒状の第１沸騰槽１２内には、前記水位計の表示部２５ａに接続した水位計２５ｂが垂直に配置されている。
前記筒状の第１沸騰槽１２内には、前記水位計の表示部２５ａに接続した水位計２５ｂが垂直に配置されている。
前記筒状の第１沸騰槽１２の筒状内部に設けられた第２沸騰槽１３の上面には、蒸発口３１、安全逃し口３２ａ，ｂ、圧力調整器３３、給水口３４、水位計の表示部３５ａ、清掃口３６がそれぞれ接続されている。そして前記蒸発口３１には両側に設けたフランジ３７ａ，ｂを介して前記冷却器１８が接続されている。またその側面下部には排水口３８が接続されている。３９は温度調整弁、４０は水位自動調整器である。
前記第２沸騰槽１３内には、前記水位計の表示部３５ａに接続した水位計（図示せず）が垂直に配置され、また第２沸騰槽１３内の上部には泡立ち停止板４１が浮き支持されている。
前記第２沸騰槽１３内には、前記水位計の表示部３５ａに接続した水位計（図示せず）が垂直に配置され、また第２沸騰槽１３内の上部には泡立ち停止板４１が浮き支持されている。
以上の構成からなる軽水と重水の分離装置は、前記第２沸騰槽１３から蒸発した蒸気を第２冷却器１８の前に精密減圧弁からなる圧力調整器３３を取り付けて冷却することにより、第１沸騰槽１２からの１００℃の温度が第２沸騰槽１３に伝導されるに際し、各沸騰槽１２，１３が隔離状態にあることによって前記温度が第２沸騰槽１３に十分に伝導されないため、第２沸騰槽１３の温度を一定に保てるように圧力調整を可能としたものである。
上記構成に加えて前記精密温度計に接続した温度調整弁３９より第２沸騰槽１３の温度を一定に保つよう制御し、重水の沸点温度が１０１．４３℃であり、軽水の沸点温度１００℃との差が１．４３℃という温度差を利用して重水から軽水を分離するのである。
すなわち、前述のような軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、前記第２沸騰槽１３の水を沸騰させながら、該第２沸騰槽１３の沸騰水で筒状の第１沸騰槽１２内の水の温度上昇を１０１．４３℃以下に抑え、第１沸騰槽１２内の軽水のみ蒸発させるようにしたのである。
すなわち、前述のような軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、前記第２沸騰槽１３の水を沸騰させながら、該第２沸騰槽１３の沸騰水で筒状の第１沸騰槽１２内の水の温度上昇を１０１．４３℃以下に抑え、第１沸騰槽１２内の軽水のみ蒸発させるようにしたのである。
本考案によって達成される利点は次の点にある。
１）本考案によれば１００℃〜１０１．４３℃の間での蒸留によって軽水の蒸留分離を簡便かつ効率的に行うことができる。
２）第２沸騰槽１３の沸騰水で筒状の第１沸騰槽１２内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽１２内の軽水のみ蒸発させるため、重水をほとんど含まない軽水を得ることができ、さらなる軽水の精製を不要としたので大幅なコストダウンに繋げることができる。
１）本考案によれば１００℃〜１０１．４３℃の間での蒸留によって軽水の蒸留分離を簡便かつ効率的に行うことができる。
２）第２沸騰槽１３の沸騰水で筒状の第１沸騰槽１２内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽１２内の軽水のみ蒸発させるため、重水をほとんど含まない軽水を得ることができ、さらなる軽水の精製を不要としたので大幅なコストダウンに繋げることができる。
この考案の軽水と重水の分離装置によって得られる軽水は、現在、商用発電炉の主流を占めている、軽水が減速材と冷却材を兼ねた軽水炉に利用することができることはもちろん、健康増進の各作用、例えば糖尿病の症状緩和、血行改善、痩身効果などに効果があるとされていて、医療業や健康産業への利用が期待される。
また第２沸騰槽から排水口を経由して別途取り出した濃縮された水は重水分が多いので、別に電気分解法で重水を取り出すことができる
また第２沸騰槽から排水口を経由して別途取り出した濃縮された水は重水分が多いので、別に電気分解法で重水を取り出すことができる
１１ 分離装置本体
１２ 筒状の第１沸騰槽
１３ 第２沸騰槽
１４ ヒータ
１５，１６ 蒸気室
１７，１８ 第１、第２冷却器
２１ 蒸発口
２２ａ，ｂ 安全逃し口
２４ 給水口
２５ａ 水位計の表示部
２５ｂ 水位計
２６ａ〜ｄ 清掃口
２７ａ，ｂ フランジ
２８ 排水口
２９ 固定ネジ
３１ 蒸発口
３２ａ，ｂ 安全逃し口
３３ 圧力調整器
３４ 給水口
３５ａ 水位計の表示部
３６ 清掃口
３７ａ，ｂ フランジ
３８ 排水口
３９ 温度調整弁
４０ 水位自動調整器
４１ 泡立ち停止板
１２ 筒状の第１沸騰槽
１３ 第２沸騰槽
１４ ヒータ
１５，１６ 蒸気室
１７，１８ 第１、第２冷却器
２１ 蒸発口
２２ａ，ｂ 安全逃し口
２４ 給水口
２５ａ 水位計の表示部
２５ｂ 水位計
２６ａ〜ｄ 清掃口
２７ａ，ｂ フランジ
２８ 排水口
２９ 固定ネジ
３１ 蒸発口
３２ａ，ｂ 安全逃し口
３３ 圧力調整器
３４ 給水口
３５ａ 水位計の表示部
３６ 清掃口
３７ａ，ｂ フランジ
３８ 排水口
３９ 温度調整弁
４０ 水位自動調整器
４１ 泡立ち停止板
Claims (3)
- 筒状の第１沸騰槽および該筒状の第１沸騰槽の筒状内部に設けられ、下部にヒータを設けた第２沸騰槽とを備え、
前記第１および第２沸騰槽の上部にそれぞれ蒸気室を設けるとともに、
該蒸気室におのおの第１、第２冷却器を付設し、
前記各槽には精密温度計を含む温度調整機構を取り付けた分離装置本体を有し、
前記第２沸騰槽の水を沸騰させながら、該第２沸騰槽の沸騰水で筒状の第１沸騰槽内の水の温度上昇を抑え、軽水と重水の沸点の温度差が１．４３℃あることを利用して、第１沸騰槽内の軽水のみ蒸発させるようにしたことを特徴とする軽水と重水の分離装置。 - 前記第２沸騰槽から蒸発した蒸気を第２冷却器の前に精密減圧弁を取り付けて冷却することにより、第１沸騰槽からの１００℃の温度が第２沸騰槽に伝導されるに際し、各沸騰槽が隔離状態にあることによって前記温度が第２沸騰槽に十分に伝導されないため、第２沸騰槽の温度を一定に保てるように圧力調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の軽水と重水の分離装置。
- 前記精密温度計により、重水の沸点温度が１０１．４３℃であり、軽水の沸点温度１００℃との差が１．４３℃であるので、その温度差を利用して重水から軽水を分離するために、常に精密な温度管理を行うことができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軽水と重水の分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010003731U JP3161890U (ja) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | 軽水と重水の分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010003731U JP3161890U (ja) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | 軽水と重水の分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3161890U true JP3161890U (ja) | 2010-08-12 |
Family
ID=54864765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010003731U Expired - Lifetime JP3161890U (ja) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | 軽水と重水の分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161890U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019025452A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 株式会社東芝 | 同位体分離装置および同位体分離方法 |
-
2010
- 2010-06-02 JP JP2010003731U patent/JP3161890U/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019025452A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 株式会社東芝 | 同位体分離装置および同位体分離方法 |
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