JPH02273516A - Process for separating and enrichment of isotope by thermal diffusion - Google Patents
Process for separating and enrichment of isotope by thermal diffusionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、熱拡散法による同位体の分離濃縮方法に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、同位体
混合物の分解能を大きくし、微量の同位体をも分離濃縮
でき、しかも使用する分離塔を小型化することができる
とともに、その運転コストを低減させることのできる熱
拡散法による同位体の分離濃縮方法に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for separating and concentrating isotopes by thermal diffusion. More specifically, the present invention can increase the resolution of isotope mixtures, make it possible to separate and concentrate even trace amounts of isotopes, and further reduce the size of the separation column used, as well as reduce its operating cost. This paper relates to a method for separating and concentrating isotopes using thermal diffusion.
（従来の技術）
従来より、同位体の混合物から所望の同位体を分離し、
濃縮する方法として、熱拡散法が広く知られている０通
常、熱拡散法においては、鉛直に立てた外側を冷却する
円筒と、この円筒内部の中心線に沿って配置したし−タ
とで構成される熱拡散分離塔を用い、同位体の混合物を
この熱拡散分離塔内に導入し、その分子量の相違により
分離濃縮してきている。−船釣に、分子量の小さい物質
は分離塔の上端に分離濃縮し、一方、分子量の大きい物
質はその下端に分離濃縮する。同位体混合物中の分子量
の小さい成分を分離濃縮する場合には、分離塔の下方か
ら同位体混合物を導入し、分離塔上端に目的とする成分
を濃縮させている。また、同位体混合物中の分子量の大
きい成分を分離濃縮する場合には、分離塔の上方から同
位体混合物を導入し、分離塔下端に目的とする成分を濃
縮させている。(Prior art) Conventionally, a desired isotope is separated from a mixture of isotopes,
Thermal diffusion method is widely known as a method of concentration. Normally, the thermal diffusion method uses a vertically erected cylinder to cool the outside and a dropper placed along the center line inside the cylinder. A mixture of isotopes is introduced into the thermal diffusion separation column and separated and concentrated based on their molecular weight differences. - In boat fishing, substances with small molecular weights are separated and concentrated at the upper end of the separation column, while substances with large molecular weights are separated and concentrated at the lower end. When separating and concentrating a component with a small molecular weight in an isotope mixture, the isotope mixture is introduced from the bottom of the separation column, and the target component is concentrated at the top of the separation column. In addition, when separating and concentrating a component with a large molecular weight in an isotope mixture, the isotope mixture is introduced from above the separation column, and the target component is concentrated at the bottom end of the separation column.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来の熱拡散法においては、−般番１、
同位体の分解能、す゛なわち分離塔の上端と下端におけ
る同位体の濃度の比が、小さいという欠点がある。また
、使用する分離塔の形状は、分離１１、ようとする同位
体の粘性係数、拡散係数等の同位体固有の性質により一
義的に決って１７マうなぬ、分離ａ縮しようとする同位
体混合物の息の多少に応じて使用ｊる分離塔の形状を大
型にしたり、あるいは小型にしｌ、′：りするような変
更は不可能でもあった。(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional thermal diffusion method, - general number 1,
The drawback is that the isotope resolution, ie, the ratio of the isotope concentrations at the upper and lower ends of the separation column, is small. In addition, the shape of the separation column used is uniquely determined depending on the isotope-specific properties such as the viscosity coefficient and diffusion coefficient of the isotope to be separated. It has not been possible to change the shape of the separation column used, such as making it larger or smaller depending on the amount of gas in the mixture.
このような状況に鑑みＣ１この発明の発明者は、水素同
位体温ら・ガス中に存在するトリチウムの分ｗＬ酒綿に
おいて、上述しｔ：従来の熱拡散法の欠点を解消するた
めに、水素同位体混合ガスに＾、リウムを予め添加し、
白金、ニッケル、パラジウム等の触媒を用いてトリ升つ
ムを熱拡散法により分離ａ１ｉ１するＪｊ法を提案１．
てらいる。この方法は、高純廉のトリチウムを水素同位
体混合ガスから分＾ｔすることが゛で゛き、しかも分離
塔を小型化することらできるとい・）潰れた作用効果を
有し、注目されているものである。In view of this situation, the inventors of the present invention have developed hydrogen isotope temperature and tritium present in the gas as described above. Add lithium to the isotope mixed gas in advance,
1. Proposed the Jj method in which trisium is separated by thermal diffusion using a catalyst such as platinum, nickel, or palladium.1.
Tell me. This method is attracting attention because it has an outstanding effect of being able to separate high-purity tritium from a hydrogen isotope mixed gas and also making it possible to downsize the separation tower. It is something.
この発明は６上記１．た水素同位体混合ガスからのトリ
チウムの分離濃縮方法の長所を生かしつつ、さらにこわ
、を発展させ、水素同位体以外の同位体混合物の場合に
も５、同位体の分離能を大きくｊ−２て微量の同位体を
も分離濃縮することができ、１７かも使用する仔馬を塔
を小型化する、：、とができるともに、その運転コスト
を低減させることのできろ改善された熱拡散法による同
位体の分Ｍ漂縮１ｊ法を提供することを目的としている
。This invention is based on 6 above 1. While taking advantage of the advantages of the method for separating and concentrating tritium from a hydrogen isotope mixture gas, we have further developed the method to greatly increase the isotope separation ability in the case of isotope mixtures other than hydrogen isotopes. By using an improved thermal diffusion method, it is possible to separate and concentrate even trace amounts of isotopes, and to reduce the size of the column used, as well as to reduce its operating costs. The purpose is to provide a fraction M drift 1j method for isotopes.
（課題を解決する′ｌ′、：めの手Ｐｉ ）この発明は
、上記の目的を実現するなめに、熱拡散法により同（ｉ
’７体混体物合物特定の同位体を５）Ｈ濃縮するにあた
り、予め同位体混合物に１、これとは化γ的性質を異に
する物質を少なくとら１祠１１」上添加し、特定の同位
体を分Ｍ漂縮することを特徴とする熱拡散法による同位
体の分離濃縮方法を提供する。('l' to solve the problem: Menote Pi) In order to achieve the above object, the present invention uses the thermal diffusion method to achieve the same (i)
5) When concentrating a specific isotope in a 7-body mixture compound, at least 1 substance with chemical properties different from this is added to the isotope mixture in advance, Provided is a method for separating and concentrating isotopes using a thermal diffusion method, which is characterized by drifting a specific isotope by M.
同位体混合物ど化学的性質を異にする物質（第３！ｔ！
Ｊ質）は７ｍ位体混合物の各同位体の拡散分離の特性と
わずかに興なるため、分離塔における第３杓質の濃縮域
に分配される同位体の組成比を、分離塔導入時の同位体
混合物の組成比と相違させる４゛−とができる、同位体
と第３物質との組合わせ方によ−）て高効率で特定の同
位体を完全に濃縮させることらｌｉ丁能となる。また１
、二の第３物質を添加づることによって、使用する分ｗ
ｌ塔の太さ、ヒータ温度、第３物質の濃度等にＩｊｌ、
適値が得られる。Substances with different chemical properties such as isotopic mixtures (3rd!t!
Since the characteristics of the diffusion separation of each isotope in the 7m-tope mixture differ slightly, the composition ratio of the isotopes distributed to the enrichment zone of the third ladle in the separation column is adjusted to By combining the isotope and the third substance, which differs from the composition ratio of the isotope mixture, it is possible to completely concentrate a specific isotope with high efficiency. Become. Also 1
, by adding the second third substance, the amount to be used w
ljl, the thickness of the tower, the heater temperature, the concentration of the third substance, etc.
An appropriate value can be obtained.
第３物質の濃縮域で補集した物質からの第３物質の陥入
は、その化Ｔ的性質が同位体と異なっているため、通常
の化学分離法により容易に行うことかできる。The invagination of the third substance from the substance collected in the third substance enrichment region can be easily carried out by ordinary chemical separation methods, since its chemical properties are different from those of isotopes.
、１な、この発明に１６いては、同位体混合物に複数樟
の第３物質を添加することにより分離濃縮しよ−）とす
る同位体をさらに濃縮することができる。According to the present invention, the isotopes to be separated and concentrated can be further concentrated by adding a plurality of third substances to the isotope mixture.
（実施例）
以Ｆ、実施例を示１１、この発明の熱拡散法による同位
体の分離濃縮方法についてさらに詳しく説明づ゛る。(Example) Hereinafter, Example 11 will be shown, and the method for separating and concentrating isotopes by the thermal diffusion method of the present invention will be explained in more detail.
実施例１
ガラス管（３２−φ）を外筒に用い、その外側を水冷で
きるように１２１、この外筒内にコク１フム線を有する
石英’ｉｉＪ’ （７ａｍφ）を配Ｉｊ７て、電気的に
加熱するし−タとして使用ｌ−な。このような構成から
なる熱拡散分離塔の有効長を１ｍと１２、その１部には
１ｆのガス溜めを説けた。Example 1 A glass tube (32-φ) was used as the outer cylinder, and a quartz 'iiJ' (7 amφ) having a 1mm wire was arranged inside the outer cylinder so that the outside could be cooled with water. Use it as a heater to heat it up. The effective length of the thermal diffusion separation tower constructed as described above was 1m, 12, and a 1f gas reservoir was found in a part of it.
まず、第３物質としてＮｅを用い、Ｈ，、／Ｄ。First, using Ne as the third substance, H,,/D.
／ Ｎ ｅ ＝ ０．３１０．３１０．４の割合からな
る混合カスを分離塔に導入し、１、気圧と１．な。この
後、ヒータを１１０Ｖ、４Ａで加熱したところ、おＪ：
（２時間後に定常状態に達した。シー・夕の温度は、１
４０ ’Ｃから３１０’Ｃの温度分布を示１−たにのと
きの分静塔内のガス＃ｌｌ成は、上端では１１ス／ＨＤ
／Ｄλ／Ｎ ｅ ＝ ０．６０／ ０．２９／ （１，
０４／ ０．０７ （１４２／ＨＤ ／Ｄ２＝６４．７
％／３０．７％／４．６％）で、下端ではＨｚ ／ＨＤ
／ｆ）２／Ｎ ｅ ＝６．３８１０−’／”３．ＯＸ１
０□’／９．８ Ｘ １０’−’１０．９９５ （Ｈ
ｚ ／ ＨＤ７・／Ｄ２＝１３．５％／６５゜３％／２
１．１％）であった。/ N e = 0.310.310.4 is introduced into the separation column, and the pressure is 1. atmospheric pressure and 1. Na. After this, when I heated the heater at 110V and 4A, I found that:
(Steady state was reached after 2 hours. The temperature at sea and evening was 1
The gas composition in the separation column when the temperature distribution is 40'C to 310'C is 11st/HD at the upper end.
/Dλ/N e = 0.60/ 0.29/ (1,
04/ 0.07 (142/HD /D2=64.7
%/30.7%/4.6%) and at the lower end Hz/HD
/f)2/N e =6.3810-'/”3.OX1
0□'/9.8 X 10'-'10.995 (H
z / HD7・/D2=13.5%/65°3%/2
1.1%).
水素同位体中のり、の濃度は、下端がｔｈ一端の、１．
５ ｆｆｉにも達した。７’Ｊｅを添加した場合には、
後述する比較例よりも分解能は大きく、しかもし−夕の
加熱に要する電圧および電流はともに小さいことが確認
された。The concentration of glue in the hydrogen isotope is 1.
It reached 5 ffi. When 7'Je is added,
It was confirmed that the resolution was greater than that of the comparative example described later, and that both the voltage and current required for heating were small.
比較例１
実施例と同様の分離塔を用い、Ｎｅを添加せずにＤｌの
濃縮を行った。このときの電圧は１２０■で、電流は４
．４Ａであった。また、ヒータの温度は、２９０℃から
３７０℃の温度分布を示した。ガス組成は、上端ではＨ
ｚ ／ＨＤ／Ｄ！ ＝４０．３％／４４．３％／１５．
３％で、下端ではＨ２／ＨＤ／Ｄ２＝１１．２％／３９
．９％／４８．９％であった。Comparative Example 1 Dl was concentrated using the same separation column as in Example without adding Ne. At this time, the voltage was 120■, and the current was 4
．． It was 4A. Further, the temperature of the heater showed a temperature distribution from 290°C to 370°C. The gas composition is H at the top end.
z /HD/D! =40.3%/44.3%/15.
3%, at the lower end H2/HD/D2=11.2%/39
．． It was 9%/48.9%.
水素同位体中のＤ２の濃度は、下端が上端の約３倍であ
った。Ｎｅを添加しない場合には、前述の実施例１より
も分解能は小さく、ヒータの加熱に要する電圧および電
流はともに大きかった。The concentration of D2 in the hydrogen isotope was approximately three times higher at the lower end than at the upper end. When Ne was not added, the resolution was smaller than in Example 1 described above, and both the voltage and current required for heating the heater were large.
実施例２
第３物質としてＮｅおよびＨｅを用い、Ｈ，／Ｄ ＊
／ Ｎ ｅ ／ Ｈｅ ＝０．２５１０．１０１０．２
７１０．３８の割合からなる混合ガスを実施例１と同様
の分離塔に導入し、１気圧とした。この後、ヒータを５
０■。Example 2 Using Ne and He as the third substance, H,/D*
/ N e / He =0.2510.1010.2
A mixed gas having a ratio of 710.38% was introduced into a separation column similar to that in Example 1, and the pressure was set at 1 atmosphere. After this, turn on the heater 5
0 ■.
２Ａで加熱したところ、およそ２時間後に定常状態に達
した。ヒータの温度は、１２０℃から１９０℃の温度分
布を示した。このときの分離塔内のガス組成は、上端で
はＨ２／ ＨＤ ／ Ｄ ｔ ／ Ｎ ｅ ／ Ｈｅ＝
＝ ｏ、２０１０．１４１０．０１１０．１４１０．５
１ （Ｈ２／ ＨＤ ／Ｄ２＝５７．５％／ ４０．０
％／２．５％）で、下端ではＨｚ ／ ＨＤ／
Ｄｉ ／ Ｎ ｅ ／ Ｆｌ ｅ
＝０．００７ ／ ０．０１３１０．０１１１０．９
１７１０．０５２ （Ｈｚ ／ ＨＤ／ Ｄ ２ ＝
２３．０％／４２．９％／３４．１％）であった。Heating at 2A reached steady state after approximately 2 hours. The temperature of the heater showed a temperature distribution from 120°C to 190°C. At this time, the gas composition inside the separation column is H2/HD/Dt/Ne/He=
= o, 2010.1410.0110.1410.5
1 (H2/HD/D2=57.5%/40.0
%/2.5%) and at the lower end Hz/HD/
Di / Ne / Fl e
=0.007 / 0.01310.01110.9
1710.052 (Hz/HD/D2=
23.0%/42.9%/34.1%).
水素同位体中のＤ２の濃度は、下端が上端の１４倍にも
達し、ヒータの加熱に要する電圧および電流をさらに小
さくなることが確認された。It was confirmed that the concentration of D2 in the hydrogen isotope was 14 times higher at the lower end than at the upper end, further reducing the voltage and current required for heating the heater.
もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもの
ではない０分離塔の構造および構成、同位体および第３
物質として添加する物質の種類等の細部については様々
な！ｒＸ様が可能であるととはいうまでもない。Of course, this invention is not limited to the above examples, but includes the structure and composition of the zero separation column, isotope and tertiary
There are various details regarding the type of substance added as a substance! It goes without saying that rX-like is possible.
”ＣＩ ”’ ＵＦ４等の場合にら、この発明の分離濃
縮方法を有効に用いることができる。The separation and concentration method of the present invention can be effectively used in the case of "CI"' UF4 and the like.
（発明の効果）
以上詳しく説明した通り、この発明によって、同位体混
合物と化学的性質を異にする第３物質を１種以上添加す
ることにより、同位体の分解能を大きくすることができ
る。このため、使用する分離塔を小型化することができ
、しかも微量しか存在しない混合物中の同位体の分離濃
縮をも行うことができる。さらには、同位体の分離濃縮
時のし−タの温度を低下させることができるため、分離
濃縮に要する分離塔の運転コストを低減させることがで
きる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, isotope resolution can be increased by adding one or more types of third substances having chemical properties different from those of the isotope mixture. Therefore, it is possible to downsize the separation column used, and it is also possible to separate and concentrate isotopes in a mixture that are present in only trace amounts. Furthermore, since the temperature of the filter during separation and concentration of isotopes can be lowered, the operating cost of the separation column required for separation and concentration can be reduced.
代理人 弁理士 西 澤 利 夫手続補正書（
自発）
平成１年 ６月２８日
１６事件の表示
平成 １年特 許 願第９４３９５号
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 東京都千代田区永田町二丁目５番２号名称 新技
術開発事業団
理事長 赤羽信久
４、代 理 人 （郵便番号１５０）
東京都渋谷区宇田川町２−１
渋谷ホームズ４２３
明 細 書
１、発明の名称
熱拡散法による同位体の分離濃縮方法
２、特許請求の範Ｈ
（１） 熱拡散法にＪ、り同位体混合物から特定の同位
体を分離濃縮するにあたり、予め同位体混合物に、これ
とは化Ｔ的性質を異にする物質を少なくとも１種以１−
添加１９５、特定の同位体を分離濃縮することを特徴と
する熱拡散法による同位体の分′ｐＩ誤縮方法。Agent Patent Attorney Toshio Nishizawa Procedural Amendment (
(Spontaneous) June 28, 1999 Display of Case 16 1999 Patent Application No. 94395 3, Relationship with the amended case Patent Applicant Address 2-5-2 Nagatacho, Chiyoda-ku, Tokyo Name New Technology Development Corporation Chairman Nobuhisa Akabane 4, Agent (zip code 150) Shibuya Homes 423, 2-1 Udagawa-cho, Shibuya-ku, Tokyo Specification 1, Name of invention Method for separating and concentrating isotopes by thermal diffusion method 2, Patent Claim H (1) When separating and concentrating a specific isotope from an isotope mixture using a thermal diffusion method, at least one substance having chemical properties different from that of the isotope mixture is added to the isotope mixture in advance. Below 1-
Addition 195, a method for isotope fraction/pI condensation using a thermal diffusion method, which is characterized by separating and concentrating a specific isotope.
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野）
こｃｌ）・発明は、熱拡散法による同位体の分離濃縮方
法に関するらのである。さらに詳しくは、この発明は、
同位体混合物の分＾を能を太きく１−１微量の同位体を
ら分＾ｆ漂縮でき、しかも使用する分が塔を小型化する
ことができるとともに、その運転コストを低減さぜる、
□、とのできる熱拡散法による同位体の分Ｍ Ｊｌ縮方
法に関するものである。3. Detailed description of the invention (industrial application field) This invention relates to a method for separating and concentrating isotopes by thermal diffusion. More specifically, this invention
It is possible to increase the capacity of the isotope mixture and to drift 1-1 trace amounts of isotopes, and the amount used can reduce the size of the tower and reduce its operating cost. ,
□, is related to a method of isotope reduction using thermal diffusion method.
（従来の技術）
ｂ’ｃ＊より、同位体の混合物から所望の同？）７体を
分離し、濃縮する方法と１７で、熱拡散法が広く知られ
ている。通常、熱拡散法においては、ｊｌＮ直ト、′：
立てた外側を冷却する円筒と、この（ｖｌ筒内部の中心
線に沿って配置（７たヒータどで構成される熱拡散分だ
塔を用い、同位体の混合物を３′：の熱拡散分離塔的に
導入１，５、その分子量の相違（、二より分Ｉ′ａ縮１
、できている、−船釣に、分子量の小さい物質は分離塔
の上端に分離］１７、一方、分子層の大きい物質はその
下端に分離濃縮する。同位体７１４合物中の分子量の小
さい成分を分ＨＪ縮する場合には、分離塔の下方から同
位体混合物を導入し、分＾を名士、端に目的どする成分
を濃縮させている。また、同位体混合物中の分子量の大
きい成分を分離濃縮する場合には、分離塔の上方から同
位体混合物を導入し１、分１４を塔下間に目的とする成
分を濃縮させている。(Prior art) From b'c*, a desired isotope is extracted from a mixture of isotopes. ) Thermal diffusion method is widely known. Usually, in the thermal diffusion method, jlN direct, ′:
A mixture of isotopes is subjected to 3' thermal diffusion separation using a thermal diffusion separating column consisting of a cylinder that cools the outside of the cylinder, and a heater placed along the center line inside the cylinder. Columnically introduced 1,5, the difference in molecular weight (,2 fraction I'a condensed 1
, made, - In boat fishing, substances with a small molecular weight are separated at the upper end of the separation tower] 17, while substances with a large molecular layer are separated and concentrated at the lower end. When a component with a small molecular weight in an isotope 714 compound is subjected to HJ condensation, the isotope mixture is introduced from the bottom of the separation column, and the component is concentrated at the bottom, and the desired component is concentrated at the end. In addition, when separating and concentrating a component with a large molecular weight in an isotope mixture, the isotope mixture is introduced from above the separation column and the target component is concentrated between 1 and 14 minutes below the column.
（発明が解決しようとする課題）
）２かしながら、従来の熱拡散法においては、般Ｃ７，
゛、同位体の分＾ｔ口：（２，ずなわぢ分離塔の十（４
；ど−Ｆ９における同位体の濃度の比が、小さいという
入点かある。また、ｔ、Ｉ！用する分離塔の形状は、分
Ａ１ｆｆ１ｉようとする同位体の粘性係数、拡散係数等
の同位体固有の１質に１Ｊ、：り一義的に決ってしまう
ため、３？献濃縮しよう！。する同位体混合物の量の多
少に応！：、て使用する分離塔の形状を大型にしたり、
あン：１いは小便にｊまたｌ’ｊするような変更は不可
能でも、ｊｌ）−＞た。(Problem to be solved by the invention))2 However, in the conventional thermal diffusion method, general C7,
゛, Isotope fraction ^t mouth: (2, 10 of the Zunawaji separation tower (4
;The entry point is that the ratio of isotope concentrations in Do-F9 is small. Also, t, I! The shape of the separation column to be used is uniquely determined by the isotope-specific properties such as the viscosity coefficient and diffusion coefficient of the isotope to be used. Let's concentrate! . Depending on the amount of isotope mixture to be used! ：Increasing the shape of the separation tower used,
An: Even if it is impossible to make a change such as adding j or l'j to 1 or piss, jl)->ta.
Ｊのような状況に鑑みて、この発明の発明者は、水素同
位体混合ガス中に存在するトリチウムの分離ＺＮ縮にお
いて、１一連した従来の熱拡散法の欠点を解消するため
に、（・（素同位体混自ガスにヘリウムを予め添加し、
白金、ニッケル、パラジウム等の触媒を用いて１−リー
１−ウムを熱拡散法により分離濃縮する方法を提案１．
”Ｃもいる。この方法は、高純庶のトリチウムを水素同
位体混合ガスから分離１”る、二とかでき、しかも分離
塔を小型化する、：ともて・きるという清れプ、＝作用
効果を有し５注目さｔｌているＧのである。In view of the situation described in J., the inventor of the present invention has developed a method ( (Helium is added to the isotope mixture gas in advance,
Proposed a method of separating and concentrating 1-li-1-ium by thermal diffusion using catalysts such as platinum, nickel, and palladium.1.
"C" is also available. This method can separate high-purity tritium from a hydrogen isotope mixture gas, and also downsizes the separation column. It is the G that has the effect and attracts attention.
この発明は、１ユ記した水素同位体混合ガスからのｌ・
リチウムの分１４縮方法の長所を生かし７つつ、さらに
これを発展させ、水素同位体以外の同位体混合物の場合
に６、同位体の分酊能を大きく１−２て微坦の同位体を
も分離濃縮することができ、ｊ７か＃Ｊ使用する分離塔
を小型化することができるヒζ、に、その運転コストを
低減させることのできる改苦された熱拡散法による同位
体の分離！！４綿方法を提供することを目的としている
。This invention is based on the hydrogen isotope mixture gas described in 1.
Taking advantage of the advantages of the fractionation method for lithium,7 it is further developed, and in the case of isotope mixtures other than hydrogen isotopes,6 the isotope fractionation ability is greatly increased by 1-2 to produce minute isotopes. Separation of isotopes by a modified thermal diffusion method that can also separate and concentrate and reduce the operating cost of the separation column used. ! It aims to provide four cotton methods.
（課題を解決するための手段）
この発明は、」−記の１］的を実現するなめに、熱拡散
法により同位体混合物から特定の同位体を分離濃縮する
にあたり、予め同位体混合物に、こノ］とは化学的性質
を異にする物質を少なくと（，１種以−Ｉ−１添加し、
特定の同位体を分Ａｔ濃縮することを特徴とする熱拡散
法による同位体の分離濃縮方法を提供する。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the objective 1), the present invention provides, when separating and concentrating a specific isotope from an isotope mixture by a thermal diffusion method, the isotope mixture is At least one substance (I-1) with different chemical properties is added to
Provided is a method for isotope separation and concentration using a thermal diffusion method, which is characterized by concentrating a specific isotope by At.
同位体混合物と化学的性質を異にする物質（第３物質）
は、同位体混合１勿の各同位体の拡散’ｔ） Ａｔの特
性とわずかに異なるため、分離塔にお（′）る第３物質
の濃縮域に分配される同位体の組成比を、分離塔導入時
の同位体混合物の組成比と相違させることができる。同
位体と第３物質との組合わせ方によって高効率で特定の
同位体を完全に５ＩＩａさせることも可能となる。また
、この第３物質を添加することによって、使用する分離
塔の太さ、ヒータ温度、第３物質の濃度等に最適値が得
られる。Substances with different chemical properties from isotope mixtures (tertiary substances)
The diffusion of each isotope in the isotope mixture 't) is slightly different from the characteristics of At, so the composition ratio of the isotopes distributed to the enrichment zone of the third substance in the separation column (') is The composition ratio of the isotope mixture at the time of introduction into the separation column can be made different. Depending on the combination of the isotope and the third substance, it is also possible to completely convert a specific isotope to 5IIa with high efficiency. Furthermore, by adding this third substance, optimum values can be obtained for the thickness of the separation column used, the heater temperature, the concentration of the third substance, etc.
第３物質の濃縮域で補集した物質からの第３物質の除去
は、その化学的性質が同位体と異なっているため、通常
の化学分離法により容易に行うことができる。Removal of the third substance from the substance collected in the third substance enrichment zone can be easily carried out by a normal chemical separation method since its chemical properties are different from those of isotopes.
また、この発明においては、同位体混合物に複数種の第
３物質を添加することにより分離ｆｉｒ！ＩＬようとす
る同位体をさらに：ｌｌ４ａすることができる。Moreover, in this invention, separation fir! is achieved by adding a plurality of types of third substances to the isotope mixture. The isotope desired for IL can also be:ll4a.
（実施例）
以下、実施例を示し、この発明の熱拡散法による同位体
の分１１１ｆ濃縮方法についてさらに詳しく説明する。(Example) Hereinafter, the method for concentrating 111f isotopes by the thermal diffusion method of the present invention will be explained in more detail by showing examples.
実施例１
ガラス管（３２１１１Ｉφ）を外筒に用い、その外側を
水冷できるようにし、この外筒内にニクロム線を有する
石英管（７閤φ）を配置して、電気的に加熱するし−タ
として使用しな、このような構成からなる熱拡散分離塔
の有効長を１ｍとし、その上部には１ｊのガス溜めを設
けた。Example 1 A glass tube (32111Iφ) is used as an outer cylinder, the outside of which can be cooled with water, and a quartz tube (7mmφ) having a nichrome wire is placed inside this outer tube and heated electrically. The effective length of the thermal diffusion separation column having such a structure was set to 1 m, and a 1j gas reservoir was provided at the upper part of the column.
まず、第３物質としてＮｅを用い、Ｈ２／ Ｄ ｘ／
Ｎ ｅ ＝ ０．３１０．３１０．４の割合からなる混
合ガスを分離塔に導入し、１気圧とした。この後、ヒー
タを１１０Ｖ、４Ａで加熱したところ、およそ２時間後
に定常状態に達した。ヒータの温度は、４４０℃から３
１０℃の温度分布を示した。このときの分離塔内のガス
組成は、上端ではＨ２／ＨＤ／Ｄ−／Ｎ ｅ ＝ ０．
６０／ ０．２９／ ０．０４／ ０．０７ （Ｈ２／
ＨＤ ／Ｄ、＝６４．７％／３０．７％／４．６％）
で、下端ではＨ２／ＨＤ／Ｄｉ ／Ｎｅ＝６．３ ｘｌ
Ｏ−’／３．０ ｘｌ ０−’／９．８ ｘ １０−’
１０．９９５ （Ｈ２／ＨＤ／Ｄ２＝１３．５％／６
５．３％／２１．１％）であった。First, using Ne as the third substance, H2/D x/
A mixed gas consisting of a ratio of N e = 0.310.310.4 was introduced into the separation column and the pressure was set at 1 atmosphere. Thereafter, when the heater was heated at 110 V and 4 A, a steady state was reached after about 2 hours. The temperature of the heater is 440℃ to 3
It showed a temperature distribution of 10°C. At this time, the gas composition in the separation column is H2/HD/D-/N e = 0.
60/ 0.29/ 0.04/ 0.07 (H2/
HD/D, = 64.7%/30.7%/4.6%)
So, at the lower end H2/HD/Di /Ne=6.3 xl
O-'/3.0 xl 0-'/9.8 x 10-'
10.995 (H2/HD/D2=13.5%/6
5.3%/21.1%).
水素同位体中のＤ２の濃度は、下端が上端の４．５＠に
も達した。Ｎｅを添加した場合には、後述する比較例よ
りも分離能は大きく、しかもし−夕の加熱に要する電圧
および電流はともに小さいことが確認された。The concentration of D2 in the hydrogen isotope reached as high as 4.5@ at the lower end than at the upper end. It was confirmed that when Ne was added, the separation power was greater than in the comparative example described below, and both the voltage and current required for heating were smaller.
比較例１
実施ρｊと同様の分離塔を用い、Ｎｅを添加せずにＤ２
の濃縮を行った。このときの電圧は１２０Ｖで、電流は
４．４Ａであった。また、ヒータの温度は、２９０°Ｃ
から３７０’Ｃの温度分布を示した。ガス組成は、上端
では］−１２／ＨＤ／Ｄ、 ＝４０．３％／４４．３％
／１５．３％で、下端ではＨ２／ＨＤ／Ｄ２ ＝１１．
２％／ ３９．９％／１１８．９％であった。Comparative Example 1 Using the same separation column as in Example ρj, D2 was obtained without adding Ne.
was concentrated. At this time, the voltage was 120V and the current was 4.4A. Also, the temperature of the heater is 290°C
It showed a temperature distribution from to 370'C. At the upper end, the gas composition is ]-12/HD/D, =40.3%/44.3%
/15.3%, and at the lower end H2/HD/D2 = 11.
2%/39.9%/118.9%.
水素同位体中のＤ２の濃度は、下端が上端の約３倍であ
った。Ｎｅを添加しない場合には、前述の実施例１より
も分解能は小さく、ヒータの加熱に要する電圧および電
流はともに大きかった。The concentration of D2 in the hydrogen isotope was approximately three times higher at the lower end than at the upper end. When Ne was not added, the resolution was smaller than in Example 1 described above, and both the voltage and current required for heating the heater were large.
実施例２
第３物質としてＮｅおよびＨｅを用い、Ｈｚ／Ｄ ｚ
／ Ｎ ｅ ／ Ｈｅ ＝ ０．２５１０．１０１０．
２７１０．３８の割合からなる混合ガスを実施例１と同
様の分離塔に導入し、１気圧とした。この後、と−タを
５０Ｖ。Example 2 Using Ne and He as the third substance, Hz/D z
/ N e / He = 0.2510.1010.
A mixed gas having a ratio of 2710.38% was introduced into a separation column similar to that in Example 1, and the pressure was set at 1 atmosphere. After this, turn the power on to 50V.
２Ａで加熱したところ、およそ２時間後に定常状態に達
した。ヒータの温度は、１２０℃から１９０℃の温度分
布を示した。このときの分離塔内のガス組成は、上端で
はＨ２／ ＨＤ ／ Ｄ ｔ ／ Ｎ ｅ ／ Ｈｅ＝
０．２０１０．１４７０．０Ｉ１０゜１４１０．５１
（Ｈ２／ＨＤ／Ｄ、 ＝５７．５％／ ４０．０％／
２，５％）で、下端ではＨ２／ ＨＤ ／ Ｄ ２／
Ｎ ｅ ／ Ｈｅ ＝ ０．００７１０．０１３１０．
０１１１０．９１７１０．０５２ （Ｈ２／ＨＤ／Ｄ
２＝２３．０％／４２．９％／３４．１％）であった。Heating at 2A reached steady state after approximately 2 hours. The temperature of the heater showed a temperature distribution from 120°C to 190°C. At this time, the gas composition inside the separation column is H2/HD/Dt/Ne/He=
0.2010.1470.0I10゜1410.51
(H2/HD/D, =57.5%/40.0%/
2.5%), and at the lower end H2/HD/D2/
N e / He = 0.00710.01310.
01110.91710.052 (H2/HD/D
2=23.0%/42.9%/34.1%).
水素同位体中のＤ２の濃度は、下端が上端の１４倍にも
達し、ヒータの加熱に要する電圧および電流をさらに小
さくなることが確認された。It was confirmed that the concentration of D2 in the hydrogen isotope was 14 times higher at the lower end than at the upper end, further reducing the voltage and current required for heating the heater.
もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもの
ではない０分離塔の構造および構成、同位体および第３
物質として添加する物質の種類等の細部については様々
な態様が可能であることはいうまでもない。Of course, this invention is not limited to the above examples, but includes the structure and composition of the zero separation column, isotope and tertiary
It goes without saying that various embodiments are possible regarding details such as the type of substance added as a substance.
”Ｃ、”’ Ｕ Ｆ ６等の場合にも、この発明の分離
濃縮方法を有効に用いることができる。The separation and concentration method of the present invention can also be effectively used in the case of "C,"'U F 6, etc.
（発明の効果）
以上詳しく説明した通り、この発明によって、同位体混
合物と化Ｔ的性質を異にする第３物質を１種以Ｊ゛、添
加することにより、同位体の分解ｆｉｊ：を大きくする
ことができる。このため、使用する分Ｍ塔を小型化する
、二とができ、しから倣凰しか存在１、ない混合物中の
同位体の分、ＩＩ！ｉ縮をも行うことができる。さらに
は５、同位体の分ＨＩＡ縮時のヒータの温度を低１ぐさ
（ることができるため、分離製綿に要する分離塔の運転
コストを低減させることができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, by adding one or more third substances having chemical properties different from those of the isotope mixture, isotope decomposition fij: can be greatly increased. can do. For this reason, it is possible to miniaturize the M column used, and to reduce the amount of isotopes in the mixture that exist only by imitation 1 and II! Icondensation can also be performed. Furthermore, since the temperature of the heater during isotope HIA reduction can be kept low, the operating cost of the separation column required for separate cotton making can be reduced.
Claims (1)
分離濃縮するにあたり、予め同位体混合物に、これとは
化学的性質を異にする物質を少なくとも１種以上添加し
、特定の同位体を分離濃縮することを特徴とする熱拡散
法による同位体の分離濃縮方法。(1) When separating and concentrating a specific isotope from an isotope mixture using the thermal diffusion method, at least one substance with different chemical properties is added to the isotope mixture in advance, and the specific isotope is separated and concentrated. A method for separating and concentrating isotopes using a thermal diffusion method, which is characterized by separating and concentrating isotopes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094395A JP2765722B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Separation and concentration method of hydrogen isotope by thermal diffusion method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094395A JP2765722B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Separation and concentration method of hydrogen isotope by thermal diffusion method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273516A true JPH02273516A (en) | 1990-11-08 |
| JP2765722B2 JP2765722B2 (en) | 1998-06-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP2765722B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7815890B2 (en) * | 2005-10-11 | 2010-10-19 | Special Separations Application, Inc. | Process for tritium removal from water by transfer of tritium from water to an elemental hydrogen stream, followed by membrane diffusion tritium stripping and enrichment, and final tritium enrichment by thermal diffusion |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS632208A (en) * | 1986-06-20 | 1988-01-07 | 田中貴金属工業株式会社 | Holed revet type contact |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1094395A patent/JP2765722B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS632208A (en) * | 1986-06-20 | 1988-01-07 | 田中貴金属工業株式会社 | Holed revet type contact |
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|---|---|---|---|---|
| US7815890B2 (en) * | 2005-10-11 | 2010-10-19 | Special Separations Application, Inc. | Process for tritium removal from water by transfer of tritium from water to an elemental hydrogen stream, followed by membrane diffusion tritium stripping and enrichment, and final tritium enrichment by thermal diffusion |
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| JP2765722B2 (en) | 1998-06-18 |
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