JPH0566167B2 - - Google Patents
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- JPH0566167B2 JPH0566167B2 JP5010086A JP5010086A JPH0566167B2 JP H0566167 B2 JPH0566167 B2 JP H0566167B2 JP 5010086 A JP5010086 A JP 5010086A JP 5010086 A JP5010086 A JP 5010086A JP H0566167 B2 JPH0566167 B2 JP H0566167B2
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は低分圧のトリチウムを含む媒体よりト
リチウムを連続的に分離回収して純粋なガス体と
して得る方法に関するものであつて、水素イオン
導電性物質を水素透過性金属膜電極ではさんだ隔
膜を用いることを特徴とする。
リチウムを連続的に分離回収して純粋なガス体と
して得る方法に関するものであつて、水素イオン
導電性物質を水素透過性金属膜電極ではさんだ隔
膜を用いることを特徴とする。
（従来の技術）
従来は本発明に関するようなトリチウム及び水
素同位体（以下単にトリチウムと称する）を含む
媒体からの水素の化学形の同位体混合ガス（以下
トリチウムガスと称する）の、特に再利用の容易
な形、すなわち常圧付近の純ガスとしての抽出の
方法はなく、わずかに以下に示すような技術的に
複雑、困難で安全性、経済性でも不利と思われる
方法が原理的には可能であるのみであつた。
素同位体（以下単にトリチウムと称する）を含む
媒体からの水素の化学形の同位体混合ガス（以下
トリチウムガスと称する）の、特に再利用の容易
な形、すなわち常圧付近の純ガスとしての抽出の
方法はなく、わずかに以下に示すような技術的に
複雑、困難で安全性、経済性でも不利と思われる
方法が原理的には可能であるのみであつた。
まず、パラジウム、ニオブなどの水素透過性金
属膜を用いてトリチウムを分離、抽出することが
可能であり、水素精製法として実用化している。
本法では膜のトリチウムに対する選択透過性を利
用しており、操作の連続性と得られるトリチウム
ガスの純度の点では問題はない。しかし透過は膜
の両側の水素分圧差により起るため、トリチウム
分圧の低い媒体からの分離抽出の場合には透過側
のトリチウムガスの圧力はさらに低いものとなる
一方、媒体からのトリチウム回収率を十分な値に
するためには透過側のトリチウムガスの圧力を極
めて低く、ほとんど真空に維持しなければならな
い。つまり本法では透過側を排気する一方でトリ
チウムガスを利用可能な圧力まで昇圧する強力な
真空ポンプとの組合せが不可欠であるが、トリチ
ウムの放射線環境下で使用でき、しかも得られる
トリチウムを汚染しないためには油類を使用しな
い型式のポンプでなければならずこれは技術的に
は極めて困難でまた高価である。
属膜を用いてトリチウムを分離、抽出することが
可能であり、水素精製法として実用化している。
本法では膜のトリチウムに対する選択透過性を利
用しており、操作の連続性と得られるトリチウム
ガスの純度の点では問題はない。しかし透過は膜
の両側の水素分圧差により起るため、トリチウム
分圧の低い媒体からの分離抽出の場合には透過側
のトリチウムガスの圧力はさらに低いものとなる
一方、媒体からのトリチウム回収率を十分な値に
するためには透過側のトリチウムガスの圧力を極
めて低く、ほとんど真空に維持しなければならな
い。つまり本法では透過側を排気する一方でトリ
チウムガスを利用可能な圧力まで昇圧する強力な
真空ポンプとの組合せが不可欠であるが、トリチ
ウムの放射線環境下で使用でき、しかも得られる
トリチウムを汚染しないためには油類を使用しな
い型式のポンプでなければならずこれは技術的に
は極めて困難でまた高価である。
金属の水素化反応を利用した活性金属充填塔
も、条件によつてはトリチウムの分離回収に利用
可能である。しかし本法は本質的にバツチ操作と
なり、充填された金属の容量までしかトリチウム
を回収できず、またトリチウムの吸収と放出を同
時には行なえないため、充填塔は複数を並列し、
常時トリチウムの回収量を監視しながら交互に回
収と放出を行なうための切換操作をする必要があ
る。トリチウムガスはこの吸収操作を終了した塔
を一旦排気した後に加熱再生することにより発生
するが、システムの運転上断続的にしか得られ
ず、また常にかなりの量のトリチウムが利用され
ずに水素化物として蓄積されている。また現在の
ところ本法に使用できる金属はウラン金属のみで
あり、これは核燃料物質であるため入手、取扱い
が規制されていること、ウランの化学的性質上取
扱いや使用に際しては常に酸素や水分を避ける必
要があること、が欠点として挙げられる。
も、条件によつてはトリチウムの分離回収に利用
可能である。しかし本法は本質的にバツチ操作と
なり、充填された金属の容量までしかトリチウム
を回収できず、またトリチウムの吸収と放出を同
時には行なえないため、充填塔は複数を並列し、
常時トリチウムの回収量を監視しながら交互に回
収と放出を行なうための切換操作をする必要があ
る。トリチウムガスはこの吸収操作を終了した塔
を一旦排気した後に加熱再生することにより発生
するが、システムの運転上断続的にしか得られ
ず、また常にかなりの量のトリチウムが利用され
ずに水素化物として蓄積されている。また現在の
ところ本法に使用できる金属はウラン金属のみで
あり、これは核燃料物質であるため入手、取扱い
が規制されていること、ウランの化学的性質上取
扱いや使用に際しては常に酸素や水分を避ける必
要があること、が欠点として挙げられる。
この他に、触媒を用いてトリチウムを酸化し、
水に転換して乾燥塔またはコールドトラツプでこ
の水を回収する方法は、主として空気や不活性ガ
スからのトリチウムの分離、除去法として広く行
なわれているが、回収されたトリチウムの再利用
は極めて困難である。
水に転換して乾燥塔またはコールドトラツプでこ
の水を回収する方法は、主として空気や不活性ガ
スからのトリチウムの分離、除去法として広く行
なわれているが、回収されたトリチウムの再利用
は極めて困難である。
（発明が解決しようとする問題点）
パルジウム、ニオブ等からなる水素透過性隔膜
を用いる選択的透過法、活性金属充填塔を用いる
水素化反応による方法、また触媒を利用する方法
などの前記従来法は、前述の如く、技術的に複
雑，困難なものであり、その上に安全性、経済性
の点で種々の問題点があつた。
を用いる選択的透過法、活性金属充填塔を用いる
水素化反応による方法、また触媒を利用する方法
などの前記従来法は、前述の如く、技術的に複
雑，困難なものであり、その上に安全性、経済性
の点で種々の問題点があつた。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、以上のように従来法では極めて困難
であつたトリチウムの分離抽出，昇圧、移送を一
個の単純な装置で行なうことを目的としたもので
あり、トリチウムの選択的なポンプの構成方法と
みなすことができる。
であつたトリチウムの分離抽出，昇圧、移送を一
個の単純な装置で行なうことを目的としたもので
あり、トリチウムの選択的なポンプの構成方法と
みなすことができる。
すなわち、本発明は主として水素イオンを電荷
担体とする物質を水素透過性金属膜電極ではさん
だプロトン導電性電解質からなる隔膜を用い、両
電極間に電流を通じて一方の電極に接したトリチ
ウムを含む媒体からトリチウムを連続的に分離抽
出する一方、他方の電極より該隔膜によつて該媒
体から隔てられた空間に純トリチウムガスを放出
するトリチウムの抽出・移送方法である。
担体とする物質を水素透過性金属膜電極ではさん
だプロトン導電性電解質からなる隔膜を用い、両
電極間に電流を通じて一方の電極に接したトリチ
ウムを含む媒体からトリチウムを連続的に分離抽
出する一方、他方の電極より該隔膜によつて該媒
体から隔てられた空間に純トリチウムガスを放出
するトリチウムの抽出・移送方法である。
本発明により、複雑な装置や操作によらずして
媒体中の低分圧のトリチウムを、純粋で利用しや
すい圧力のトリチウムガスへの抽出、移送するこ
とが可能となる。
媒体中の低分圧のトリチウムを、純粋で利用しや
すい圧力のトリチウムガスへの抽出、移送するこ
とが可能となる。
（実施例）
本発明の一実施例を図１に基いて説明する。図
中１は主として水素イオンを電荷担体とする物質
（以下プロトン導電体と称する）であり、２，３
は水素を選択的に透過し、他の物質に対しては気
密の金属膜である。これは一種の電気化学装置で
あつて、１は電解質、２，３は電極として作用
し、６の外部電源により運転され機械的可動部分
はない。
中１は主として水素イオンを電荷担体とする物質
（以下プロトン導電体と称する）であり、２，３
は水素を選択的に透過し、他の物質に対しては気
密の金属膜である。これは一種の電気化学装置で
あつて、１は電解質、２，３は電極として作用
し、６の外部電源により運転され機械的可動部分
はない。
４はトリチウム（図中、水素H2として示す）
を含む媒体とし、ここからトリチウムは電極２中
へ解離溶解し、拡散透過により電極２とプロトン
導電体１の界面に達する。ここでトリチウムはイ
オン化し、両電極間にかけられた電位差に従つて
プロトン導電体１中を泳動し、電極３へと達す
る。トリチウムは電極３で再び原子状となり、電
極中を透過した後トリチウムガスとなつて５へと
放出される。この一連の過程によりトリチウムは
４から５へと移送され、４の媒体からの分離抽出
と５の純トリチウムガスへの精製、昇圧が行なわ
れる。
を含む媒体とし、ここからトリチウムは電極２中
へ解離溶解し、拡散透過により電極２とプロトン
導電体１の界面に達する。ここでトリチウムはイ
オン化し、両電極間にかけられた電位差に従つて
プロトン導電体１中を泳動し、電極３へと達す
る。トリチウムは電極３で再び原子状となり、電
極中を透過した後トリチウムガスとなつて５へと
放出される。この一連の過程によりトリチウムは
４から５へと移送され、４の媒体からの分離抽出
と５の純トリチウムガスへの精製、昇圧が行なわ
れる。
本発明の実施にあたつては、対象媒体、使用温
度によつてプロトン導電体および電極の組合せを
適宜変えることができる。プロトン導電体として
イオン交換樹脂、電極として無電解めつきにより
樹脂表面に形成した白金膜を使用した場合では室
温、また濃水酸化カリウム水溶液とパラジウムは
くを用いたときは200℃で、それぞれ水素の移送
動作を確認した。このとき水素の移送は回路中を
流れる電流に対応して行なわれ、逆方向への移送
も可能であつた。水素の圧力差は電位差に対応
し、両電極上の水素圧力比10倍につき室温で約
40mVしか要しなかつた。
度によつてプロトン導電体および電極の組合せを
適宜変えることができる。プロトン導電体として
イオン交換樹脂、電極として無電解めつきにより
樹脂表面に形成した白金膜を使用した場合では室
温、また濃水酸化カリウム水溶液とパラジウムは
くを用いたときは200℃で、それぞれ水素の移送
動作を確認した。このとき水素の移送は回路中を
流れる電流に対応して行なわれ、逆方向への移送
も可能であつた。水素の圧力差は電位差に対応
し、両電極上の水素圧力比10倍につき室温で約
40mVしか要しなかつた。
本発明でトリチウムを抽出する対象となる媒体
としては、低圧または真空に近い純トリチウムガ
ス、トリチウムを含む混合ガスの他、溶融金属や
塩などの液体、あるいはトリチウムの溶存する固
体などが考えられ、そのいずれに対しても本法は
原理的には実施可能である。またトリチウムが
H2O、NH3などのように化合物となつている場
合でも、十分な電圧をかけた場合には電気分解に
より化合物中からトリチウムのみを回収すること
もできる。プロトン導電体としては前述の実施例
で用いた物質の他、〓″−アルミナ、モンモリロ
ナト、水素化リン酸ウラニル水和物などの固体電
解質質が応用可能であり、電極材としてはパラジ
ウム、白金の他に条件によつてはニオブ、バナジ
ウム、ニツケルどが考えられる。
としては、低圧または真空に近い純トリチウムガ
ス、トリチウムを含む混合ガスの他、溶融金属や
塩などの液体、あるいはトリチウムの溶存する固
体などが考えられ、そのいずれに対しても本法は
原理的には実施可能である。またトリチウムが
H2O、NH3などのように化合物となつている場
合でも、十分な電圧をかけた場合には電気分解に
より化合物中からトリチウムのみを回収すること
もできる。プロトン導電体としては前述の実施例
で用いた物質の他、〓″−アルミナ、モンモリロ
ナト、水素化リン酸ウラニル水和物などの固体電
解質質が応用可能であり、電極材としてはパラジ
ウム、白金の他に条件によつてはニオブ、バナジ
ウム、ニツケルどが考えられる。
本発明はまた以上に述べた用途の他にも、４と
５を圧力差の比較的小さいトリチウムガスとした
場合には移送ポンプとして、また５を密封容器と
した場合はトリチウムの回収、貯蔵、供給装置と
して使用できる他、５側を固体表面とした場合は
固体のトリチウム透過漏洩防止方法として適用す
ることも可能と思われる。
５を圧力差の比較的小さいトリチウムガスとした
場合には移送ポンプとして、また５を密封容器と
した場合はトリチウムの回収、貯蔵、供給装置と
して使用できる他、５側を固体表面とした場合は
固体のトリチウム透過漏洩防止方法として適用す
ることも可能と思われる。
（発明の効果）
本発明によれば、複雑な装置や操作によること
なしに構造の簡単な電気化学セル構造の装置を用
いて媒体中の低分圧のトリチウムを純粋で利用し
やすい圧力のトリチウムガスへと抽出または移送
することが可能になる。
なしに構造の簡単な電気化学セル構造の装置を用
いて媒体中の低分圧のトリチウムを純粋で利用し
やすい圧力のトリチウムガスへと抽出または移送
することが可能になる。
図１は本発明によりトリチウムを抽出、移送す
る装置の構成を示す。 図中の番号は次のものをあらわす。１……プロ
トン導電体、２……水素抽出電極、３……水素放
出電極、４……低分圧水素を含む媒体、５……純
水素、６……電源。
る装置の構成を示す。 図中の番号は次のものをあらわす。１……プロ
トン導電体、２……水素抽出電極、３……水素放
出電極、４……低分圧水素を含む媒体、５……純
水素、６……電源。
Claims (1)
- １ 主として水素イオンを電荷担体とする物質を
水素透過性金属膜電極ではさんだ隔膜を用い、両
電極間に電流を通じて一方の電極に接したトリチ
ウムを含む媒体からトリチウムを連続的に分離抽
出する一方、他方の電極より当該隔膜により媒体
から隔てられた空間に純トリチウムガスを放出す
ることを特徴とするトリチウム抽出・移送方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010086A JPS62210039A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | トリチウムの抽出、移送法 |
| CA000531421A CA1311213C (en) | 1986-03-07 | 1987-03-06 | Method of extracting and transporting tritium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010086A JPS62210039A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | トリチウムの抽出、移送法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62210039A JPS62210039A (ja) | 1987-09-16 |
| JPH0566167B2 true JPH0566167B2 (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12849656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5010086A Granted JPS62210039A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | トリチウムの抽出、移送法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62210039A (ja) |
| CA (1) | CA1311213C (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003280747A (ja) * | 2002-01-18 | 2003-10-02 | Sony Corp | ガス圧調整装置、電気化学デバイス、気体貯蔵装置及びガス圧調整方法 |
| CN106251912B (zh) * | 2016-08-15 | 2017-05-24 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于质子导体陶瓷膜的自循环氚靶系统 |
| WO2018049343A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Sustainable Innovations, Inc. | Apparatus and method for concentrating hydrogen isotopes |
| US20180209051A1 (en) * | 2017-01-26 | 2018-07-26 | Sustainable Innovations, Inc. | Method and apparatus providing high purity diatomic molecules of hydrogen isotopes |
| US20180257933A1 (en) | 2017-03-09 | 2018-09-13 | Sustainable Innovations, Inc. | In situ apparatus and method for providing deuterium oxide or tritium oxide in an industrial apparatus or method |
| JP2024047240A (ja) * | 2022-09-26 | 2024-04-05 | 京都フュージョニアリング株式会社 | 水素同位体移送装置及び水素同位体移送方法 |
-
1986
- 1986-03-07 JP JP5010086A patent/JPS62210039A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-06 CA CA000531421A patent/CA1311213C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1311213C (en) | 1992-12-08 |
| JPS62210039A (ja) | 1987-09-16 |
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