JPS5843717B2 - 軽水及び重水からトリチウムを除去するための装置 - Google Patents
軽水及び重水からトリチウムを除去するための装置Info
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- JPS5843717B2 JPS5843717B2 JP54018279A JP1827979A JPS5843717B2 JP S5843717 B2 JPS5843717 B2 JP S5843717B2 JP 54018279 A JP54018279 A JP 54018279A JP 1827979 A JP1827979 A JP 1827979A JP S5843717 B2 JPS5843717 B2 JP S5843717B2
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- G21B—FUSION REACTORS
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- G21B1/11—Details
- G21B1/115—Tritium recovery
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は重水Ｄ２０及び軽水Ｈ２０からトリチウムを除
去するため装置に関し、特に電解−触媒交換併用法装置
に関する。
去するため装置に関し、特に電解−触媒交換併用法装置
に関する。
トリチウムの生成源としては例えば次のようなものがあ
る：核燃料再処理プラント中（軽水中のトリチウム）、
核兵器計画に関連した軍事的使用により生じた廃水中；
及び重水素中に中性子が捕捉されることに基づく重水原
子力反応器の減速材及び冷却材中二 現在水からのトリチウムの除去は、種々の水素分離法、
例えば水蒸留、水素の低温蒸留等々によって行われてい
る。
る：核燃料再処理プラント中（軽水中のトリチウム）、
核兵器計画に関連した軍事的使用により生じた廃水中；
及び重水素中に中性子が捕捉されることに基づく重水原
子力反応器の減速材及び冷却材中二 現在水からのトリチウムの除去は、種々の水素分離法、
例えば水蒸留、水素の低温蒸留等々によって行われてい
る。
それらの方法は分離係数が小さく、−次濃縮段階にはあ
まり適していない。
まり適していない。
しかし水素の低温蒸留法は、トリチウムを９９饅（Ｔ２
）迄最終的に濃縮するのには最も適した方法であろう。
）迄最終的に濃縮するのには最も適した方法であろう。
冷却材及び減速材として重水を用いた型の原子力反応器
では、トリチウム化重水（ＤＴＯ）がＤ２０中に徐々に
蓄積し、原子力発電所での放射線照射の制御に問題を生
ずる。
では、トリチウム化重水（ＤＴＯ）がＤ２０中に徐々に
蓄積し、原子力発電所での放射線照射の制御に問題を生
ずる。
このＤＴＯ不純物は、Ｄ２０が中性子照射を受けている
間に反応器中で連続的に生ずる。
間に反応器中で連続的に生ずる。
現在のカナダの原子力発電所では平均トリチウム水準は
、−久慈移動系でＤ２０／ｋｇ当り／キューリー位減速
器系統でＤ２０／ｋｇ当り１０キューリー以上で、之等
の水準は上りつつある。
、−久慈移動系でＤ２０／ｋｇ当り／キューリー位減速
器系統でＤ２０／ｋｇ当り１０キューリー以上で、之等
の水準は上りつつある。
従ってトリチウムは現在では比較的わずかな量しかない
が、その放射性の故にＤ２０の漏洩が起きたり、或はそ
れを系から出すような場合には大きな照射問題を生ずる
。
が、その放射性の故にＤ２０の漏洩が起きたり、或はそ
れを系から出すような場合には大きな照射問題を生ずる
。
トリチウムは重水反応器及び他の方法で望ましくない汚
染物ではあるが、将来例えばレーザーによる融合反応或
は小さな放射エネルギー源を必要とする装置等々に、大
きな商業的価値をもつようになるであろうと予想される
。
染物ではあるが、将来例えばレーザーによる融合反応或
は小さな放射エネルギー源を必要とする装置等々に、大
きな商業的価値をもつようになるであろうと予想される
。
本発明の目的は、重水及び軽水からトリチウムを除去す
るための安全で経済的な装置を与えることにある。
るための安全で経済的な装置を与えることにある。
本発明の他の目的は、軽水系中のトリチウムの量を、そ
の水を外へ捨てても安全な位に低下させる系を与えるこ
とである。
の水を外へ捨てても安全な位に低下させる系を与えるこ
とである。
本発明の他の目的は、原子力反応器中の重水減速器／′
Ｉ＋却剤系中剤系中チウム水準を低下するための装置を
与えることである。
Ｉ＋却剤系中剤系中チウム水準を低下するための装置を
与えることである。
本発明の之等及び他の目的は次のようにして威される。
トリチウム化した供給水を触媒塔中で電解槽からきた水
素ガスと向流状に接触させて、その電解水素ガスからの
トリチウムをその供給水に与え、トリチウムに富んだ水
を電解槽へ送り、そこで電解により水素ガスを発生させ
、次いで触媒塔を通って上方へ送る。
素ガスと向流状に接触させて、その電解水素ガスからの
トリチウムをその供給水に与え、トリチウムに富んだ水
を電解槽へ送り、そこで電解により水素ガスを発生させ
、次いで触媒塔を通って上方へ送る。
濃縮器である触媒塔の頂部から出た水素ガスのトリチウ
ム含有量は、トリチウムを向流的に流れる液体の水へ移
す触媒の入ったストリッパー塔中で更に低下させる。
ム含有量は、トリチウムを向流的に流れる液体の水へ移
す触媒の入ったストリッパー塔中で更に低下させる。
、本発明の前記目的は、水素ガスと液体水とが向流状に
アイソトープ交換をしながら流れる触媒アイソトープ交
換塔、陽極側と陰極側とそれらの間の分離部材とを有す
る電解槽、除湿−洗滌器（５ｃｒｕｂｂｅｒ ） 、ト
リチウム水富んだ液体水を触媒塔から除湿−洗滌器を通
って電解槽へ送るための機構、電解槽の陰極側で発生し
た水素ガスを除湿−洗滌器を通って触媒塔へ送るための
機構を有し、然も前記除湿−洗滌器は前記水素ガスの湿
度を、電解槽でとられている条件から触媒塔でとられて
いる条件へ調節し、水素ガスによって運ばれる水蒸気中
のトリチウムを、下方へ流れる液体水流と平衡させるの
に用いられており、更に前記交換塔と同じ触媒の入った
ストリッパー、水素ガスを触媒塔から前記ストリッパー
を通って出口へ送るための機構、供給液体水をストリッ
パーを通って触媒塔へ送るための機構を有し、然も前記
ストリッパーは水素ガスからトリチウムを追い出し、そ
れを下方へ流れる液体水流へ移すために用いられており
、更にトリチウム化した供給水をストリッパーからの水
と共に前記触媒塔の上部へ導入する機構、及び系からト
リチウムに富む生成物を取り出すための機構を有する、
軽水及び重水からトリチウムを除去するための装置によ
っても遠戚される。
アイソトープ交換をしながら流れる触媒アイソトープ交
換塔、陽極側と陰極側とそれらの間の分離部材とを有す
る電解槽、除湿−洗滌器（５ｃｒｕｂｂｅｒ ） 、ト
リチウム水富んだ液体水を触媒塔から除湿−洗滌器を通
って電解槽へ送るための機構、電解槽の陰極側で発生し
た水素ガスを除湿−洗滌器を通って触媒塔へ送るための
機構を有し、然も前記除湿−洗滌器は前記水素ガスの湿
度を、電解槽でとられている条件から触媒塔でとられて
いる条件へ調節し、水素ガスによって運ばれる水蒸気中
のトリチウムを、下方へ流れる液体水流と平衡させるの
に用いられており、更に前記交換塔と同じ触媒の入った
ストリッパー、水素ガスを触媒塔から前記ストリッパー
を通って出口へ送るための機構、供給液体水をストリッ
パーを通って触媒塔へ送るための機構を有し、然も前記
ストリッパーは水素ガスからトリチウムを追い出し、そ
れを下方へ流れる液体水流へ移すために用いられており
、更にトリチウム化した供給水をストリッパーからの水
と共に前記触媒塔の上部へ導入する機構、及び系からト
リチウムに富む生成物を取り出すための機構を有する、
軽水及び重水からトリチウムを除去するための装置によ
っても遠戚される。
好ましい装置は更にガス乾燥器、電解槽の陽極側で発生
した酸素ガス及び電解槽からの高度にトリチウム化され
た水蒸気を取り出し、ガス乾燥器を通して水を凝縮させ
るための機構、その水の一部を電解槽へ戻すための機構
、及び残りの部分をトリチウム生成物としで取り出すた
めの機構を有する。
した酸素ガス及び電解槽からの高度にトリチウム化され
た水蒸気を取り出し、ガス乾燥器を通して水を凝縮させ
るための機構、その水の一部を電解槽へ戻すための機構
、及び残りの部分をトリチウム生成物としで取り出すた
めの機構を有する。
付図は次の如き諸工程の重要な因子の例を示す：ａ）液
体及びガス流速（モル） ｂ）トリチウム濃度〔水／ｋｇ当りキューリー（Ｃ１／
ｋｇ）） Ｃ）肢体／ガヌモル流速比（Ｌ／Ｇ ） ｄ）温度（Ｔ） Ｃ０ ｅ）圧力（Ｐ）（気圧） ｆ）比としての触媒分離係数（αＣ） Φ 比としての電解分離係数（αＥ） 図中に示された特定の濃度及びモル流速は単に例として
示されているだけであって、設計上の考えによって変え
ることができることを特に注意しておきたい。
体及びガス流速（モル） ｂ）トリチウム濃度〔水／ｋｇ当りキューリー（Ｃ１／
ｋｇ）） Ｃ）肢体／ガヌモル流速比（Ｌ／Ｇ ） ｄ）温度（Ｔ） Ｃ０ ｅ）圧力（Ｐ）（気圧） ｆ）比としての触媒分離係数（αＣ） Φ 比としての電解分離係数（αＥ） 図中に示された特定の濃度及びモル流速は単に例として
示されているだけであって、設計上の考えによって変え
ることができることを特に注意しておきたい。
第１図に関し、装置の主たる部材は濃縮器１０と電解装
置１１である。
置１１である。
濃縮器は充填した触媒床が入った交換塔で、そこで水素
ガスと液体水が向流状にアイソトープ交換をしながら流
れる。
ガスと液体水が向流状にアイソトープ交換をしながら流
れる。
トリチウムとプロチウムの間の２５℃での分離係数が高
い（αＣ−７）ことにより、この工程はトリチウムを濃
縮するのに非常に効果的になる。
い（αＣ−７）ことにより、この工程はトリチウムを濃
縮するのに非常に効果的になる。
触媒は防湿・疎水性で、勿論液体水の存在で活性でなけ
ればならない。
ればならない。
好ましい触媒材料は第■族金属で、ポリフルオロカーホ
ン、中程度〜高分子量の疎水性成化水素重合体及びシリ
コーンからなる群から選ばれ、水蒸気及び水素ガスに対
しては透過性の、防水性有機重合体又は樹脂の被覆を有
するものである。
ン、中程度〜高分子量の疎水性成化水素重合体及びシリ
コーンからなる群から選ばれ、水蒸気及び水素ガスに対
しては透過性の、防水性有機重合体又は樹脂の被覆を有
するものである。
このような種類の触媒は１９７６年９月２１日公告、米
国特許第３，９８１，９７６号及び１９７６年１０月１
８日出願の米国特許出願第７３３．４１７号に記載され
ている。
国特許第３，９８１，９７６号及び１９７６年１０月１
８日出願の米国特許出願第７３３．４１７号に記載され
ている。
好ましい種類の触媒は”Ｎｏｖｅｌ Ｃａｔａｌｙｓｔ
ｓ ｆｏｒＩｓｏｔｏｐｉｃＥｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔ
ｗｅｅｎ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｎｄＬｉｑｕｉｄ Ｗ
ａｔｅｒ”（１９７８年ｔｈｅ ｋ ｍｅｒ ｉｃａｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ第６８回ＡＣＳシン
ポジウムで発表）と題する論文に記載されている。
ｓ ｆｏｒＩｓｏｔｏｐｉｃＥｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔ
ｗｅｅｎ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｎｄＬｉｑｕｉｄ Ｗ
ａｔｅｒ”（１９７８年ｔｈｅ ｋ ｍｅｒ ｉｃａｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ第６８回ＡＣＳシン
ポジウムで発表）と題する論文に記載されている。
電解装置１１は、陽極室１１ａと陰極室１１ｂの間に分
離部材１２を配置した電解槽のどのような型のものでも
よい。
離部材１２を配置した電解槽のどのような型のものでも
よい。
経済的理由から、用いる電解槽は低い水及び／又は電解
質インベントリ−（１ｎｖｅｎｔｏｒｙ）を有するのが
好ましい。
質インベントリ−（１ｎｖｅｎｔｏｒｙ）を有するのが
好ましい。
電解槽中で生じた電解水素は、水素発生反応に固有の速
度論的アイソトープ効果により、電解質に比してトリチ
ウムを既に失っており、除湿−洗滌器１３を通って上方
へ行き（点線）、触媒塔１０を通る。
度論的アイソトープ効果により、電解質に比してトリチ
ウムを既に失っており、除湿−洗滌器１３を通って上方
へ行き（点線）、触媒塔１０を通る。
そこで塔中をトリチウム化された供給水（実線）に対し
向流的に流れて上昇する間に残りのトリチウムのほとん
どを定常的に失う。
向流的に流れて上昇する間に残りのトリチウムのほとん
どを定常的に失う。
その供給水は塔の上から導入され、塔中を少しずつ流下
して除湿−洗滌器を通り、電解槽へ行く。
して除湿−洗滌器を通り、電解槽へ行く。
除湿−洗滌器はトリチウムを失った水素ガスの湿度を濃
縮器で行われている条件へ調節し、ガス流中の水蒸気の
トリチウム濃度が、濃縮器からの液体水とアイソトープ
平衡になるようにし、水素ガス中にとり込まれた電解質
を下方へ流れる水流へ移す働きをする。
縮器で行われている条件へ調節し、ガス流中の水蒸気の
トリチウム濃度が、濃縮器からの液体水とアイソトープ
平衡になるようにし、水素ガス中にとり込まれた電解質
を下方へ流れる水流へ移す働きをする。
濃縮器を通過した後の水素はストリッパー１４へ行く。
そこには疎水性触媒が入っていて、既にトリチウムを失
った水素のトリチウム含有量を、トリチウムを向流的に
流れる肢体水の流れに移すことにより更に低下させる。
った水素のトリチウム含有量を、トリチウムを向流的に
流れる肢体水の流れに移すことにより更に低下させる。
次に水素ガスは気−液平衡器１５へ流れる。
その平衡器はガス流中の水蒸気のトリチウム濃度を天然
の導入肢体水（例えば１００モル、トリチウム濃度Ｔ＝
０ ）とアイソトープ平衡にするのに役立つ。
の導入肢体水（例えば１００モル、トリチウム濃度Ｔ＝
０ ）とアイソトープ平衡にするのに役立つ。
次にこの液体をストリッパーへ戻す。
もし最終水素ガスのトリチウム濃度が充分低い値に低下
されれば、それは直接大気中へ放出できるであろう。
されれば、それは直接大気中へ放出できるであろう。
水素はエネルギー源として・燃焼させ、得られた水を系
の工程水として用いてもよい。
の工程水として用いてもよい。
この水の一部はこのようにしてストリッパー塔への供給
水として用いてもよい。
水として用いてもよい。
ストリッパー塔１４中の液体対ガスのモル比Ｌ／Ｇは、
実際的には０．２〜０．８の範囲で変化してよい。
実際的には０．２〜０．８の範囲で変化してよい。
この比の低い方の値では、触媒の体積が増大し、塔を操
作するのが困難になる。
作するのが困難になる。
Ｌ／Ｇ比−０，５（第１図に示した如く）では、トリチ
ウム化された供給水を電解しなければならない回数は２
である。
ウム化された供給水を電解しなければならない回数は２
である。
Ｌ／Ｇが増大するにつれて、この供給物が電解されなけ
ればならない回数は急激に増大し、例えばＬ／Ｇ＝０．
８では５になる。
ればならない回数は急激に増大し、例えばＬ／Ｇ＝０．
８では５になる。
図に示した系では、天然供給水をストリッピングするの
に用い、その低いトリチウム含有量によりストリッピン
グ操作は容易である。
に用い、その低いトリチウム含有量によりストリッピン
グ操作は容易である。
上述の如く水素の一部を水に変えて、この供給水として
用いることも可能である。
用いることも可能である。
この場合に、ストリッパー塔は必ずしも必要ではない。
濃縮塔からの水素生成物は水に変換し、そして工程水と
して燃料再処理プラントへ戻すこともできる。
して燃料再処理プラントへ戻すこともできる。
電解槽１１の陽極からの酸素ガスと水蒸気Ｈ２０は乾燥
器１６へ送り、そこで水を除き、高度にトリチウム化さ
れた液体水を電解槽へ戻す。
器１６へ送り、そこで水を除き、高度にトリチウム化さ
れた液体水を電解槽へ戻す。
一部の最終生成物を生成物として取り出す。
乾燥器は例えば充填した塔、分子篩乾燥剤等々を含む凝
縮器であってよい。
縮器であってよい。
酸素生成物０２は大気へ排出してもよく、或は水素生成
物を水へ変えるのに用いてもよい。
物を水へ変えるのに用いてもよい。
この方法で得られたトリチウム生成物は、小さな電解槽
へ送ってもよく、生成した水素は乾燥し、脱酸素した後
、それを最終濃縮のための低温水素蒸留塔へ送ってもよ
い。
へ送ってもよく、生成した水素は乾燥し、脱酸素した後
、それを最終濃縮のための低温水素蒸留塔へ送ってもよ
い。
別法として濃縮塔への水素流の一部を乾燥・脱酸素し、
そして低温蒸留塔へ送ってもよい。
そして低温蒸留塔へ送ってもよい。
生成物は電解槽の電解液又は固体電解質を入れた槽中の
水から取り出すこともできる。
水から取り出すこともできる。
第２図に関し、重水からトリチウムを除去するために用
いる方法のための工程図が示されている。
いる方法のための工程図が示されている。
トリチウム化された成体重水を濃縮器１０の頂部へ供給
する。
する。
バーナー１７は０２と水素ガス生成物とを結合し、Ｄ２
０生成物を与え、液体水をストリッパー１４へ戻す。
０生成物を与え、液体水をストリッパー１４へ戻す。
この系では濃縮器１０及びストリンパ−１４中の水素・
水分離係数αｃは小さく、例えば２５°Ｃで１．６６で
あり、ヌトリツパーのＬ／Ｇ比は必要なストリッピング
量及び分離係数によって支配される。
水分離係数αｃは小さく、例えば２５°Ｃで１．６６で
あり、ヌトリツパーのＬ／Ｇ比は必要なストリッピング
量及び分離係数によって支配される。
実際的Ｌ／Ｇ値は０．４〜０．７の範囲にある。
この場合電解Ｄ／Ｔ分離係数αＥも小さく、電極材料及
び操作条件により約１．３〜２の範囲の値を有する。
び操作条件により約１．３〜２の範囲の値を有する。
ストリッパー塔が必要なので、トリチウム化された重水
供給物を電解しなければならない回数は約１．７〜３．
５回であり、示した例では３．０回電解されている。
供給物を電解しなければならない回数は約１．７〜３．
５回であり、示した例では３．０回電解されている。
分離係数αＣとαＥはトリチウム−デユーチリウムに対
しては、トリチウム−プロチウム系に比してはるかに小
さいので、重水からのトリチウムの回収は一層困難であ
る。
しては、トリチウム−プロチウム系に比してはるかに小
さいので、重水からのトリチウムの回収は一層困難であ
る。
斯様に一段階では全濃縮係数は一層小さく、例えば軽水
からのトリチウム回収の場合の１０６〜１０８に比較し
て１００〜５０００である。
からのトリチウム回収の場合の１０６〜１０８に比較し
て１００〜５０００である。
上の記載に於て、最終的生成物は乾槽器から電解槽へ戻
る水の流から取り出される。
る水の流から取り出される。
別法として生成物は、両図の線２１で示したように、除
湿洗滌器から濃縮器へ行く水素ガス流から取り出しても
よい。
湿洗滌器から濃縮器へ行く水素ガス流から取り出しても
よい。
本発明で行われる反応としてトリチウム化された水から
トリチウムが除去される。
トリチウムが除去される。
之を行うため水を例えば疎水性触媒が詰められた触媒塔
を通って下方へちょろちょろ流し、電解槽へ送り、一方
電解層で汚染された水から生じた電解水素ガスを触媒充
填塔を通って上方へ送る。
を通って下方へちょろちょろ流し、電解槽へ送り、一方
電解層で汚染された水から生じた電解水素ガスを触媒充
填塔を通って上方へ送る。
電解層中で生じた電解水素はその中の電解液に比較して
、電解による水素発生に固有の速度論的アイソトープ効
果によって成る程度トリチウムが枯渇している。
、電解による水素発生に固有の速度論的アイソトープ効
果によって成る程度トリチウムが枯渇している。
２５℃という操作温度及び液体水と水素ガスの流量は、
水素ガスが、水とガス状水素の流れがアイソトープ平衡
になっている時に含んでいるのであろう濃度を超えた濃
度のトリチウムアイソトープを含んでいるように選択さ
れ、従って触媒塔中に充填された触媒床をもよろちよろ
流下する水は、ガス状水素７５）ら除去されたトリチウ
ムのほとんどで富化されることになる。
水素ガスが、水とガス状水素の流れがアイソトープ平衡
になっている時に含んでいるのであろう濃度を超えた濃
度のトリチウムアイソトープを含んでいるように選択さ
れ、従って触媒塔中に充填された触媒床をもよろちよろ
流下する水は、ガス状水素７５）ら除去されたトリチウ
ムのほとんどで富化されることになる。
除湿−洗滌器では、第一触媒塔から電解槽へ流れるトリ
チウム化水が、電解槽から触媒塔へ流れる水素ガスと直
接接触させられる、その目的は１）トリチウムが失われ
た水素ガスの湿度を、第一触媒塔中の水素ガスの湿度へ
調節する、ｉｉ）トリチウム化失われた水素ガス中の水
蒸気のトリチウム含有量を、触媒塔を出る水とアイソト
ープ平衡になる量にする、 ）トリチウムが失われた水素ガス中に含まれている電解
液飛沫或は霧を電解槽へ戻す、 ことにある。
チウム化水が、電解槽から触媒塔へ流れる水素ガスと直
接接触させられる、その目的は１）トリチウムが失われ
た水素ガスの湿度を、第一触媒塔中の水素ガスの湿度へ
調節する、ｉｉ）トリチウム化失われた水素ガス中の水
蒸気のトリチウム含有量を、触媒塔を出る水とアイソト
ープ平衡になる量にする、 ）トリチウムが失われた水素ガス中に含まれている電解
液飛沫或は霧を電解槽へ戻す、 ことにある。
之によって第一触媒塔が、もしガス状水素中の水蒸気の
トリチウム含有量を減少するために除湿−洗滌器が用い
られなかった場合に得られるアイソトープ交換率よりも
高い水準のアイソトープ交換率で操作できるようにして
いる。
トリチウム含有量を減少するために除湿−洗滌器が用い
られなかった場合に得られるアイソトープ交換率よりも
高い水準のアイソトープ交換率で操作できるようにして
いる。
天然の水は気−液平衡器を通して供給され、その気−液
平衡器にはストッパーからのトリチウムが失われた水素
ガスが導入される。
平衡器にはストッパーからのトリチウムが失われた水素
ガスが導入される。
水素ガスは、１）除湿−洗滌器と濃縮器触媒塔との間を
流れる水素、 １１）係数６だけトリチウム水準を減少させさえすれば
よく、ストリッパー塔は不必要な場合の濃縮器塔の頂部
から流れる水素、（米国特許第４．１９０．５１．５号
明細書第３頁６０〜６６行参照）、１１１）気−液平衡
器からの水素、 から系外へ取り出すことができる。
流れる水素、 １１）係数６だけトリチウム水準を減少させさえすれば
よく、ストリッパー塔は不必要な場合の濃縮器塔の頂部
から流れる水素、（米国特許第４．１９０．５１．５号
明細書第３頁６０〜６６行参照）、１１１）気−液平衡
器からの水素、 から系外へ取り出すことができる。
電解槽の陽極側から出る水蒸気で飽和された酸素は乾燥
器へ送られ、そこで水及び高度にトリチウムに富む液体
の水を除去し、その大部分は電解槽へ戻され、一方性の
小部分はトリチウム濃縮生成物として流出される。
器へ送られ、そこで水及び高度にトリチウムに富む液体
の水を除去し、その大部分は電解槽へ戻され、一方性の
小部分はトリチウム濃縮生成物として流出される。
本発明の装置は、例えば核反応器で放射性トリチウムで
汚染された重水からトリチウムを除去するのに有用であ
り、この場合、高度にトリチウムに富む液体の水の生成
物が廃棄生成物となる。
汚染された重水からトリチウムを除去するのに有用であ
り、この場合、高度にトリチウムに富む液体の水の生成
物が廃棄生成物となる。
もし放射性トリチウムで汚染された水が重水であるなら
ば、本方法で品質を良くした重水が価値ある生成物であ
り、第２図に示す如く、気−液平衡器は、乾燥器からの
０２も受けるバーナーで置き代えて閉鎖系を与えてもよ
く、その系から重水の一部を、バーナーからストリッパ
ーへ行く水から流出させることができる。
ば、本方法で品質を良くした重水が価値ある生成物であ
り、第２図に示す如く、気−液平衡器は、乾燥器からの
０２も受けるバーナーで置き代えて閉鎖系を与えてもよ
く、その系から重水の一部を、バーナーからストリッパ
ーへ行く水から流出させることができる。
本発明による装置は、多段電解分離法に比較して高い効
率の交換速度を与え、そのためトリチウムに富む供給水
の一部分だけを再循環させればよく、残りは前述の如く
、第１図に示した水素生成物或は第２図に示した重水生
成物として流出させることができる。
率の交換速度を与え、そのためトリチウムに富む供給水
の一部分だけを再循環させればよく、残りは前述の如く
、第１図に示した水素生成物或は第２図に示した重水生
成物として流出させることができる。
之により電解で必要な電気エネルギーの７０％にもなる
大きなエネルギーの節約をもたらすことができる。
大きなエネルギーの節約をもたらすことができる。
装置の別の方法として、トリチウムは廃棄生成物ではな
く、価値ある生成物として集めてもよい。
く、価値ある生成物として集めてもよい。
上述より本発明の装置は、閉鎖系として、液体の水から
いくらかのトリチウムを分離するために電解槽を触媒塔
と組み合せて用い、然もその触媒塔では電解槽への供給
水を、電解槽を出る水素からのトリチウムで富化し、ト
リチウム分離の効率を著しく増大していることは分るで
あろう。
いくらかのトリチウムを分離するために電解槽を触媒塔
と組み合せて用い、然もその触媒塔では電解槽への供給
水を、電解槽を出る水素からのトリチウムで富化し、ト
リチウム分離の効率を著しく増大していることは分るで
あろう。
第１図は軽水からのトリチウム回収法を示す工程図であ
る。 第２図は重水からのトリチウム回収法を示す工程図であ
る。
る。 第２図は重水からのトリチウム回収法を示す工程図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （ａ） トリチウムを含む水素ガスと液体の水
とが向流状に濃縮器を通る時、その水素ガスからのトリ
チウムを液体の水へ濃縮するための疎水性触媒が充填さ
れた触媒アイソトープ交換塔濃５縮器、 （ｂ） 陽極側と陰極側と、それら陽極と陰極から夫
夫発生した酸素ガスと水素ガスとの混合を防ぐために両
者間にある分離部材とを有する電解槽、（ｃ） 除湿
−洗滌器、 （ｄ） 前記触媒塔の底からトリチウムに富んだ肢体
の水を下方へ、前記除湿−洗滌器を通って前記電解槽へ
送るための前記触媒塔、前記除湿−洗滌器及び前記電解
槽を連結する送り機構、（ｅ） 前記電解槽の陰極側
で発生した水素ガスを、前記触媒塔と前記除湿−洗滌器
を下方へ通って前記電解槽へ行く液体の水と直接接触し
ながら上方へ送るための、前記電解槽と前記除湿−洗滌
器と前記触媒塔とを連結する送り機構で、然も前記除湿
−洗滌器が、トリチウムの減少した水素ガスの湿度を調
節して前記濃縮器で行われている条件にし、ガス流中の
水蒸気のトリチウム濃度を前記濃縮器からの肢体中とア
イソトープ平衡になるようにし、そして水素ガス中にと
り込まれた電解質を下向きに流れる水流へ移すのに用い
られるようになっている機構、 （ｆ） Ｉ−ＩＪチウム含有水素ガス流からトリチウ
ムをストリップし、それによって、水素ガス流に対し向
流で下向きに流れる液体の水をトリチウムで富ますため
の疎水性触媒で充填された触媒アイソトープ交換塔スト
リッパー、 （ｇ） 前記濃縮器塔からのトリチウム含有水素ガス
を前記ストリッパーを通って出口へ送るための、前記濃
縮器触媒塔と前記ストリッパーを連結する送り機構、 （ｈ） 濃縮にかけるべき供給成体水を前記ストリッ
パーを通って濃縮器へ送るための前記ストリッパーを前
記濃縮器へ連結する送り機構で、然も前記ス） ＩＪツ
バ−が既にトリチウムが少なくなった水素のトリチウム
含有量を、そのトリチウムを向流状に前記ストリッパー
と前記濃縮器塔を下方へ流れる水流に移すことによって
減少させるのに用いられるようになっている機構、（ｉ
） トリチウムに富む供給水を前記濃縮器塔の上部に
導入し、前記ストリッパー塔の底からの水流と一緒にす
るための機構、 （ｊ） ガス乾燥器、 （ｋ） 前記電解槽の陽極側で発生した、トリチウム
に富む水蒸気で飽和した酸素ガスを運び、その酸素ガス
流を前記ガス乾燥器へ送ってトリチウムに富む水を除去
するための、前記電解槽の陽極側を前記ガス乾燥器へ連
結する送り機構、（１） 前記ガス乾燥器で酸素流か
ら除去された水を前記電解槽へ戻すための、前記ガス乾
燥器を前記電解槽へ連結する送り機構、及び （ホ）全系からトリチウム生成物の流れを取り出すため
の送り機構 からなろ水からトリチウムを除去すをための装置。 ２ トリチウム生成物を取り出すための送り機構が、酸
素ガス乾燥器から水の一部分を取り、それを出口へ送る
ための機構である前記第１項に記載の装置。 ３ トリチウム生成物を取り出すための機構が、除湿−
洗滌器と濃縮器との間の水素ガス流の一部を取り出し、
それを出口流へ送るための機構である前記第１項に記載
の装置。 ４ （ａ） ト’Ｊチウムを含む水素ガスと液体の
水とが向流状に濃縮器を通る時、その水素ガスからのト
リチウムを液体の水へ濃縮するための疎水性触媒が充填
された触媒アイソトープ交換塔濃縮器、 （ｂ） 陽極側と陰極側と、それら陽極と陰極から夫
夫発生した酸素ガスと水素ガスとの混合を防ぐために両
者間にある分離部材とを有する電解槽、（ｃ） 除湿
−洗滌器、 （ｄ）＠記触媒塔の底からトリチウムに富んだ液体の水
を下方へ、前記除湿−洗滌器を通って前記電解槽へ送る
ための前記触媒塔、前記除湿−洗滌器及び前記電解槽を
連結する送り機構、（ｅ） 前記電解槽の陰極側で発
生した水素ガスを、前記触媒塔と前記除湿−洗滌器を下
方へ通って前記電解槽へ行く液体の水と直接接触しなが
ら上方へ送るための、前記電解槽と前記除湿−洗滌器と
前記触媒塔とを連結する送り機構で、然も前記除湿−洗
滌器が、トリチウムの減少した水素ガスの湿度を調節し
て前記濃縮器で行われている条件にし、ガス流中の水蒸
気のトリチウム濃度を前記濃縮器からの液体水とアイソ
トープ平衡になるようにし、そして水素ガス中に取り込
まれた電解質を下向きに流れる水流へ移すのに用いられ
るようになっている機構、 （ｆ）トリチウム含有水素ガス流からトリチウムをスト
リップし、それによって、水素ガス流に対し向流で下向
きに流れる液体の水をトリチウムで富ますための疎水性
触媒で充填された触媒アイソトープ交換塔ストリッパー
、 （ｇ） 前記濃縮器塔からのトリチウム含有水素ガス
を前記ス） ＩＪツバ−を通って出口へ送るための、前
記濃縮器触媒塔と前記スＩ−ＩＪツバ−を連結する送り
機構、 （ｈ） 濃縮にかけるべき供給液体水を前記ストリッ
パーを通って濃縮器へ送るための前記ストリッパーを前
記濃縮器へ連結する送り機構で、然も前記ストリッパー
が既にトリチウムが少なくなった水素のトリチウム含有
量を、そのトリチウムを向流状に前記ストリッパーと前
記濃縮器塔を下方へ流れる水流に移すことによって減少
させるのに用いられるようになっている機構、（ｉ）
トリチウムに富む供給水を前記濃縮器塔の上部に導入
し、前記ストリッパー塔の底からの水流と一緒にするた
めの機構、 （ｊ） ガス乾燥器、 （ｋ） 前記電解槽の陽極側で発生した、トリチウム
に富む水蒸気で飽和した酸素ガスを運び、その酸素ガス
流を前記ガス乾燥器へ送ってトリチウムに富む水を除去
するための、前記電解槽の陽極側を前記ガス乾燥器へ連
結する送り機構、（１） 前記ガス乾燥器で酸素流か
ら除去された水を前記電解槽へ戻すための、前記ガス乾
燥器を前記電解槽へ連結する送り機構、 （へ）全系からトリチウム生成物の流れを取り出すため
の送り機構、 （ｎ） ガス流中の水蒸気のトリチウム濃度を導入天
然水とアイソトープ平衡になる濃度へもっていくために
用いられる気−液平衡器、 （ｏ） 天然水を該平衡器の頂部へ導入するための機
構、 （ｐ） 水素をストリッパーから前記平衡器へ送るた
めの前記ヌ） ＩＪツバ−を前記平衡器へ連結する送り
機構、 （ｑ） 前記平衡器からの液体水を前記ストリッパー
へ送るための前記気−液平衡器を前記ストリッパーへ連
結する送り機構、及び （ｒ） トリチウムが減少した水素ガスを前記平衡器
から出口へ送るための機構 からなり、上記液体の水が軽水である水からトリチウム
を除去するための装置。 ５ （ａ） トリチウムを含む水素ガスと液体の水
とが向流状に濃縮器を通る時、その水素ガスからのトリ
チウムを液体の水へ濃縮するための疎水性触媒が充填さ
れた触媒アイソトープ交換塔濃縮器、 （ｂ） 陽極側と陰極側と、それら陽極と陰極から夫
夫発生した酸素ガスと水素ガスとの混合を防ぐために両
者間にある分離部材とを有する電解槽、（ｃ） 除湿
−洗滌器、 （ｄ） 前記触媒塔の底からトリチウムに富んだ液体
の水を下方へ、前記除湿−洗滌器を通って前記電解槽へ
送るための前記触媒塔、前記除湿−洗滌器及び前記電解
槽を連結する送り機構、（ｅ） 前記電解槽の陰極側
で発生した水素ガスを、前記触媒塔と前記除湿−洗滌器
を下方へ通って前記電解槽へ行く液体の水と直接接触し
ながら上方へ送るための、前記電解槽と前記除湿−洗滌
器と前記触媒塔とを連結する送り機構で、然も前記除湿
−洗滌器が、トリチウムの減少した水素ガスの湿度を調
節して前記濃縮器で行われている条件にし、ガス流中の
水蒸気のトリチウム濃度を前記濃縮器からの液体水とア
イソトープ平衡になるようにし、そして水素ガス中にと
り込まれた電解質を下向きに流れる水流へ移すのに用い
られるようになっている機構、 （ｆ）トリチウム含有水素ガス流からトリチウムをスト
リップし、それによって、水素ガス流に対し向流で下向
きに流れる液体の水をトリチウムで富ますための疎水性
触媒で充填された触媒アイソトープ交換塔ストリッパー
、 （ｇ） 前記濃縮器塔からのトリチウム含有水素ガス
を前記ストリッパーを通って出口へ送るための、前記濃
縮器触媒塔と前記ストリッパーを連結する送り機構、 （ｈ） 濃縮にかけるべき供給液体水を前記ストリッ
パーを通って濃縮器へ送るための前記スｌ−ＩＪツバ−
を前記濃縮器へ連結する送り機構で、然も、前記ストリ
ッパーが既にトリチウムが少なくなった水素のトリチウ
ム含有量を、そのトリチウムを向流状に前記ストリッパ
ーと前記濃縮器塔を下方へ流れる水流に移すことによっ
て減少させるのに用いられるようになっている機構、（
ｉ） ト’）チウムに富む供給水を前記濃縮器塔の上
部に導入し、前記ストリッパー塔の底からの水流と一部
にするための機構、 （ｊ） ガス乾燥器、 （ｋ） 前記電解槽の陽極側で発生した、トリチウム
に富む水蒸気で飽和した酸素ガスを運び、その酸素ガス
流を前記ガス乾燥器へ送ってトリチウム化に富む水を除
去するための、前記電解槽の陽極側を前記ガス乾燥器へ
連結する送り機構、（１） 前記ガス乾燥器で酸素流
から除去された水を前記電解槽へ戻すための、前記ガス
乾燥器を前記電解槽へ連結する送り機構、 （ホ）全系からトリチウム生成物の流れを取り出すため
の送り機構、 （ｎ） 酸素と水素を再結合するための再結合用機構
、（ｏ） ストリッパーからの水素ガスを前記再結合
用機構へ送るための、前記ス） ＩＪツバ−を前記再結
合用機構へ連結するための送り機構、 （ｐ） ガス乾燥器からの酸素ガスを前記再結合用機
構へ送るための、前記ガス乾燥器を前記再結合用機構へ
連結する送り機構、 （ｑ） 前記再結合用機構からの再結合した水の一部
を前記ストリッパーへ送るための、前記再結合用機構を
前記ストリッパーへ連結する送り機構、及び （ｒ）トリチウムが減少した再結合水の残りの部分を源
へ戻すための機構 からなり、液体水が重水である水からトリチウムを除去
するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/907,105 US4190515A (en) | 1978-05-18 | 1978-05-18 | Apparatus for removal and recovery of tritium from light and heavy water |
| US000000907105 | 1978-05-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54150599A JPS54150599A (en) | 1979-11-26 |
| JPS5843717B2 true JPS5843717B2 (ja) | 1983-09-28 |
Family
ID=25423528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54018279A Expired JPS5843717B2 (ja) | 1978-05-18 | 1979-02-19 | 軽水及び重水からトリチウムを除去するための装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4190515A (ja) |
| JP (1) | JPS5843717B2 (ja) |
| BE (1) | BE874046A (ja) |
| CA (1) | CA1093500A (ja) |
| CH (1) | CH639048A5 (ja) |
| DE (1) | DE2900912A1 (ja) |
| FR (1) | FR2426015A1 (ja) |
| GB (1) | GB2021536B (ja) |
| IL (1) | IL56289A (ja) |
| SE (1) | SE434260B (ja) |
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| DE3123860C2 (de) * | 1981-06-16 | 1984-08-09 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Verfahren und Vorrichtung zur stufenweisen Anreicherung von Deuterium und/oder Tritium durch Isotopenaustausch |
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-
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- 1978-12-19 SE SE7813056A patent/SE434260B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-12-22 IL IL56289A patent/IL56289A/xx unknown
-
1979
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- 1979-02-23 GB GB7906511A patent/GB2021536B/en not_active Expired
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- 1979-04-23 FR FR7910177A patent/FR2426015A1/fr active Granted
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