KR20090100151A - A nuclear transformation method for preparing isotopes and for generating new nuclear species - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중성자를 발생할 수 있는 금속 또는 전이금속을 이용하여 핵변환 반응을 유도함으로써 기체화 가능한 물질을 원료로 하여 새로운 조성의 기체혼합물로 변환시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of converting a gasizable substance into a gas mixture having a new composition by inducing a nuclear conversion reaction using a metal or transition metal capable of generating neutrons as a raw material.
본 발명은 중성자를 발생할 수 있는 금속을 이용하여 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등의 기체 물질 또는 물, 알코올 등 가열하여 기체화가 가능한 물질들을 핵변환시켜, 수소, 헬륨 등을 생성하게 하고, 공급시의 조성과는 다른 조성의 기체 물질 및 동위원소들을 생성시키는 등 근원적으로 물질 변환을 가능하게 하는 특성을 갖는다. The present invention uses a metal capable of generating neutrons to nucleate gaseous materials such as nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, or other materials that can be gasified by heating, such as water, alcohol, to produce hydrogen, helium, and the like. It has the property of fundamentally enabling material conversion, such as generating gaseous substances and isotopes of a composition different from that of.
종래에 핵변환 반응으로 이용하는 반응으로는 핵분열 반응이나 핵융합 반응이 통상적인 바, 핵분열 반응은 불안정한 원자핵 구조를 갖는 소위 방사선 물질들이 자연 상태에서 보다 안정된 구조로 변환하는 과정에 관한 것이며, 핵 융합 반응은 중수소 또는 삼중수소를 초고온 상태에서 융합시켜 헬륨 등의 타 물질로 전환시키는 과정에 관한 것이다. 그러나 자연 상태에서 매우 안정적인 구조를 갖는 질소, 산소, 이산화탄소 등을 핵변환시켜 타 물질로 전환할 수 있는 기술에 관해서는 입자 가속기를 이용하는 방법 외에는 아직 보고 된 바가 없다. Nuclear fission reactions or fusion reactions are conventionally used as nuclear transformation reactions. Nuclear fission reactions relate to a process for converting so-called radioactive materials having unstable atomic nuclei structures into a more stable structure in a natural state. The present invention relates to a process of converting deuterium or tritium to ultra-high temperature to other materials such as helium. However, the technology for converting nitrogen, oxygen, carbon dioxide, etc., which have a very stable structure in the natural state, into other materials by nuclear conversion has not been reported except the method using a particle accelerator.
문제는 동위원소의 제조나 핵종이 다른 원료로부터 새로운 핵종의 제조 또는 이산화탄소 등 지구 유해물질의 핵종 변환을 통한 원천 분해 등을 위해서 입자가속기를 사용하는 것은 대부분의 경우 경제적으로 거의 불가능하다는 한계를 갖는다는 것이다. The problem is that, in most cases, the use of particle accelerators for the production of isotopes, the production of new nuclides from other sources of nuclide, or the dissolution of sources through the conversion of nuclides of global hazardous substances such as carbon dioxide is almost impossible economically. will be.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 단순한 가열의 방법에 의해서도 중성자를 발생 할 수 있는 금속을 이용하여 수소, 헬륨 등 새로운 핵종을 제조하고, 이산화탄소 등을 용이하게 핵변환시키는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention provides a method for producing a new nuclide, such as hydrogen, helium, using a metal that can generate neutrons by a simple heating method, and easily converts carbon dioxide to solve the above problems. There is a purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵변환 반응 방법은, 반응기 내부로 질소, 산소, 아르곤, 수증기, 이산화탄소로 이루어진 군에서 선택된 기체 및 그 기체의 혼합물을 투입하고 상기 반응기 내부 온도를150℃에서 900℃의 범위로 승온하는 것을 특징으로 한다.In the nuclear conversion reaction method according to the present invention for achieving the above object, a gas selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, argon, water vapor, carbon dioxide and a mixture of the gas is introduced into the reactor and the temperature inside the reactor at 150 ℃ It heats up in the range of 900 degreeC, It is characterized by the above-mentioned.
이때, 상기 반응기는 50무게% ~100무게%의 철을 포함할 수 있다.At this time, the reactor may include 50% by weight to 100% by weight of iron.
또한, 상기 반응기 내부에 중성자를 방출할 수 있는 금속 분말과 분산제를 적치하는 단계를 더 포함할 수 있는 바, 상기 반응기 내부 온도는 300℃부터 상기 금속 분말의 용융점 보다 200℃ 낮은 온도까지 승온하는 것이 바람직하며, 상기 금속 분말과 분산제의 혼합 비율은 20부피% ~ 300부피%이며, 상기 금속 분말과 분산제의 크기가 20 - 500 메쉬인 것이 바람직하다.In addition, the method may further include depositing a metal powder and a dispersant capable of releasing neutrons in the reactor, wherein the temperature inside the reactor is elevated to a temperature lower from 300 ° C. to 200 ° C. below the melting point of the metal powder. Preferably, the mixing ratio of the metal powder and the dispersant is 20% to 300% by volume, and the size of the metal powder and the dispersant is preferably 20 to 500 mesh.
여기서, 상기 금속 분말은 금속 군 중 알루미늄, 아연, 전이금속 군 중 철, 코발트, 망간, 크롬, 니켈에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성되는 혼합물 또는 합금일 수 있으며, 상기 분산제는 카올리나이트(kaolinite), 벤토나이트(bentonite), 아타풀가이트(attapulgite), 제올라이트(zeolites), 몬모릴로나이 트(montmorillonite)로 이루어진 천연무기물 군, 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화세슘(CeO2), 산화바나듐(V2O5), 산화규소(SiO2), 산화크롬(Cr2O3)으로 이루어진 금속산화물 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Here, the metal powder may be a mixture or an alloy composed of any one or two selected from aluminum, zinc in the metal group, iron, cobalt, manganese, chromium, nickel in the transition metal group, and the dispersant may be kaolinite ), A group of natural minerals consisting of bentonite, attapulgite, zeolites, montmorillonite, zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide ( TiO 2 ), cesium oxide (CeO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), silicon oxide (SiO 2 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ) Any one selected from the group consisting of metal oxides or mixtures thereof Can be.
본 발명에서는 중성자 발생이 가능한 철(Fe)이 다량 함유된 탄소 강 또는 SUS 강을 소재로 하는 반응기 또는 중성자 발생이 가능한 금속 분말이나 금속 분말과 금속 분말 분산제의 혼합물을 내부에 적치한 반응기의 내부로 질소, 산소, 아르곤, 수증기, 이산화탄소 등의 기체 물질 또는 이들의 혼합물을 주입하면서 반응 온도를 조절하는 과정을 통하여 본 발명의 핵변환 반응 방법이 구현되며, 본 발명의 방법에 의해 반응기를 통과해 나오는 기체의 동위원소 구성비와 성분의 조성비는 원료기체들과는 현저히 다르다. In the present invention, a reactor made of carbon steel or SUS steel containing a large amount of iron (Fe) capable of neutron generation or a mixture of metal powder or metal powder and metal powder dispersant capable of neutron generation is placed inside the reactor. The nuclear conversion reaction method of the present invention is implemented by adjusting a reaction temperature while injecting a gaseous substance such as nitrogen, oxygen, argon, water vapor, carbon dioxide, or a mixture thereof, and then passes through the reactor by the method of the present invention. The isotopic and gas composition ratios of the gases differ significantly from those of the source gases.
본 발명자들은 철(Fe)을 비롯한 다수의 금속들이 중성자를 방출할 수 있는 능력이 있으며, 이들 금속들은 특히 온도를 일정하게 유지하는 경우보다는 승온 과정에서 그리고 보다 높은 온도에서 보다 많은 양의 중성자를 발생하는 경향이 있음을 발견하였다. We have the ability to release neutrons from a number of metals, including iron (Fe), and these metals generate higher amounts of neutrons at elevated temperatures and at higher temperatures, especially when the temperature is kept constant. Found to be prone to
또한, 본 발명자들은 반응기 내부에 철을 적치한 후 반응기 내부 온도를 증가시키면서 적정량의 아르곤을 연속적으로 반응기 내부로 주입하는 경우 반응기에서 배출되는 생성물에는 상당량의 수소와 소량의 헬륨, 질소, 산소, 이산화탄소가 존재함을 연구를 통해 확인할 수 있었다. 즉 금속의 핵에서 방출된 중성자는 10.6 분의 반감기를 가지고 수소로 변환되며, 상기 반응에서 새롭게 생성된 물질들도 중성자를 이용하는 반응이 아니면 지구적 환경에서는 생성이 불가능하다. 따라서, 필연적으로 철이 승온 과정이나 가온 상태에서 중성자를 방출한다고 결론지을 수 있었으며 방출된 중성자가 핵변환 반응의 핵심 물질인 것으로 확인 할 수 있었다. 본 발명에서는 이와 같이 금속으로부터 발생되는 중성자를 이용하여 수소와 헬륨을 생성시킨다. In addition, the inventors of the present invention, when the iron is deposited in the reactor, and when the appropriate amount of argon is continuously injected into the reactor while increasing the temperature in the reactor, the product discharged from the reactor contains a considerable amount of hydrogen and a small amount of helium, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide. The existence of was confirmed by the study. In other words, the neutrons released from the nucleus of the metal are converted to hydrogen with a half-life of 10.6 minutes, and the newly generated materials in the reaction cannot be produced in the global environment unless the reaction using the neutrons. Therefore, it was inevitably concluded that iron emits neutrons during the heating process or in the warmed state, and it was confirmed that the released neutrons are the core material of the nuclear transformation reaction. In the present invention, neutrons generated from the metal are used to generate hydrogen and helium.
따라서 본 발명의 핵변환 방법은 수소 및 헬륨의 제조, 중수 등 동위원소의 제조, 원료의 핵종과는 다른 새로운 핵종의 제조 또는 이산화탄소의 저감을 위한 핵종 변환 반응 등에 활용이 가능할 것으로 예측된다. Therefore, the nuclear conversion method of the present invention is expected to be applicable to the production of hydrogen and helium, the production of isotopes such as heavy water, the production of new nuclides different from those of raw materials, or the nuclide conversion reaction for reducing carbon dioxide.
또한 종래의 입자 가속기를 이용하는 방법에 비해 월등히 경제적인 신규 방법을 제공하는 바, 물(H2O)을 원료로 하는 중수(D2O, HDO, DTO)의 제조와 같은 동위원소의 제조나, 원료와는 핵종이 다른 원소들의 제조, 또는 이산화탄소 등 지구 유해물질들의 원소 변환을 통한 제거 등에 적용할 수 있다. In addition, it provides a novel method that is much more economical than the conventional method using a particle accelerator, such as the production of isotopes such as the production of heavy water (D 2 O, HDO, DTO) based on water (H 2 O), It can be applied to the production of elements with different nuclides from raw materials, or to removal through elemental conversion of harmful substances such as carbon dioxide.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 핵변환 반응 방법에 의한 실험은 도 1의 실험 장치에서 수행하였다.Experiment by the nuclear conversion reaction method of the present invention was carried out in the experimental apparatus of FIG.
도 1은 본 발명에 따른 핵변환 반응을 일으키기 위한 일종의 핵변환 반응장치를 나타낸 것이며, 도 2는 상기 핵변환 반응장치에서 사용되는 반응기(7)의 구조를 나타낸 것이다. Figure 1 shows a kind of nuclear conversion reaction apparatus for generating a nuclear conversion reaction according to the present invention, Figure 2 shows the structure of the
도 1내지 2를 참조하면, 상기 핵변환 반응장치는 핵반응이 일어나는 반응기(7)와, 상기 반응기에 연결되며 상기 반응기에 반응 재료를 공급하는 시료 채취통(6)을 포함하여 연결된다. 상기 시료 채취통(6)은 기체 시료를 공급하는 기체 실린더(1)와 연결되며, 상기 기체실린더(1)와 시료 채취통(6) 사이에는 기체를 적절하게 공급하기 위한 유량계(2), 혼합증발기(3) 및 기체 유량 조절기(4)가 더 구비될 수 있다. 상기 유량계(2)와 상기 시료 채취통(6) 사이에는 공급 기체의 온도를 조절하는 온도 조절 구역(5)이 더 구비될 수 있다. 1 to 2, the nuclear conversion reactor includes a
또한 본 발명에 따른 핵변환 반응기는 반응기에서 생성된 물질을 채취하기 위한 결과물 채취통(6')과 생성된 기체의 배출을 확인하기 위한 버블러(9)가 더 구비될 수 있다.In addition, the nuclear conversion reactor according to the present invention may be further provided with a result collector (6 ') for collecting the material produced in the reactor and a bubbler (9) for confirming the discharge of the generated gas.
여기서, 상기 온도 조절구역(5), 반응기(7) 및 결과물 채취통(6')에는 온도 조절장치(10)가 연결되어 온도를 조절할 수 있도록 할 수 있으며, 필요에 따라 반응기(7) 내부에 온도 측정기가 장착될 수 있다.Here, the temperature control section 5, the
반응기(7)를 열선으로 감고, 또는 반응기의 내부에 원하는 금속 분말을 적치한 후 반응기를 열선으로 감고 유량계(2)와 기체 유량 조절기(4)를 조절하여 핵반응 시키고자 하는 원료기체를 원하는 유속으로 반응기(7)에 주입시키면서, 원하는 반응 온도까지 승온하여 반응시킨다. The
도 2를 참조하면, 상기 기체는 기체 투입구(21)를 통해 주입되어 기체 배출구(25)로 배출되며 내부에는 철망(23) 및 내부 온도 측정관(24)이 구비될 수 있다. 여기서, 설명되지 않은 부호 22는 오링(O-ring)에 해당한다.Referring to FIG. 2, the gas is injected through the
후술한 본 발명의 실시예에서는 원하는 반응 시간 후에 기체 크로마토그래피 및 질량분석기를 이용하여 생성 물질을 분석하였다. In the examples of the present invention described below, the product was analyzed using gas chromatography and mass spectrometry after the desired reaction time.
본 발명은 반응기(7) 내부로, 또는 중성자를 발생할 수 있는 금속이 적치된 반응기(7) 내부로 기체 또는 기체화 가능한 물질들을 기체 상태로 주입하여 금속에서 발생된 중성자와 핵변환 반응을 유도하는 것을 특징으로 한다. 그렇게 함으로써, 원료물질의 조성과는 다른 조성을 갖는 기체물질 및 동위원소들을 생성시키며, 따라서 근원적으로 물질 변환을 가능하게 하는 물질의 핵변환 방법에 관한 것이다. The present invention injects a gas or gaseous material into a gaseous state into the
상기의 핵변환 반응은 반응기(7) 내부 온도는 약 150℃ 에서부터 시작되며, 반응기(7) 내부에 적치된 금속의 용융점 보다 약 100℃ 낮은 온도까지 지속되나, 그 이상의 온도에서는 금속 분말의 뭉침 현상이 발생하면서 반응이 서서히 멈추는 것으로 관찰되었다. 따라서, 가장 바람직한 반응온도는 반응속도와 경제성 측면에서 고려할 때 300℃부터 금속의 용융점 보다 200℃ 낮은 온도 구간이거나 900℃ 까지이다.The nuclear conversion reaction starts at about 150 ° C. in the
상기 반응기(7)의 소재는 중성자를 발생할 수 있는 금속, 예를 들어 철(Fe)이 다량 함유된 스테인레스 스틸(SUS) 강이나 탄소 강이 바람직하다. 철이 다량 함유된 스테인레스 스틸 강이나 탄소 강을 사용하는 경우 반응기(7)를 이루고 있는 철에서 중성자가 발생하기 때문에 빈 반응기 내에서도 핵변환 반응이 가능하다. The material of the
그러나, 철이 함유되지 않은 반응기(7)만을 단독으로 사용하여 핵변환 반응을 유도하는 경우에는 핵변환 효율이 현저히 감소한다. 특히, 반응기 소재 중 철의 함량이 50무게% 이하인 경우에는 핵변환 효율이 미미하므로, 반응기 소재 중 철의 함량은 최소 50무게% 이상이 되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 95 무게% 이상인 경우에 가장 좋은 핵변환 효율을 얻을 수 있다. However, when only the
또한, 반응기 내부에 중성자를 방출할 수 있는 금속 분말을 적치하는 경우 상기 핵변환 반응의 효율을 대폭 증가시킬 수 있다. 이 경우 금속 분말 표면적의 활용을 극대화하기 위하여 금속 분말 분산제를 혼합하여 사용할 수 있다. In addition, when the metal powder capable of emitting neutrons is loaded in the reactor, the efficiency of the nuclear conversion reaction may be greatly increased. In this case, a metal powder dispersant may be mixed and used to maximize the utilization of the metal powder surface area.
이때, 금속 분말과 분산제의 혼합 비율은 20부피% ~ 300부피%인 것이 바람직하다. 분산제의 혼합비율이 금속 분말의 20부피% 이하인 경우에는 금속 분말의 분산 효과가 미미하며, 300 부피% 이상인 경우에는 반응기 단위 부피 당 금속 분말의 양이 적어 반응 효율성이 크게 감소한다. 더욱 바람직하게는 분산제의 혼합비율을 금속 분말의 50 부피% ~ 200 부피%로 유지하는 경우 가장 좋은 반응 효율을 얻을 수 있다.At this time, the mixing ratio of the metal powder and the dispersant is preferably 20% by volume to 300% by volume. When the mixing ratio of the dispersant is 20% by volume or less of the metal powder, the dispersing effect of the metal powder is insignificant, and when 300% by volume or more, the amount of the metal powder per unit volume of the reactor is small and the reaction efficiency is greatly reduced. More preferably, the best reaction efficiency can be obtained when the mixing ratio of the dispersant is maintained at 50% by volume to 200% by volume of the metal powder.
또한, 이들 금속 분말과 분산제는 그 크기가 약 20 메쉬(Mesh) 이하인 경우에는 반응 효율이 크게 저하될 수 있다. 전반적으로는 작을수록 반응 효율을 높일 수 있으나, 약 500 메쉬 이상인 경우에는 원료로 주입되는 기체의 유속에 의해 반응기 외부로 유실될 수 있기 때문에, 20 - 500 메쉬가 바람직하며, 50~300메쉬인 경우가 가장 반응 효율이 높아 더욱 바람직하다.In addition, when these metal powders and dispersants have a size of about 20 mesh or less, the reaction efficiency may be greatly reduced. In general, the smaller the reaction efficiency can be increased, but if it is about 500 mesh or more, since it may be lost to the outside of the reactor by the flow rate of the gas injected into the raw material, 20 to 500 mesh is preferred, 50 to 300 mesh Is most preferable because the reaction efficiency is the highest.
본 발명에서 중성자를 생성할 수 있는 금속 분말의 종류로는 금속군 중 알루미늄, 아연 또는 전이금속군 중 철, 코발트, 망간, 크롬, 니켈 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성되는 혼합물이나 합금(Alloy)일 수 있다. In the present invention, a type of metal powder capable of generating neutrons is a mixture or alloy composed of any one or two or more selected from iron, cobalt, manganese, chromium, and nickel in the aluminum, zinc, or transition metal group of the metal group. May be).
또한 금속 분말의 분산 및 표면적 효율화에 필요한 분산제로 분류되는 화합 물은 카올리나이트(kaolinite), 벤토나이트(bentonite), 아타풀가이트(attapulgite), 제올라이트(zeolites), 몬모릴로나이트(montmorillonite) 등의 천연 무기물을 사용할 수 있으며, 또는 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화세슘(CeO2), 산화규소(SiO2), 산화크롬(Cr2O3) 등의 금속산화물을 사용할 수 있다. 또한 상기 천연 무기물과 금속 산화물 중 어느 둘 이상의 물질의 혼합물을 사용할 수 있다.Compounds classified as dispersants for dispersing metal powders and improving surface area efficiency may include natural inorganic substances such as kaolinite, bentonite, atpulgite, zeolites, montmorillonite, and the like. Or metals such as zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), cesium oxide (CeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) Oxides can be used. It is also possible to use mixtures of any two or more of the above natural minerals and metal oxides.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 이용되는 중성자를 방출할 수 있는 금속 그리고 분산제는 모두 매우 일반적이고 값이 저렴하다는 특징을 갖는다. 따라서 본 발명의 방법으로 제조될 수 있는 수소, 헬륨 등은 상업적인 경제성 확보 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. As mentioned above, the metals and dispersants capable of emitting neutrons used in the present invention are both very common and inexpensive. Therefore, hydrogen, helium and the like that can be produced by the method of the present invention can be said to have a very high possibility of securing commercial economics.
또한, 본 발명의 핵변환 반응 방법은 현재의 세계적 문제인 지구 온난화 문제를 야기하는 이산화탄소의 핵종 변환을 통한 근원적 제거방법으로도 그 활용 가능성이 높다고 할 수 있으며, 핵폐기물의 안정화에도 활용될 수 있을 것으로 기대 할 수 있다. In addition, the nuclear conversion reaction method of the present invention can be said to be highly applicable as a fundamental removal method through the nuclear species conversion of carbon dioxide causing the global warming problem, which is the current global problem, and can be used to stabilize nuclear waste. You can expect
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 기본적 성격을 규명하는 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 의하여 한정되지는 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are merely illustrative of the basic characteristics of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1. 반응기 내부에 적치한 다양한 금속 분말의 수소 생성 능력 1. Hydrogen generation ability of various metal powders loaded inside the reactor
도 1의 실험 장치를 이용하여 파이렉스 유리(Pyrex Glass) 재질의 반응기(7)에 100 ~ 300 메쉬의 크기를 갖는 표1의 금속 분말 30g을 적치하고 아르곤 기체를 50㎖/분의 유량으로 3시간 동안 상온의 반응기 내부로 통과 시키면서 반응기 내부의 공기를 모두 아르곤으로 치환한 후, 아르곤의 유속을 2㎖/분으로 낮추었다. 온도 조절 구역(5)의 온도를 200℃로, 반응기(7)의 온도를 350℃로 승온하여 유지시켰다. 반응기의 온도가 350℃에 도달하고 120분 후에 기체 생성물의 부피 함량을 가스크로마토그래피(HP-5890)를 이용하여 측정하였으며, 분석 결과는 표 1에서 보이는 바와 같다. Using the experimental apparatus of FIG. 1, 30 g of the metal powder of Table 1 having a size of 100 to 300 mesh was placed in a
[표 1]TABLE 1
다양한 금속 분말을 적치한 반응기 내부로 아르곤을 통과시키는 경우 금속에서 발생된 중성자의 수소 변환 반응 및 아르곤 핵변환 반응 결과 Argon passes through various metal powders into reactor, and results of hydrogen conversion and argon nuclear conversion of neutrons generated from metal
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 핵변환 반응을 시킨 경우 아연과 철의 경우 수소의 발생률이 높았으며, 니켈이 가장 낮았다. 따라서, 아연과 철의 중성자 발생량이 상대적으로 많음을 유추 할 수 있다.As described above, in the case of the nuclear conversion reaction according to the present invention, the zinc and iron were high in the generation rate of hydrogen, the lowest in nickel. Therefore, it can be inferred that the neutron generation amount of zinc and iron is relatively high.
또한, 상기한 분석 결과를 보면 알루미늄, 아연, 철, 코발트, 망간, 크롬, 니켈에서 발생하는 중성자와 원료 기체인 아르곤이 핵반응하여 수소, 질소, 산소, 이산화탄소 등으로의 핵변환되는 아르곤의 비율이 2.20~7.08부피%로 나타나 아르곤이 효과적으로 핵변환 되었음을 확인할 수 있다.In addition, the results of the above analysis show that the ratio of argon that is neutron generated from aluminum, zinc, iron, cobalt, manganese, chromium, nickel, and argon, which is a raw material gas, is nuclear-reacted to hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, etc. 2.20 ~ 7.08% by volume, it can be confirmed that the argon is effectively nuclear conversion.
실시예Example 2. 다양한 분산제의 추가 적치 시 철의 수소 생성 능력 2. The ability to produce hydrogen in the iron upon addition of various dispersants
도 1의 실험 장치를 이용하여 SUS 316 재질의 반응기(7)에 철 분말 30g과 표 2에 제시한 다양한 분산제 30g을 혼합하여 적치하였다. 이때 사용된 분산제는 550℃에서 1000분 동안 열처리하는 전처리 과정을 수행하여 물 성분을 완전히 제거한 후 진공 데시케이터에 보관하며 사용하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 온도 조절 구역(5)의 온도를 200℃로, 반응기(7)의 온도를 350℃로 유지시켰다. 반응기의 온도가 350℃에 도달하고 120분 후의 기체 생성물의 부피 함량을 가스크로마토그래피(HP-5890)를 이용하여 측정하였으며, 분석 결과는 표 2에서 보이는 바와 같다. 30 g of iron powder and 30 g of various dispersants shown in Table 2 were mixed and loaded into the
[표 2]TABLE 2
다양한 분산제 혼합 적치에 따른 철에서 발생된 중성자의 수소 변환 반응 및 아르곤 핵변환 반응 결과 Results of Hydrogen Conversion and Argon Nuclear Conversion of Neutrons in Iron by Various Mixing Dispersions
이 결과들과 표1의 철만 사용한 결과를 비교하면 특히 수소의 발생이 약 2배 이상 많이 발생한 것을 알 수 있으며 이는 철의 표면이 분산제의 사용에 의해 보다 효과적으로 외부로 노출되어 중성자 발생 효율을 높이는 것으로 이해할 수 있다.Comparing these results with the results of using only iron in Table 1, it can be seen that hydrogen is generated more than twice as many times, which increases the efficiency of neutron generation because the surface of iron is more effectively exposed to the outside by the use of dispersant. I can understand.
실시예Example 3. 다양한 기체 원료에서의 헬륨 발생 3. Helium generation from various gaseous raw materials
3-1. 빈 3-1. empty SUSSUS 316 반응기 내부에서의 반응 316 Reaction in the reactor
도 1의 실험 장치를 이용하여 SUS 316 소재로 제조된 반응기 내부를 빈 공간으로 유지하고 반응기에 표3의 원료기체를 주입하였으며 온도 조절 구역(5)의 온도를 200℃로, 반응기(7)의 온도를 350℃로 유지시켰다. 실시예 1의 경우에서처럼 반응기 내부를 원료 기체로 50㎖/분의 유량으로 3시간 동안 흘리면서 분위기를 조성한 후 원료 기체를 2㎖/분의 속도로 주입하면서 반응기 온도가 350℃에 도달하고 120분 후의 기체 생성물의 부피 함량을 가스크로마토그래피(HP-5890)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 아래의 표 3에서 보는 바와 같다. Using the experimental apparatus of FIG. 1, the reactor was made of SUS 316 and maintained in an empty space. The raw material gases of Table 3 were injected into the reactor. The temperature of the temperature control zone 5 was 200 ° C., and the temperature of the
[표 3]TABLE 3
빈 SUS 316 반응기에서의 다양한 기체원료의 핵변환 반응 Nuclear Conversion of Various Gases in an Empty SUS 316 Reactor
3-2. 철 분말 적치 시의 반응 특성3-2. Reaction characteristics during iron powder loading
도 1의 실험 장치를 이용하여 SUS 316 재질의 반응기(7)에 다음의 표2와 같 이 철 30g을 적치하고 실시예 3-1의 경우에서처럼 실험을 실시하였으며, 분석 결과는 표 4에서 보는 바와 같다. In the
[표 4]TABLE 4
철 분말 적치시 다양한 기체원료의 핵변환 반응 Nuclear conversion reaction of various gaseous materials when iron powder is loaded
3-3. 철 분말과 3-3. With iron powder 분산제Dispersant 적치 시의 반응 특성Reaction characteristics at the time of loading
도 1의 실험 장치를 이용하여 SUS 316 재질의 반응기(7)에 철 분말 30g과 산화 알루미늄 분말30g을 혼합하여 적치하고 실시예 3-1의 경우에서처럼 실험을 실시하였으며, 분석 결과는 표 5에서 보는 바와 같다. Using the experimental apparatus of FIG. 1, 30 g of iron powder and 30 g of aluminum oxide powder were mixed and loaded into the
[표 5]TABLE 5
철과 알루미나 적치시 다양한 기체원료에서의 헬륨 발생 특성 Characterization of Helium in Various Gases with Iron and Alumina Loading
실시예Example 4. 중수 생성 반응 4. Heavy water generation reaction
도 1의 실험 장치를 이용하여 SUS 316 재질의 반응기(7)에 철 분말 30g과 산화 알루미늄 분산제 30g을 혼합하여 적치한 후 기체원료와 수증기를 주입하였다. 먼저 100℃에서 원료 기체를 50㎖/분의 속도로 3시간 통과시킨 후 1㎖/분의 속도로 낮추고 초순수의 수증기를 0.2g/hr의 속도로 함께 주입하면서 온도 조절 구역(5)의 온도를 200℃로, 반응기(7)의 온도를 350℃로 유지시켰다. 반응기의 온도가 350℃에 도달하고 120분 후의 기체 생성물의 부피 함량을 가스크로마토그래피(HP-5890)를 이용하여 측정하였으며, 질량분석기(Agilent 5973i)로 중수의 함량을 분석하였다. 원료 물질인 초순수의 질량분석기 분석 결과 중 조사구간(체류시간: 15.5분-16분)에서의 동위원소 비율(20D2O/18H2O)은 0.008339 이었고 같은 조사구간에서의 본 실시예의 분석결과는 표 6에서 보는 바와 같다. 1 g of iron powder and 30 g of aluminum oxide dispersant were mixed and loaded into the
[표 6]TABLE 6
다양한 기체와 수증기 투입시 중수 발생 특성 Characteristics of Heavy Water Generation with Various Gases and Steam Inputs
도 1은 본 발명에 따른 핵변환 반응을 일으키기 위한 핵변환 반응장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a nuclear conversion reaction apparatus for causing a nuclear conversion reaction according to the present invention.
도 2는 도 1의 반응기를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view of the reactor of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 기체 실린더 2: 유량계 1: gas cylinder 2: flow meter
3: 혼합증발기 4: 기체 유량 조절기3: mixed evaporator 4: gas flow controller
5: 온도 조절 구역 6: 시료 채취통 5: temperature control area 6: sampling container
6': 결과물 채취통 7: 반응기6 ': Output Bin 7: Reactor
8: 온도계 9: 버블러 8: thermometer 9: bubbler
10: 온도 조절 장치 10: thermostat
21: 기체 투입구 22: 오링(O-ring)21: gas inlet 22: O-ring
23: 철망(500 메쉬) 24: 내부온도 측정관23: wire mesh (500 mesh) 24: internal temperature measuring tube
25: 기체 배출구25: gas outlet
Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080025580A KR20090100151A (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | A nuclear transformation method for preparing isotopes and for generating new nuclear species |
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KR1020080025580A KR20090100151A (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | A nuclear transformation method for preparing isotopes and for generating new nuclear species |
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KR (1) | KR20090100151A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160041937A (en) * | 2013-07-18 | 2016-04-18 | 스이소 기쥬츠 오오요오 카이하츠 가부시키가이샤 | Reactant, heating device, and heating method |
JP2020165659A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 住友重機械工業株式会社 | Target device |
-
2008
- 2008-03-19 KR KR1020080025580A patent/KR20090100151A/en not_active Application Discontinuation
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