NL193238C - Pellet for the sorption of hydrogen isotope. - Google Patents
Pellet for the sorption of hydrogen isotope. Download PDFInfo
- Publication number
- NL193238C NL193238C NL8302294A NL8302294A NL193238C NL 193238 C NL193238 C NL 193238C NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A NL 193238 C NL193238 C NL 193238C
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- hydrogen
- tritium
- pellets
- pellet
- shell
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
- G21C19/303—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0084—Solid storage mediums characterised by their shape, e.g. pellets, sintered shaped bodies, sheets, porous compacts, spongy metals, hollow particles, solids with cavities, layered solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B4/00—Hydrogen isotopes; Inorganic compounds thereof prepared by isotope exchange, e.g. NH3 + D2 → NH2D + HD
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
1 1932381 193238
Pellets voor de sorptie van waterstofisotoopPellets for the sorption of hydrogen isotope
De uitvinding heeft betrekking op een pellet voor de sorptie van waterstofisotoop, bestaande uit een schil, d|e doorlaatbaar is voor de te sorberen waterstofisotoop, met daarin ingesloten een waterstof-sorberend 5 materiaal.The invention relates to a pellet for the sorption of hydrogen isotope, consisting of a shell, which is permeable to the hydrogen isotope to be sorbed, with a hydrogen sorbent material enclosed therein.
Een dergelijke pellet is bekend uit US-S-4.133.426 en bestaat uit een afgesloten buisvormige inrichting voorzien van een gedeeltelijke poreuze wand met daarin een gasuitwisselingsmiddel. Deze pellet heeft het nadeel dat een verminderde toegankelijkheid van de binnenkant veroorzaakt wordt door de niet-poreuze gedeelten. Een ander nadeel is dat zij niet geschikt is voor toepassing in een continue werkwijze.Such a pellet is known from US-S-4,133,426 and consists of a closed tubular device provided with a partially porous wall containing a gas exchange agent. This pellet has the drawback that reduced accessibility to the interior is caused by the non-porous parts. Another drawback is that it is not suitable for use in a continuous process.
10 Er zijn talrijke gevallen, waarin het wenselijk of noodzakelijk is om grote hoeveelheden waterstof en/of isotopen daarvan uit een speciaal milieu te verwijderen. Het kan bijvoorbeeld nodig zijn om waterstof uit een stroom aardgas te verwijderen, teneinde de waterstof te scheiden van andere gascomponenten, zoals methaan of andere koolwaterstoffen. Grote hoeveelheden gas worden dan bij grote gasstroomsnelheden behandeld. Voor het scheiden van de waterstof kan het gasmengsel over een bed van waterstof-sorberend 15 materiaal of niet-verdampbaar vangmateriaal worden geleid. Deze materialen zijn gewoonlijk inert ten opzichte van koolwaterstoffen, die bijgevolg niet worden gesorbeerd. De meeste niet-verdampbare vangmaterialen zijn metallisch of hebben een metallische component, die bij sorptie van grote hoeveelheden waterstof bros wordt en een zeer fijn poeder vormt. Dit zeer fijne poeder kan worden meegesleept in de gasstroom en kan moeilijk op een doelmatige wijze terug te winnen zijn. Verlies van de deeltjes betekent 20 verlies van de teruggewonnen waterstof. Ook is het welbekend, dat ongecontroleerde zeer fijne metaal-deeltjes in de omgeving een explosiegevaar opleveren. Fijne metaaldeeltjes in de gasstroom hebben bovendien een slijpende werking en kunnen daardoor vernietiging van bepaalde componenten zoals kleppen of pompen veroorzaken.There are numerous instances where it is desirable or necessary to remove large amounts of hydrogen and / or isotopes thereof from a special environment. For example, it may be necessary to remove hydrogen from a natural gas stream in order to separate the hydrogen from other gas components, such as methane or other hydrocarbons. Large amounts of gas are then treated at high gas flow rates. To separate the hydrogen, the gas mixture can be passed over a bed of hydrogen sorbent material or non-evaporable capture material. These materials are usually inert to hydrocarbons, so they are not sorbed. Most non-evaporable scavengers are metallic or have a metallic component, which becomes brittle upon sorption of large amounts of hydrogen and forms a very fine powder. This very fine powder can be entrained in the gas stream and can be difficult to recover efficiently. Loss of the particles means loss of the recovered hydrogen. It is also well known that uncontrolled very fine metal particles in the environment present an explosion hazard. In addition, fine metal particles in the gas stream have an abrasive effect and can therefore destroy certain components such as valves or pumps.
In fusiereactoren worden, onder vrijkomen van energie, atomen met elkaar verbonden. Er zijn talrijke 25 verschillende kemfusiereacties mogelijk, maar slechts enkele zijn van praktische waarde voor de productie van energie. Deze omvatten de fusie van isotopen van waterstof. Er zijn drie isotopen van waterstof bekend, namelijk waterstof, deuterium en tritium.In fusion reactors, atoms of energy are bonded together with the release of energy. Numerous 25 nuclear fusion reactions are possible, but only a few are of practical value for energy production. These include the fusion of hydrogen isotopes. Three isotopes of hydrogen are known, namely hydrogen, deuterium and tritium.
Voor het opwekken van energie moeten fusiereacties bij hoge temperaturen plaatsvinden. Het energie-productieproces, dat bij de laagste temperatuur kan plaatsvinden en in de praktijk dus het gemakkelijkst is 30 te verwezenlijken, is de combinatie van een deuteriumkem met een kern van tritium.Fusion reactions must take place at high temperatures to generate energy. The energy production process, which can take place at the lowest temperature and is thus easiest in practice, is the combination of a deuterium core with a tritium core.
De producten zijn energierijk helium-4 (4He), de gewone isotoop van helium (die ook een alfa-deeltje wordt genoemd), en een meer energierijk vrij neutron. De heliumkern draagt ongeveer een vijfde van de totale vrijgekomen energie en het neutron draagt de overige vier vijfde.The products are high energy helium-4 (4He), the common isotope of helium (which is also called an alpha particle), and a more high energy free neutron. The helium core carries about one fifth of the total released energy and the neutron carries the other four fifths.
Deuterium kan gemakkelijk uit gewoon water worden geëxtraheerd. De oppervlaktewateren van de aarde 35 bevatten naar schatting meer dan 1018 ton deuterium, een nagenoeg onuitputtelijke bron. Het tritium kan op grote schaal worden bereid door verrijkt 6l_i te bombarderen met 14 MeV neutronen 6Li (η, a)3H van een splijtingsreactor.Deuterium can be easily extracted from plain water. Earth's surface waters 35 are estimated to contain more than 1018 tons of deuterium, a virtually inexhaustible resource. The tritium can be widely prepared by bombarding enriched 6l_i with 14 MeV neutrons 6Li (η, a) 3H from a fission reactor.
Om energie aan de reactor te onttrekken is deze omringd door een neutronenabsorberende "deken”. De neutronen geven hun kinetische energie in de vorm van warmte af aan de "deken”, waarna de warmte 40 bijvoorbeeld kan worden benut voor het aandrijven van gebruikelijke turbines voor het opwekken van elektriciteit.To extract energy from the reactor, it is surrounded by a neutron-absorbing “blanket.” The neutrons release their kinetic energy in the form of heat to the “blanket”, after which the heat 40 can be used, for example, to drive conventional turbines for generating electricity.
De warmte kan op verschillende wijzen aan de "deken” worden onttrokken. De "deken” zelf kan bestaan uit een vloeibaar metaal, dat continu door een warmtewisselaar wordt gecirculeerd en daarna naar het ”deken"milieu wordt teruggevoerd. Ongelukkigerwijze omvat dit het pompen van het vloeibare metaal door 45 sterk magnetische velden en complexe geometrische constructies. Anderzijds kan de "deken” een vaste neutronenabsorber zijn, over welke een vloeibaar of gasvormig koelmiddel stroomt, zoals stoom onder hoge druk of een edelgas zoals helium.The heat can be extracted from the "blanket" in various ways. The "blanket" itself may consist of a liquid metal, which is continuously circulated through a heat exchanger and then returned to the "blanket" environment. Unfortunately, this includes pumping the liquid metal through 45 strong magnetic fields and complex geometrical structures. On the other hand, the "blanket" may be a solid neutron absorber, over which flows a liquid or gaseous coolant such as high pressure steam or a noble gas such as helium.
Aangezien het als brandstof voor de reactor benodigde tritium duur is, kan de ’’deken” zelf als bron voor tritium worden gebruikt. Wanneer de "deken” lithium is of een legering van lithium met andere elementen 50 zoals waterstof, deuterium, lood of lood en aluminium of andere verbindingen op basis van lithium, zoals Li2Si03, dan produceert het lithium van het ”deken”materiaal tritium, wanneer het wordt bestraald met neutronen, afkomstig van de fusiereactie.Since the tritium required as fuel for the reactor is expensive, the "blanket" itself can be used as a source of tritium. When the "blanket" is lithium or an alloy of lithium with other elements 50 such as hydrogen, deuterium, lead or lead and aluminum or other lithium-based compounds such as Li2SiO 3, the lithium of the "blanket" material produces tritium, when it is irradiated with neutrons from the fusion reaction.
Alhoewel in de hierna volgende beschrijving herhaaldelijk naar tritium zal worden verwezen, kan enige hoeveelheid waterstof en deuterium in de "deken” worden gevormd door (n, p)- en (n, d)-reacties, en deze 55 zullen zich op analoge wijze gedragen als tritium.Although reference will be made repeatedly to tritium in the following description, some amount of hydrogen and deuterium in the "blanket" may be formed by (n, p) and (n, d) reactions, and these 55 will be analogous worn as tritium.
Tritium heeft slechts een geringe oplosbaarheid in het ”deken”materiaal en zal daardoor snel uit het vaste of vloeibare kweekmateriaal diffunderen, waardoor een hoge partiële druk aan tritiumgas ontstaat en 193238 2 aanzienlijke moeilijkheden optreden om het tritium in bedwang te houden, vooral wanneer het koelmiddel een vloeibaar kweekmateriaal is. Een deel van deze moeilijkheden kan worden verminderd door een kweekmateriaal op basis van lithium in de vaste vorm alleen maar als kweekmateriaal te gebruiken en een edelgas als koelmiddel of spoelgas te gebruiken om het tritium af te voeren naarmate het wordt gevormd.Tritium has only a low solubility in the "blanket" material and will therefore quickly diffuse from the solid or liquid culture material, creating a high partial pressure of tritium gas and 193238 2 considerable difficulties in containing the tritium, especially when the refrigerant is a liquid culture material. Some of these difficulties can be alleviated by using only a lithium-based culture material in the solid form as culture material and using a noble gas as a coolant or purge gas to drain the tritium as it is formed.
5 Het tritium moet vervolgens in een zuivere vorm uit het als koelmiddel of spoelgas gebruikte edelgas worden afgescheiden.The tritium must then be separated in a pure form from the noble gas used as a coolant or purge gas.
Het mengsel van tritium en edelgas kan door een zuiveringskamer worden gevoerd, die poedervormig vangmateriaal bevat om alleen maar de tritium te sorberen, aangezien het edelgas inert is en niet wordt gesorbeerd. Aangezien de hoeveelheden tritium, waar het om gaat, evenwel groot zijn, kan het vangpoeder 10 gemakkelijk bros worden en uiteen vallen tot een zodanig fijn poeder, dat het moeilijk is om dit laatste veilig te manipuleren. Wanneer de zuiveringskamer wordt beschadigd, kunnen deeltjes van het zeer fijne poeder, dat radioactief tritium bevat, ontsnappen. Wanneer het poeder per ongeluk ontbrandt, kan daardoor tevens radioactief poeder in de omgeving vrijkomen. Het is niet mogelijk om het vangpoeder met het lithiumkweek-materiaal te mengen, omdat dan hetzelfde verpoederingseffect en de daaruit voortvloeiende gevaren 15 kunnen optreden. Voorts is het moeilijk om het radioactieve tritiumbevattende vangpoeder volledig van het kweekmateriaal te scheiden, zonder gebruik te maken van ingewikkelde en dure procédé’s.The tritium and noble gas mixture can be passed through a purification chamber containing powdered trapping material only to sorb the tritium, since the noble gas is inert and not sorbed. However, since the amounts of tritium involved are large, the trapping powder 10 can easily become brittle and decompose into such a fine powder that it is difficult to safely manipulate the latter. When the purification chamber is damaged, particles of the very fine powder containing radioactive tritium can escape. If the powder accidentally ignites, radioactive powder can also be released into the environment. It is not possible to mix the capture powder with the lithium culture material, because then the same pulverizing effect and the resulting dangers can occur. Furthermore, it is difficult to completely separate the radioactive tritium-containing capture powder from the culture material without the use of complicated and expensive processes.
Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om een pellet voor de sorptie van waterstof-isotoop te verschaffen, die de ontsnapping van losse deeltjes van een vangmateriaal verhindert en die kan worden gebruikt in een continue werkwijze voor de sorptie van waterstofisotopen in een gasstroom.It is therefore an object of the present invention to provide a pellet for the hydrogen isotope sorption which prevents the escape of loose particles from a capture material and which can be used in a continuous process for the sorption of hydrogen isotopes in a gas stream.
20 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een pellet voor de sorptie van tritium en een methode voor het winnen van tritium uit een als koelmiddel toegepast edelgas of spoelgas van een fusiereactorkweek”deken”.Another object of the present invention is to provide a pellet for the sorption of tritium and a method of recovering tritium from a noble gas or purge gas from a fusion reactor culture blanket as a coolant.
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de hierna volgende beschrijving en van de tekening, waarin: 25 figuur 1 een schematisch aanzicht is in dwarsdoorsnede van een pellet voor het sorberen van waterstofisotopen volgens de onderhavige uitvinding; figuur 2 een schematisch aanzicht is in dwarsdoorsnede van een zuiveringsinrichting met edelgas, waarbij waterstofisotoop-sorberende pellets volgens de onderhavige uitvinding worden toegepast voor het verwijderen van waterstofisotopen uit een edelgas of een spoelgas van een fusiereactorkweek”deken”, en 30 figuur 3 een schematische weergave is van een werkwijze voor het verwijderen van waterstof uit een waterstofrijke zone.The invention will be elucidated on the basis of the description below and of the drawing, in which: figure 1 is a schematic cross-sectional view of a pellet for sorbing hydrogen isotopes according to the present invention; Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a noble gas purifier using hydrogen isotope sorbent pellets of the present invention to remove hydrogen isotopes from a noble gas or purge gas from a fusion reactor culture blanket, and Figure 3 is a schematic view is a method of removing hydrogen from a hydrogen-rich zone.
Volgens de uitvinding wordt de in de aanhef beschreven pellet gekenmerkt doordat de pellets omvat: 1. een bolvormige schil van poreus gesinterd metaalpoeder en 35 2. een niet-verdampbaar vangmateriaal, dat is ingesloten in de schil en een poedervormig vangmateriaal omvat, waarbij de porositeit van de metaalschil voldoende is om de sorptie van waterstofisotopen mogelijk te maken uit een gasmengsel na activering van het niet-verdampbare vangmateriaal, terwijl het ontsnappen van losse deeltjes van vangmateriaal wordt verhinderd.According to the invention, the pellet described in the preamble is characterized in that the pellets comprise: 1. a spherical shell of porous sintered metal powder and 2. a non-evaporable trap material, which is enclosed in the shell and comprises a powdery trap material, wherein the porosity of the metal shell is sufficient to allow the sorption of hydrogen isotopes from a gas mixture after activation of the non-evaporable capture material, while preventing the escape of loose particles of capture material.
De in de aanhef genoemde nadelen van de pellet volgens US-A-4.133.426 worden aldus vermeden en 40 de hierboven beschreven doelstellingen worden gerealiseerd.The drawbacks of the pellet according to US-A-4,133,426 mentioned in the preamble are thus avoided and the objectives described above are realized.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat een pellet volgens de uitvinding: 1. een bolvormige schil van poreus gesinterd poeder van roestvrij staal, waarbij de schil een diameter heeft tussen 0,2 en 5 cm en een dikte van 0,5 tot 2 mm, en het poeder van roestvrij staal een deeltjesgrootte heeft tussen 40 en 120 pm; en 45 2. een niet-verdampbaar vangmateriaal, dat een gesinterd mengsel omvat van poedervormig zirkonium en een middel om sinteren tegen te gaan, dat is gekozen uit de groep gevormd door C, Zr-AI-legeringen, Ti-V-Fe-legeringen en Zr-V-Fe-legeringen.In a preferred embodiment of the present invention, a pellet according to the invention comprises: 1. a spherical shell of porous sintered stainless steel powder, the shell having a diameter between 0.2 and 5 cm and a thickness of 0.5 to 2 mm , and the stainless steel powder has a particle size between 40 and 120 µm; and 45 2. a non-evaporable capture material, comprising a sintered mixture of powdered zirconium and a sintering agent selected from the group consisting of C, Zr-Al alloys, Ti-V-Fe alloys and Zr-V-Fe alloys.
Elke sorptiepellet voor waterstofisotoop omvat dus een bolvormige schil van poreus metaal, die een niet-verdampbaar vangmateriaal omhult. De poreuze metalen schil wordt gevormd door sinteren van een 50 metaalpoeder, dat rond het vangmateriaal is aangebracht, leder metaal kan worden gebruikt, dat bestand is tegen de werkomstandigheden en beschikbaar is in poedervorm en dat een samenhangende poreuze massa vormt bij verhitting op een voldoende lage temperatuur om geen beschadiging van het niet-verdampbare vangmateriaal te veroorzaken. Geschikt zijn onder andere staal, ijzer, nikkel en kobalt. Een bij voorkeur toegepast metaal is roestvrij staal. Een ander bij voorkeur toegepast metaal is nikkel, omdat dit 55 magnetisch is en zijn magnetische eigenschappen kunnen worden benut bij het hanteren van de pellets. Het metaalpoeder kan iedere diameter hebben, die geschikt is voor het vormen van een poreuze schil en die diameter kan aldus 5-200 pm bedragen en bedraagt bij voorkeur van 40 tot 120 pm. Bij kleinere diameters 3 193238 is het moeilijker om het partiële sinterproces te regelen en bestaat de kans, dat de schil onvoldoende poreus is om een goede doorgang van waterstofisotopen naar het vangmateriaal te laten plaatsvinden. Bij grotere diameters is de prioriteit zodanig, dat deeltjes van vangmateriaal door de schil kunnen ontsnappen.Thus, each hydrogen isotope sorbent pellet comprises a spherical shell of porous metal, which envelops a non-evaporable capture material. The porous metal shell is formed by sintering a 50 metal powder, which is placed around the capture material, leather metal can be used, which can withstand the working conditions and is available in powder form and which forms a cohesive porous mass when heated at a sufficiently low temperature to avoid damaging the non-evaporable trap. Suitable include steel, iron, nickel and cobalt. A preferred metal is stainless steel. Another preferred metal is nickel because it is magnetic 55 and its magnetic properties can be exploited in handling the pellets. The metal powder can have any diameter suitable for forming a porous shell, and that diameter can thus be from 5-200 µm and is preferably from 40 to 120 µm. With smaller diameters, 193238 it is more difficult to control the partial sintering process and the shell may be insufficiently porous to allow good passage of hydrogen isotopes to the capture material. For larger diameters, the priority is such that particles of trapping material can escape through the shell.
De uitwendige diameter van de schil kan tussen 0,2 en 5 cm bedragen en is bij voorkeur gelegen tussen 5 0,3 en 1,5 cm, terwijl de schildikte 0,5-2 mm kan zijn.The outer diameter of the shell can be between 0.2 and 5 cm and is preferably between 0.3 and 1.5 cm, while the shell thickness can be 0.5-2 mm.
Het vangmateriaal, dat door de schil wordt ingesloten, kan ieder niet-verdampbaar vangmateriaal zijn, dat in staat is tot reversibele sorptie van waterstofisotopen, zoals titaan, zirkonium, tantaal of niobium evenals legeringen en/of mengsels van twee of meer van de hierboven genoemde metalen, die het sorptievermogen niet wezenlijk verminderen. De bij voorkeur toegepaste niet-verdampbare vangmaterialen zijn die, welke een 10 gesinterd mengsel omvatten van poedervormig zirkonium of titaan en een middel om sinteren tegen te gaan. Het zirkonium of titaan is aanwezig als een fijn poeder, dat passeert door een zeef met 79 mazen/cm en bij voorkeur door een zeef met 158 mazen/cm. Het middel om sinteren tegen te gaan kan worden gekozen uit de groep, gevormd door C, Zr-AI-legeringen en Ti-V-Fe- of Zr-V-Fe-legeringen.The trap entrapped by the shell may be any non-evaporable trap capable of reversible sorption of hydrogen isotopes such as titanium, zirconium, tantalum or niobium as well as alloys and / or mixtures of two or more of the above metals, which do not substantially reduce the sorption capacity. The preferred non-evaporable capture materials are those comprising a sintered mixture of powdered zirconium or titanium and an anti-sintering agent. The zirconium or titanium is present as a fine powder which passes through a 79 mesh / cm screen and preferably through a 158 mesh / cm screen. The anti-sintering agent can be selected from the group consisting of C, Zr-Al alloys and Ti-V-Fe or Zr-V-Fe alloys.
De Zr-V-Fe- en Ti-V-Fe-legeringen zijn bijzonder bruikbaar wanneer het vangmateriaal in staat moet 15 worden gesteld om waterstofisotoop te sorberen bij tamelijk lage temperaturen.The Zr-V-Fe and Ti-V-Fe alloys are particularly useful when the capture material must be enabled to sorb hydrogen isotope at fairly low temperatures.
Het antisintermiddel is aanwezig als een poeder, dat passeert door een zeef met 24 mazen/cm en bij voorkeur door een zeef met 47 mazen/cm. De deeltjes van het antisintermiddel zijn ook in het algemeen groter dan de zirkonium of titaandeeltjes.The antisintering agent is present as a powder which passes through a 24 mesh / cm screen and preferably through a 47 mesh / cm screen. The particles of the antisintering agent are also generally larger than the zirconium or titanium particles.
Bij bedrijf worden de sorberende pellets geplaatst in de gasstroom, die te winnen waterstofisotoop 20 bevatten. Dit kan bijvoorbeeld een stroom aardgas zijn, die waterstof bevat of het kan als koelmiddel gebruikt edelgas of het spoelgas zijn van een fusiereactorkweek”deken”. Zij kunnen worden geactiveerd door bijvoorbeeld inductieverwarming, voorafgaand aan het inbrengen in de gasstroom of, wanneer het vangmateriaal bij lage temperaturen kan worden geactiveerd, kan de temperatuur van het gas voldoende zijn om een activering te veroorzaken en de sorptie van waterstofisotoop te doen plaatsvinden.In operation, the sorbent pellets are placed in the gas stream containing recoverable hydrogen isotope. This may be, for example, a stream of natural gas containing hydrogen or it may be noble gas used as a coolant or the purge gas of a fusion reactor culture blanket. They can be activated by, for example, induction heating, prior to introduction into the gas stream or, if the capture material can be activated at low temperatures, the temperature of the gas can be sufficient to cause activation and the sorption of hydrogen isotope to take place.
25 De pellets kunnen ook worden geplaatst in de kweek”deken” in nauw ruimtelijk verband met het kweekmateriaal.The pellets can also be placed in the culture "blanket" in close spatial relationship with the culture material.
De sorberende pellets kunnen derhalve worden gebruikt voor iedere toepassing, waarbij grote hoeveelheden waterstof en/of isotopen daarvan moet worden gesorbeerd en de vorming van fijne vangmetaaldeeltjes en het vrijkomen daarvan in een gasstroom gevaarlijk zou kunnen zijn.The sorbent pellets can therefore be used for any application where large amounts of hydrogen and / or isotopes thereof must be sorbed and the formation of fine capture metal particles and their release into a gas stream could be dangerous.
30 De waterstof, die bruikbaar is bij de onderhavige uitvinding omvat al de isotopen van waterstof en kan dus H2, Dz, T2, HD, HT of DT zijn.The hydrogen useful in the present invention encompasses all the isotopes of hydrogen and thus may be H 2, D 2, T 2, HD, HT or DT.
De uitvinding is vooral bruikbaar bij zware waterstof, waarmee deuterium en/of tritium wordt bedoeld.The invention is particularly useful with heavy hydrogen, which means deuterium and / or tritium.
In figuur 1 van de tekening is een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede getoond van een pellet 10 voor de sorptie van waterstofisotoop, die een bolvormige schil 12 heeft van een poreus gesinterd metaal-35 poeder, bij voorkeur poeder van roestvrij staal met een deeltjesgrootte tussen 5 en 200 pm en bij voorkeur tussen 40 en 120 pm. De diameter van de schil is gelegen tussen 0,2 cm en 5 cm en zijn dikte bedraagt tussen 0,5 en 2 mm. Een niet-verdampbaar vangmateriaal 14 is ingesloten in de bolvormige schil 12 en omvat een gesinterd mengsel van zirkonium en een antisintermiddel, dat kan zijn gekozen uit de groep, gevormd door C, een Zr-AI-legering en bij voorkeur een 84% Zr-16% Al (in gewicht) legering of een 40 Ti-V-Fe-legering of een Zr-V-Fe-legering en bij voorkeur een legering, waarvan de samenstelling in gewichtsprocent, waarbij die wordt uitgezet in een temair samenstellingsdiagram in gewichtsprocent Zr, gewichtsprocent V en gewichtsprocent Fe, is gelegen binnen een veelhoek, waarvan de hoekpunten als volgt zijn gedefinieerd: i) 75% Zr - 20% V - 5% Fe 45 ii) 45% Zr - 20% V - 35% Fe iii) 45% Zr - 50% V - 5% Fe.Figure 1 of the drawing shows a schematic cross-sectional view of a hydrogen isotope sorption pellet 10 having a spherical shell 12 of a porous sintered metal powder, preferably stainless steel powder with a particle size between 5 and 200 µm and preferably between 40 and 120 µm. The diameter of the shell is between 0.2 cm and 5 cm and its thickness is between 0.5 and 2 mm. A non-evaporable capture material 14 is enclosed in the spherical shell 12 and comprises a sintered mixture of zirconium and an anti-sintering agent, which may be selected from the group consisting of C, a Zr-AI alloy and preferably an 84% Zr- 16% Al (by weight) alloy or a 40 Ti-V-Fe alloy or a Zr-V-Fe alloy and preferably an alloy, the composition of which is in weight percent, plotted in a temar composition diagram in weight percent Zr , weight percent V and weight percent Fe, is contained within a polygon, the vertices of which are defined as follows: i) 75% Zr - 20% V - 5% Fe 45 ii) 45% Zr - 20% V - 35% Fe iii) 45% Zr - 50% V - 5% Fe.
De sorberende pellet wordt bereid door zirkoniumpoeder en het antisintermiddel met elkaar te mengen, het mengsel in een bolvormige vorm te plaatsen en onder vacuüm gedurende een aantal minuten te verhitten bij 800-1200°C. Na koelen op kamertemperatuur wordt de gesinterde bol van vangmateriaal in een 50 tweede grotere bolvormige vorm gebracht, die is bekleed met het metaalpoeder voor het vormen van de schil. De tweede vorm wordt dan onder vacuüm verhit bij dezelfde temperatuur gedurende een voldoende tijd om de bolvormige schil de vereiste porositeit te geven. De porositeit van de schil moet voldoende zijn om de sorptie mogelijk te maken van waterstofisotopen uit een gasmengsel na activering van het niet-verdampbare vangmateriaal, terwijl toch het ontsnappen van losse deeltjes van vangmateriaal als gevolg 55 van de sorptie van grote hoeveelheden waterstofisotopen wordt verhinderd.The sorbent pellet is prepared by mixing zirconium powder and the anti-sintering agent, placing the mixture in a spherical shape and heating under vacuum at 800-1200 ° C for several minutes. After cooling to room temperature, the sintered trap of trapping material is placed in a 50 second larger spherical shape, which is coated with the metal powder to form the shell. The second mold is then heated under vacuum at the same temperature for a sufficient time to give the spherical shell the required porosity. The porosity of the shell must be sufficient to allow the sorption of hydrogen isotopes from a gas mixture after activation of the non-evaporable capture material, while still preventing the escape of loose particles of capture material due to the sorption of large amounts of hydrogen isotopes.
Anderszins kan het vangpoedermengsel gewoon mechanisch worden samengeperst tot een samenhangende bolvorm en vervolgens in een bad van metaalpoeder, gemengd met een bindmiddel wordenAlternatively, the capture powder mixture can simply be mechanically compressed into a cohesive spherical shape and then mixed with a binder in a metal powder bath
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT2208782 | 1982-06-28 | ||
| IT22087/82A IT1157286B (en) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | PROCEDURE FOR ABSORBING HYDROGEN ISOTOPES AND RELATED ENCAPSULATED ABSORPTION PAD |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8302294A NL8302294A (en) | 1984-01-16 |
| NL193238B NL193238B (en) | 1998-12-01 |
| NL193238C true NL193238C (en) | 1999-04-02 |
Family
ID=11191308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8302294A NL193238C (en) | 1982-06-28 | 1983-06-28 | Pellet for the sorption of hydrogen isotope. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932947A (en) |
| DE (1) | DE3322637A1 (en) |
| FR (1) | FR2529097B1 (en) |
| GB (1) | GB2123805B (en) |
| IT (1) | IT1157286B (en) |
| NL (1) | NL193238C (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3425055C1 (en) * | 1984-07-07 | 1985-07-25 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Getter substance |
| IT1183682B (en) * | 1985-05-24 | 1987-10-22 | Getters Spa | CHEMICAL COMPRESSOR AND PURIFIER FOR HYDROGEN ISOTOPES |
| HU207398B (en) * | 1989-05-17 | 1993-03-29 | Tungsram Reszvenytarsasag | Getter composition for light sources |
| DE10305758A1 (en) * | 2003-02-11 | 2004-08-19 | Framatome Anp Gmbh | Piping system for nuclear power plant comprises flow damper arranged in inner chamber of number of pipeline segments |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB824091A (en) * | 1956-04-10 | 1959-11-25 | Sherritt Gordon Mines Ltd | Improvements in or relating to composite metal powder |
| GB1559828A (en) * | 1975-09-12 | 1980-01-30 | Rolls Royce | Fuel system for gas turbine engines |
| US4133426A (en) * | 1978-02-24 | 1979-01-09 | The International Nickel Company, Inc. | Hydride container |
| JPS5618521A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Nakajima Seisakusho | Pig breeding multiistage type container cage using common partition frame |
| GB2086362B (en) * | 1980-11-04 | 1984-11-28 | Atomic Energy Authority Uk | A system for absorbing and desorbing hydrogen and hydridable materials therefor |
| JPS58223601A (en) * | 1982-06-14 | 1983-12-26 | Daido Steel Co Ltd | Hydrogen storage element |
-
1982
- 1982-06-28 IT IT22087/82A patent/IT1157286B/en active
-
1983
- 1983-06-21 GB GB08316825A patent/GB2123805B/en not_active Expired
- 1983-06-23 DE DE19833322637 patent/DE3322637A1/en active Granted
- 1983-06-23 FR FR8310385A patent/FR2529097B1/en not_active Expired
- 1983-06-24 JP JP58113001A patent/JPS5932947A/en active Pending
- 1983-06-28 NL NL8302294A patent/NL193238C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2529097B1 (en) | 1987-12-31 |
| JPS5932947A (en) | 1984-02-22 |
| IT1157286B (en) | 1987-02-11 |
| IT8222087A0 (en) | 1982-06-28 |
| DE3322637C2 (en) | 1992-01-02 |
| GB2123805B (en) | 1985-12-24 |
| NL8302294A (en) | 1984-01-16 |
| GB8316825D0 (en) | 1983-07-27 |
| FR2529097A1 (en) | 1983-12-30 |
| DE3322637A1 (en) | 1984-01-05 |
| NL193238B (en) | 1998-12-01 |
| GB2123805A (en) | 1984-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6952151B2 (en) | Method for Producing 99Mo Radioisotope | |
| CA1300350C (en) | Active metal bed | |
| Ron et al. | Preparation and properties of porous metal hydride compacts | |
| JP2960799B2 (en) | Method for recovering tritium and deuterium from their oxides | |
| NL193238C (en) | Pellet for the sorption of hydrogen isotope. | |
| CA2841617A1 (en) | Process for producing tc-99m | |
| WO2018064572A1 (en) | Silver chloride waste form and apparatus | |
| GB2561034A (en) | Nuclear reactor assemblies, nuclear reactor target assemblies, and nuclear reactor methods | |
| US3969631A (en) | Gas production apparatus | |
| Nishikawa et al. | Sorption behavior of tritium to isotropic graphite | |
| Kalsi et al. | Studies on recovery of uranium from fluoride matrix employing sonochemistry | |
| EP2625695B1 (en) | Process for extracting cs-137 from an acidic solution | |
| CN112489847A (en) | Activated graphite volume reduction treatment method | |
| Heung | Developments in tritium storage and transportation at the Savannah River Site | |
| Peacock et al. | Melt-dilute treatment of spent nuclear fuel assemblies from research and test reactors | |
| Kanashenko et al. | Influence of radiation damage in graphite and beryllium materials on hydrogen retention | |
| JPH06214093A (en) | Method for prevention of sedimentation of radioactive cobalt at inside of water-contained container of water-cooled nuclear reactor | |
| Hickman | Tritium-related materials problems in fusion reactors | |
| JPH037916B2 (en) | ||
| JPH0411481B2 (en) | ||
| JPS61124894A (en) | Store of spent fuel and manufacture of said store | |
| JPH01313302A (en) | Method for absorbing and desorbing isotope of hydrogen | |
| NZ755979A (en) | Metal-molybdate and method for making the same | |
| JPS60128393A (en) | Purifier for furnace water of nuclear reactor | |
| Iniotakis et al. | The influence of dust on the hazard potential of a depressurization accident of a high temperature reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20030101 |