NL8302294A - PELLETS FOR THE SORPTION OF HYDROGEN ISOTOPE AND METHOD FOR THE USE THEREOF. - Google Patents
PELLETS FOR THE SORPTION OF HYDROGEN ISOTOPE AND METHOD FOR THE USE THEREOF. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8302294A NL8302294A NL8302294A NL8302294A NL8302294A NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A NL 8302294 A NL8302294 A NL 8302294A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- hydrogen
- shell
- tritium
- sorption
- evaporable
- 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- I i j VO 4901-1- I i j VO 4901
Pellets voor de sorptie van waterstofisotoop en werkwijze voor de toepassing daarvan.Pellets for the sorption of hydrogen isotope and method for the application thereof.
Er zi-jn talrijke gevallen, waarin het wenselijk of noodzakelijk is om grote hoeveelheden waterstof en/of isotopen daarvan uit een speciaal milieu te verwijderen. Het kan bijv. nodig zijn om waterstof uit een stroom aardgas te verwijderen, teneinde de waterstof te scheiden 5 van andere gascomponenten, zoals methaan of andere koolwaterstoffen.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.
Grote hoeveelheden gas worden dan bij grote gasstroomsnelheden behandeld. Voor het scheiden van de waterstof kan het gasmengsel over een bed van waterstof sorberend materiaal of niet-verdampbaar vangmateriaal worden geleid. Deze materialen zijn gewoonlijk inert ten opzichte van kool-10 waterstoffen, 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 15 te winnen zijn. Verlies van de deeltjes betekent verlies van de teruggewonnen waterstof. Ook is het welbekend,, dat ongecontroleerde zeer fijne metaaldeeltjes in de omgeving een explosiegevaar opleveren. Fijne metaal-hydridedeeltjes in de gasstroom hebben bovendien een slijpende werking en kunnen daardoor vernietiging van bepaalde componenten zoals kleppen 20 of pompen veroorzaken.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 on 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 hydride particles in the gas stream have an abrasive action and can therefore destroy certain components such as valves 20 or pumps.
Fusiereaktors vormen massa om in energie door lichte atomen met elkaar te verbinden. Er zijn talrijke verschillende kemfusiereakties mogelijk, maar slechts enkele zijn van praktische waarde voor de produk-tie van energie. Deze omvatten de isotopen van waterstof. Er zijn drie 25 isotopen van waterstof bekend, namelijk waterstof, deuterium en tritium.Fusion reactors convert mass into energy by connecting light atoms together. Numerous different nuclear fusion reactions are possible, but only a few are of practical value for energy production. These include the isotopes of hydrogen. Three isotopes of hydrogen are known, namely hydrogen, deuterium and tritium.
Voor het opwekken van energie moeten fusiereakties bij hoge temperaturen plaatsvinden. Het energieproduktieproces, dat bij de laagste temperatuur kan plaatsvinden en in de praktijk dus het gemakkelijkst is te verwezenlijken, is de combinatie van een deuteriumkem met een kern 30 van tritium.Fusion processes must be carried out 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 core of tritium.
44
De produkten zijn energierijk helium-4 ( He), de gewone isotoop van helium (die ook een alpha-deeltje wordt genoemd), en een meer energierijk vrij neutron. De heliumkem draagt ongeveer een vijfde van de totale vrijgekomen energie en het neutron draagt de overige vier vijfde.The products are energy-rich helium-4 (He), the normal isotope of helium (which is also called an alpha particle), and a more energy-rich free neutron. The helium core carries about one fifth of the total released energy and the neutron carries the other four fifths.
35 Deuterium kan gemakkelijk uit gewoon water worden geextraheerd.35 Deuterium can be easily extracted from plain water.
8302294 18 4 ' -2- * De oppervlaktewaters van de aarde bevatten naar schatting meer dan 10 ton deuterium, een nagenoeg onuitputtelijke bron. Het tritium kan op8302294 18 4 '-2- * Earth's surface waters are estimated to contain more than 10 tons of deuterium, an almost inexhaustible source. The tritium can be used
grote schaal worden bereid door verrijkt Li te bombarderen met 14 MeVbe widely prepared by bombarding enriched Li with 14 MeV
6 3 neutronen Li (η, α) H van een splijtingsreaktor.6 3 neutrons Li (η, α) H of a fission reactor.
5 Om energie aan de reaktor 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 bijv. kan worden benut voor het aandrijven van gebruikelijke turbines voor het opwekken van elektriciteit.5 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 can be used, for example, to drive conventional turbines to generate electricity.
10 De warmte kan op vele verschillende wijzen aan de "deken" worden onttrokken. De "deken" zelf kan bestaan uit een vloeibaar metaal, dat continu door een warmteuitwisselaar wordt gecirculeerd en daarna naar het "deken" milieu wordt teruggevoerd. Ongelukkigerwijze omvat dit het pompen van het vloeibare metaal door sterke magnetische velden en 15 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 edel gas zoals helium.10 The heat can be extracted from the "blanket" in many different 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 involves pumping the liquid metal through strong magnetic fields and complex geometric structures. Alternatively, 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 reaktor benodigde tritium duur is, kan de "deken" zelf als bron voor tritium worden gebruikt.Since the tritium required as fuel for the reactor is expensive, the "blanket" itself can be used as a source of tritium.
20 Wanneer de "deken" lithium is of een legering van lithium met andere elementen zoals waterstof, deuterium, lood of lood en aluminium of andere 'verbindingen op basis van lithium, zoals Li^SiO^, dan produceert het lithium van het "deken" materiaal tritium, wanneer het wordt bestraald met neutronen, afkomstig van de fusiereaktie.When the "blanket" is lithium or an alloy of lithium with other elements such as hydrogen, deuterium, lead or lead and aluminum or other lithium-based compounds such as Li 2 SiO 2, the lithium of the "blanket" produces material tritium, when it is irradiated with neutrons, from the fusion reaction.
25 Alhoewel in de hierna volgende beschrijving herhaaldelijk naar tritium zal worden verwezen, is het duidelijk, dat enige hoeveelheid waterstof en deuterium in de "deken" zal worden gevormd door (nf p)-en (n, d)-reakties, en deze zullen zich op analoge wijze gedragen als tritium.Although reference will be made repeatedly to tritium in the following description, it is understood that some amount of hydrogen and deuterium in the "blanket" will be formed by (nf p) and (n, d) reactions, and these will behave analogously like tritium.
30 Tritium heeft slechts een geringe oplosbaarheid in het "deken" ma teriaal en gaat daardoor snel beginnen met uit het vaste of vloeibare kweekmateriaal te diffunderen, waardoor een hoge partiele druk aan tritium gas ontstaat en aanzienlijke moeilijkheden optreden om het tritium in bedwang te houden, vooral wanneer het koelmiddel een vloeibaar kweek- 35 materiaal is. Een deel van deze moeilijkheden kan worden verminderd door een kweekmateriaal op basis van lithium in de vaste vorm alleen maar als 8302294 t * -3- kweekmateriaal te gebruiken en een edel gas 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 therefore starts to diffuse rapidly from the solid or liquid culture material, creating a high partial pressure of tritium gas and considerable difficulties in containing the tritium, especially when the coolant is a liquid culture material. Some of these difficulties can be alleviated by using a solid lithium-based culture material only as 8302294 t * -3- culture material and using a noble gas as a coolant or flushing gas to drain the tritium as it becomes formed.
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 coolant or purge gas.
5 Het mengsel van tritium en edel gas 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 gesorteerd. Aangezien de hoeveelheden tritium, waar het om gaat, evenwel groot zijn, kan het vangpoeder gemakkelijk bros worden en uiteen vallen 10 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 15 vangpoeder met het lithiumkweekmateriaal te mengen, omdat dan hetzelfde verpoederingseffekt en de daaruit voortvloeiende gevaren 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 mixture of tritium and noble gas can be passed through a purification chamber containing powdered trapping material only to sorb the tritium, since the noble gas is inert and not sorted. However, since the amounts of tritium involved are large, the trapping powder 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 using complicated and expensive processes.
20 Er is voorgesteld om het niet-verdampbare vangpoeder te plaatsen in bakken tussen platte poreuse steunplaten, maar dit leidt tot een niet-continue werkwijze, aangezien de gasstroom periodiek moet worden gestopt om de bakken te verwijderen.It has been proposed to place the non-evaporable capture powder in trays between flat porous support plates, but this leads to a discontinuous process since the gas flow must be stopped periodically to remove the trays.
Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om een 25 pellet voor de sorptie van waterstofisotoop 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 water-stofisotopen in een gasstroom.It is therefore an object of the present invention to provide a hydrogen isotope sorption pellet 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 .
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen 30 van een pellet voor de sorptie van tritium en een methode voor het winnen van tritium bij een fusiereaktortechnologie vrij van een of meer van de ’nadelen van eerdere vanginrichtingen of methoden voor het winnen van tritium.Another object of the present invention is to provide a pellet for tritium sorption and a tritium recovery method in a fusion reactor technology free from any of the drawbacks of previous tritium recovery devices or methods.
Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen 35 van een pellet voor de sorptie van tritium en een methode voor het winnen van tritium uit een als koelmiddel toegepast edel gas of spoelgas 8302294 0 Λ> -4- van een fusiereaktorkweek"deken".Yet 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 rinse gas used as a coolant from a fusion reactor culture "blanket" .
Deze en andere doelstellingen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen aan de deskundige duidelijk worden aan de hand van de hierna volgende uitvoerige beschrijving en van de tekening, waarin: 5 figuur 1 een schematisch aanzicht is in dwarsdoorsnede van een pellet voor het sorteren van waterstofisotopen volgens de onderhavige uitvinding, figuur 2 een schematisch aanzicht is in dwarsdoorsnede van een zuiveringsinrichting met edelgas, waarbij waterstofisotoop sorterende 10 pelletsvolgens de onderhavige uitvinding worden toegepast voor het verwijderen van waterstofisotopen uit een edel gas of een spoelgas van een fusiereaktorkweek"deken",en figuur 3 een schendiische weergave is van een werkwijze voor het verwijderen van waterstof uit een waterstofrijke zone.These and other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description and the drawing, in which: Figure 1 is a schematic cross sectional view of a pellet for sorting hydrogen isotopes according to the present invention, Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a noble gas purifier using hydrogen isotope sorting 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 representation of a method of removing hydrogen from a hydrogen-rich zone.
15 De onderhavige uitvinding verschaft een pellet voor de sorptie van waterstofisotoop, die een schil heeft van poreus gesinterd metaal-poeder, die een niet-verdampbare vangmateriaal omsluit, waarbij tenminste een deel van het vangmateriaal bestaat uit een poedervormig vangmetaal.The present invention provides a hydrogen isotope sorption pellet having a shell of porous sintered metal powder enclosing a non-evaporable capture material, at least a portion of the capture material consisting of a powdered capture metal.
De porositeit van de metaalschil is voldoende om sorptie van waterstof-20 isotopen na activering van het niet-verdampbare vangmateriaal mogelijk te maken, terwijl toch wordt verhinderd, dat losse deeltjes van vangmateriaal kunnen ontsnappen.The porosity of the metal shell is sufficient to allow sorption of hydrogen isotopes after activation of the non-evaporable capture material, while still preventing loose particles of capture material from escaping.
Elke sorptiepellet voor waterstofisotoop omvat bij voorkeur een in hoofdzaak bolvormige schil van poreus metaal, die een niet-verdamp-25' baar vangmateriaal omhult. De poreuse metalen schil kan op geschikte wijze worden gevormd door partieel sinteren van een metaalpoeder, dat rond het vangmateriaal is aangebracht. Ieder metaal kan worden gebruikt, dat bestand is tegen de werkomstandigheden en beschikbaar is in poeder-vorm en dat een samenhangende poreuse massa vormt bij verhitting op een 30 voldoende lage temperatuur om geen beschadiging van het niet-verdampbare vangmateriaal te veroorzaken. Geschikt zijn o.a. staal, ijzer, nikkel en cobalt. Een bij voorkeur toegepaste metaal is roestvrij staal. Een ander bij voorkeur toegepaste metaal is nikkel, omdat dit magnetisch is en zijn magnetische eigenschappen kunnen worden benut bij het hanteren van 35 de pellets. Het metaalpoeder kan iedere diameter hebben, die geschikt is voor het vormen van een poreuse schil en die diameter kan op geschikte 8302294 -5- wijze van 5-200^um bedragen, en bedraagt bij voorkeur van 40 tot 120^,um. Bij kleinere diameters is het moeilijker om het partiele sinterproces te regelen en bestaat de kans, dat de schil onvoldoende poreus is om een goede doorgang van waterstofisotopen naar het vangmateriaal te la-5 ten plaatsvinden. Bij grotere diameters is de porositeit zodanig, dat deeltjes van vangmateriaal door de schil kunnen ontsnappen.Each hydrogen isotope sorbent pellet preferably comprises a substantially spherical porous metal shell enclosing a non-vaporizable trapping material. The porous metal shell can be suitably formed by partial sintering of a metal powder placed around the capture material. Any metal can be used which is resistant to the working conditions and is available in powder form and which forms a cohesive porous mass when heated at a sufficiently low temperature so as not to cause damage to the non-evaporable capture material. Suitable include steel, iron, nickel and cobalt. A preferred metal is stainless steel. Another preferred metal is nickel because it is magnetic and its magnetic properties can be exploited when handling the pellets. The metal powder may have any diameter suitable for forming a porous shell and that diameter may suitably be from 5-200 µm, preferably from 40 to 120 µm. With smaller diameters it is more difficult to control the partial sintering process and the shell may be insufficiently porous to allow proper passage of hydrogen isotopes to the capture material. With larger diameters, the porosity 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 0,3 en 1,5 cm, terwijl de schildikte ongeveer 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 about 0.5-2 mm.
10 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, zircoon, tantaal of niobium evenals legeringen en/of mengsels van twee of meer van de hierboven genoemde metalen, die het sorptievermogen niet wezenlijk verminderen. De 15 bij voorkeur toegepaste niet-verdampbare vangmaterialen zijn die, welke een gesinterd mengsel omvatten van poedervormig zircoon of titaan en een middel om sinteren tegen te gaan. Het zircoon of titaan is aanwezig als een fijn poeder, dat passeert door een zeef met 79 rnazen/cm en bij voorkeur door een zeef met 158 mazen/cm. Het middel om sinteren 20 tegen te gaan kan worden gekozen uit de groep, gevormd door C, Zr-Al-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, zircon, tantalum or niobium as well as alloys and / or mixtures of two or more of the above said metals, which do not substantially reduce the sorption capacity. The preferred non-evaporable scavengers are those comprising a sintered mixture of powdered zirconium or titanium and an anti-sintering agent. The zircon or titanium is present as a fine powder passing through a 79 mesh / cm screen and preferably through a 158 mesh / cm screen. The sintering inhibitor 20 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 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.
25 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 zircoon- 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 zircon or titanium particles.
Bij bedrijf worden de sorterende pellets geplaatst in de gas-30 stroom, die de te winnen waterstofisotoop bevatten. Dit kan bijv. een stroom aardgas zijn, die waterstof bevat of kan het als koelmiddel gebruikte edelgas of het spoelgas zijn van een fusiereaktorkweek"deken".In operation, the sorting pellets are placed in the gas stream containing the hydrogen isotope to be recovered. This can be, for example, a stream of natural gas containing hydrogen or the noble gas used as a coolant or the purge gas of a fusion reactor culture "blanket".
Zij kunnen worden geactiveerd door bijv. inductieverwarming, voorafgaand aan het inbrengen in de gasstroom of, wanneer het vangmateriaal bij lage 35 temperaturen kan worden geactiveerd, kan de temperatuur van het gas voldoende zijn om een activering te veroorzaken en de sorptie van waterstof 8302294 V * -6- * isotoop te doen plaatsvinden.They can be activated by eg 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 may be sufficient to cause activation and sorption of hydrogen 8302294 V * -6- * isotope to take place.
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 sorterende pellets kunnen derhalve worden gebruikt voor iedere 5 toepassing, waarbij grote hoeveelheden waterstof en/of isotopen daarvan moeten worden gesorteerd en de vorming van fijne vangmetaaldeeltjes en het vrijkomen daarvan in een gasstroom gevaarlijk zou kunnen zijn.The sorting pellets can therefore be used for any application, in which large amounts of hydrogen and / or isotopes thereof must be sorted and the formation of fine capture metal particles and their release in a gas stream could be dangerous.
De waterstof, die bruikbaar is bij de onderhavige uitvinding omvat al de isotopen van waterstof en kan Hj, , T£, HD, HT of DT zijn.The hydrogen useful in the present invention includes all the isotopes of hydrogen and may be H 1, T 1, HD, HT or DT.
10 De uitvinding is vooral bruikbaar bij zware waterstof, waarmee deuterium en/of tritium wordt bedoeld.The invention is especially useful in 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 in hoofdzaak bolvormige schil 12 heeft van een poreus gesinterd 15 metaalpoeder, bij voorkeur poeder van roestvrij staal met een deeltjesgrootte tussen 5 en 200^um en bij voorkeur tussen 40 en 120^um. 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 20 zircoon en een antisintermiddel, dat kan zijn gekozen uit de groep, gevormd door C, een Zr-Al-legering en bij voorkeur een 84% Zr- 16% Al (in gewicht) legering of een Ti-V-Fe-legering of een Zr-V-Fe-legering en bij voorkeur een legering, waarvan de samenstelling in gewichts-procent, wanneer die wordt uitgezet in een temair samenstellingsdiagram 25 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 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 substantially 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 20 zircon and an anti-sintering agent, which may be selected from the group consisting of C, a Zr-Al alloy and preferably an 84% Zr-16% Al (by weight) alloy or a Ti-V-Fe alloy or a Zr-V-Fe alloy and preferably an alloy, the composition of which is in percent by weight when plotted in a temar composition diagram 25 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 ii) 45% Zr - 20% V - 35% Fe iii) 45% Zr - 50% V - 5% Fe.
30 De sorterende pellet wordt bereid door zircoonpoeder en het anti sintermiddel met elkaar te mengen, het mengsel in een bolvormige vorm te plaatsen en ander vacuum gedurende een aantal minuten te verhitten bij ongeveer 800-1200°C. Na koelen op kamertemperatuur wordt de gesinterde bol van vangmateriaal in een tweede grotere bolvormige vorm ge-35 bracht, die is bekleed met het metaalpoeder voor het vormen van de schil.The sorting pellet is prepared by mixing zircon powder and the anti-sintering agent, placing the mixture in a spherical shape, and heating other vacuum for several minutes at about 800-1200 ° C. After cooling to room temperature, the sintered bulb of trapping material is placed in a second larger spherical shape, which is coated with the metal powder to form the shell.
De tweede vorm wordt dan onder vacuum verhit bij ongeveer dezelfde tem- 8302294 - ., -7- * c peratuur gedurende een voldoende tijd om aan 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, ter-5 wijl toch het ontsnappen van losse deeltjes van vangmateriaal als gevolg van de sorptie van grote hoeveelheden waterstofisotopen wordt verhinderd.The second mold is then heated under vacuum at about the same temperature for a sufficient time to impart the required porosity to the spherical shell. 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 the escape of loose particles of capture material due to the sorption of large amounts of hydrogen isotopes prevented.
Anderszins kan het vangpoedermengsel gewoon mechanisch worden samengeperst tot een samenhangende bolvorm en vervolgens in een bad 10 van metaalpoeder, gemengd met een bindmiddel worden gedompeld ter vorming van een schil. Deze pellet wordt dan onder vacuum verhit om gelijktijdige sintering van het vangmateriaal en van de schil te veroorzaken.Alternatively, the capture powder mixture can simply be mechanically compressed into a cohesive spherical shape and then dipped into a metal powder bath 10 mixed with a binder to form a shell. This pellet is then heated under vacuum to cause simultaneous sintering of the capture material and the shell.
In figuur 2 is een zuiveringsinrichting voor edel gas 16 getoond .15 voor het verwijderen van tritium uit helium in een fusiereaktor. De zuiveringsinrichting voor edel gas 16 omvat een gastoevoer 18, die is bevestigd aan een kamer 20 voor de sorptie van tritium, en een gasafvoer 22. Een toevoertrechter 24, die pellets 26, 26* enz., identiek aan het pellet 10 bevat voor de sorptie van tritium, is eveneens met de sorptie-20 kamer 20 verbonden door middel van een niet metalen pijp 25 en twee kleppen 30 en 32. Een inductieverhittingswikkeling 34 omringt de pijp 25. Een afvoer 36 voor de tritiumsorberende pellet is eveneens voorzien van twee kleppen 38 en 40.Figure 2 shows a noble gas purifier 16.15 for removing tritium from helium in a fusion reactor. The noble gas purifier 16 comprises a gas supply 18, which is attached to a tritium sorption chamber 20, and a gas discharge 22. A feed funnel 24, which contains pellets 26, 26 *, etc., identical to the pellet 10 for the sorption of tritium, is also connected to the sorption chamber 20 by means of a non-metal pipe 25 and two valves 30 and 32. An induction heating coil 34 surrounds the pipe 25. A discharge 36 for the tritium absorbing pellet is also provided with two valves 38 and 40.
Door een geschikte bediening van de kleppen 30, 32, 38, 40 laat 25 men de tritiumsorberende pellet door de sorptiekamer 20 passeren. Door draadgazen 42 en 44 wordt verhinderd,dat de pellets resp. in de gas-toevoer 18 en de gasafvoer 22 belanden. Heet helium, afkomstig van de reaktor"deken", gemengd met tritium wordt door de sorptiekamer 20 gevoerd en het tritium komt in contact met de tritiumsorberende pellets, 30 waarbij het wordt gesorbeerd. Wanneer de temperatuur van het helium onvoldoende is om het vangmateriaal van de tritiumsorberende pellets te activeren, dan kan de inductieverhittingswikkeling 34 worden gebruikt om het materiaal te activeren tijdens het passeren van de pellets door de niet-metalen pijp 28, voordat zij in de sorptiekamer 20 binnentreden.The tritium-absorbing pellet is passed through the sorption chamber 20 by suitable operation of the valves 30, 32, 38, 40. Wire meshes 42 and 44 prevent the pellets resp. end up in the gas supply 18 and the gas discharge 22. Hot helium from the reactor "blanket" mixed with tritium is passed through the sorption chamber 20 and the tritium comes into contact with the tritium absorbing pellets while being sorbed. When the temperature of the helium is insufficient to activate the trapping material of the tritium absorbing pellets, the induction heating coil 34 can be used to activate the material as the pellets pass through the non-metal pipe 28 before they enter the sorption chamber 20 enter.
35 Na het verwijderen van de pellets uit de sorptiekamer, kunnen zij veilig worden gehanteerd zonder verlies van vangmateriaaldeeltjes en kunnen zij 8302294 -8- onder vacuum worden verhit, teneinde het gesorteerde tritium te winnen.After removing the pellets from the sorption chamber, they can be handled safely without loss of trapping material and they can be heated under vacuum to recover the sorted tritium.
In figuur 3 is een schematische weergave 300 getoond van een werkwijze, waarbij pellets volgens de onderhavige uitvinding worden gebruikt voor het verwijderen van de waterstof uit een waterstofrijke 5 zone 302. Een bron 304 van pellets volgens de onderhavige uitvinding wordt voorzien en verbonden met de waterstofrijke zone 302 door middel van een geschikt verbindingsmiddel 306, dat op geschikte wijze is aangepast, teneinde een continue stroom van pellets te laten passeren in de waterstofrijke zone 302. De pellets komen in contact met de water-10 stof, aanwezig in de waterstof rijke zone, waar zij de waterstof sorteren. De pellets worden uit de waterstofrijke zone 302 verwijderd door middel van een tweede verbindingsmiddel 308, dat leidt, naar een pellet-verzamelaar 310. De pellets kunnen vervolgens worden verhit, teneinde de waterstof te verwijderen.Figure 3 shows a schematic representation 300 of a method in which pellets of the present invention are used to remove the hydrogen from a hydrogen rich zone 302. A source 304 of pellets of the present invention is provided and connected to the hydrogen rich zone 302 by means of a suitable connector 306, which is suitably adapted to allow a continuous flow of pellets to pass into the hydrogen-rich zone 302. The pellets come into contact with the hydrogen present in the hydrogen-rich zone. , where they sort the hydrogen. The pellets are removed from the hydrogen rich zone 302 by a second connector 308 leading to a pellet collector 310. The pellets can then be heated to remove the hydrogen.
15 De waterstofrijke zone kan een edel gas zijn, dat is verontreinigd met zware waterstof, waarbij waterstof rijk ieder percentage zware waterstof betekent, waarvan gewenst is, dat het uit het edel gas wordt verwijderd.The hydrogen rich zone may be a noble gas contaminated with heavy hydrogen, hydrogen rich meaning any percentage of heavy hydrogen which is desired to be removed from the noble gas.
Alhoewel de uitvinding uitvoerig is beschreven onder verwijzing 20 naar bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen, kunnen variaties en modificaties worden aangebracht binnen de omvang en de geest van de onderhavige uitvinding als beschreven en gedefinieerd in de hierna volgende conclusies.Although the invention has been described in detail with reference to certain preferred embodiments, variations and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention as described and defined in the following claims.
25 830229425 8302294
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT22087/82A IT1157286B (en) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | PROCEDURE FOR ABSORBING HYDROGEN ISOTOPES AND RELATED ENCAPSULATED ABSORPTION PAD |
IT2208782 | 1982-06-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8302294A true NL8302294A (en) | 1984-01-16 |
NL193238B NL193238B (en) | 1998-12-01 |
NL193238C 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 |
---|---|
NL193238B (en) | 1998-12-01 |
GB8316825D0 (en) | 1983-07-27 |
IT8222087A0 (en) | 1982-06-28 |
FR2529097A1 (en) | 1983-12-30 |
FR2529097B1 (en) | 1987-12-31 |
IT1157286B (en) | 1987-02-11 |
DE3322637C2 (en) | 1992-01-02 |
GB2123805B (en) | 1985-12-24 |
DE3322637A1 (en) | 1984-01-05 |
GB2123805A (en) | 1984-02-08 |
JPS5932947A (en) | 1984-02-22 |
NL193238C (en) | 1999-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6952151B2 (en) | Method for Producing 99Mo Radioisotope | |
EP2368252B1 (en) | Method for producing energy and apparatus therefor | |
CA1300350C (en) | Active metal bed | |
EP2956944A2 (en) | Nuclear reactor target assemblies, nuclear reactor configurations, and methods for producing isotopes, modifying materials within target material, and/or characterizing material within a target material | |
JP2960799B2 (en) | Method for recovering tritium and deuterium from their oxides | |
JP2014139559A (en) | Methods of fabricating metallic fuel from surplus plutonium | |
CN108780666A (en) | Radioactive nuclear reactor system can be eliminated | |
CA2841617A1 (en) | Process for producing tc-99m | |
NL193238C (en) | Pellet for the sorption of hydrogen isotope. | |
Aardaneh et al. | Ga 2 O for target, solvent extraction for radiochemical separation and SnO 2 for the preparation of a 68 Ge/68 Ga generator | |
WO2018064572A1 (en) | Silver chloride waste form and apparatus | |
US3969631A (en) | Gas production apparatus | |
Kalsi et al. | Studies on recovery of uranium from fluoride matrix employing sonochemistry | |
CN112489847A (en) | Activated graphite volume reduction treatment method | |
CA2813598C (en) | Process for extracting cs-137 from an acidic solution | |
Pasqualini et al. | Semi-homogeneous Reactor for 99 Mo Production: Conceptual Design | |
Peacock et al. | Melt-dilute treatment of spent nuclear fuel assemblies from research and test reactors | |
Popa-Simil et al. | Nano-structures materials for Energy Direct Conversion and Fuel Breeding | |
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 | |
Nelson et al. | Enhanced filtration, July--September 1975 progress report. Project No. 3026 | |
JPH01313302A (en) | Method for absorbing and desorbing isotope of hydrogen | |
Iniotakis et al. | The influence of dust on the hazard potential of a depressurization accident of a high temperature reactor | |
JPH037916B2 (en) | ||
JPS6193994A (en) | Device for removing impurity in liquid metal |
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 |