WO2016158549A1 - 重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法 - Google Patents

重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法 Download PDF

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semi
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金子　克美
高城　壽雄
村田　克之
竜祐 二村
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国立大学法人信州大学
株式会社寿通商
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing deuterium-reduced water in which the amount of heavy water or semi-heavy water is reduced from general water.
  • the present invention also relates to a method for separating heavy water and semi-heavy water from light water, and a method for producing deuterium-enriched water containing a large amount of heavy water and semi-heavy water.
  • H 2 O light water
  • D 2 O heavy water
  • DHO distaloheavy water
  • the concentration of heavy water and semi-heavy water contained in water in nature varies depending on the location where it is collected, but it is about 150 ppm on flat ground, most of which is semi-heavy water.
  • the amount of heavy water and semi-heavy water contained in the human body is as small as 95 ppm of body weight for an adult with a body weight of 60 kg, for example.
  • Patent Document 1 As a general method for producing deuterium-reduced water from water, a conventional technique uses a slight difference in physical properties between hydrogen and deuterium to repeat distillation (Patent Document 1) or a water electrolysis method. The deuterium reduction water was manufactured by the method (patent document 2) by this.
  • This invention is made
  • a first invention is a method for producing deuterium-reduced water by removing heavy water and semi-heavy water from water, wherein the relative pressure of water vapor around a predetermined adsorbent adsorbing water vapor is reduced, and light water is produced.
  • a desorption step of recovering water vapor desorbed from the adsorbent during a time period in which desorption rate> heavy water and semi-heavy water is desorbed is provided.
  • the above method can also be used when water containing a large amount of heavy water or semi-heavy water is recovered and used.
  • a second invention is a method for producing deuterium-reduced water by removing heavy water and semi-heavy water from water, reducing the relative pressure of water vapor around a predetermined adsorbent adsorbed with water vapor, It is characterized by having a desorption step of recovering water vapor desorbed from the adsorbent only during a time period in which desorption rate> heavy water and semi-heavy water desorption rate.
  • a third invention is a method for removing heavy water and semi-heavy water from water to produce deuterium-reduced water, wherein two or more predetermined adsorbents are arranged in series in advance and the upstream side where water vapor is adsorbed
  • the upstream where the relative pressure of the water vapor around the adsorbent is reduced and the water vapor desorbed from the adsorbent on the upstream side is recovered during a time zone in which the desorption rate of light water> the desorption rate of heavy water and semi-heavy water Side desorption step, and after the recovered water vapor is adsorbed to the adsorbent material on the downstream side, the relative pressure of water vapor around the adsorbent material on the downstream side is decreased, and the desorption rate of light water> heavy water and semi-heavy water
  • a downstream desorption step for recovering water vapor desorbed from the adsorbent on the downstream side during a time period that is a desorption rate of the above.
  • step of recovering water vapor in the upstream desorption step and the step of adsorbing the recovered water vapor to the downstream adsorbent in the downstream desorption step may be performed in parallel.
  • the above method can also be used when water containing a large amount of heavy water or semi-heavy water is recovered and used.
  • the fourth invention is a method for producing deuterium-reduced water by removing heavy water and semi-heavy water from water, supplying water vapor to a predetermined adsorbent, light water adsorption rate> heavy water and semi-heavy water adsorption rate During the period of time, it is characterized by having an adsorption step of adsorbing water vapor to the adsorbent and recovering water vapor from the adsorbent.
  • the above method can also be used when water containing a large amount of heavy water or semi-heavy water is recovered and used.
  • 5th invention is the method of isolate
  • a sixth invention is a method for separating water into light water, heavy water, and semi-heavy water, wherein water vapor is supplied to a predetermined adsorbent, and a time zone in which light water adsorption rate> heavy water and semi-heavy water adsorption rate is satisfied. During this time, water vapor is adsorbed on the adsorbent.
  • a seventh invention is a method for producing deuterium-enriched water by removing light water from water, wherein the desorption rate of light water is reduced by reducing the relative pressure of water vapor around a predetermined adsorbent adsorbed with water vapor. > After the desorption step of desorbing water vapor from the adsorbent during a time period that is a desorption rate of heavy water and semi-heavy water, water remaining in the adsorbent is recovered.
  • the eighth invention is a method for producing light deuterium concentrated water by removing light water from water, supplying water vapor to a predetermined adsorbent, and the time when light water adsorption rate> heavy water and semi-heavy water adsorption rate.
  • the band after the adsorption step of adsorbing water vapor on the adsorbent, water vapor that is not adsorbed on the adsorbent is recovered.
  • the apparatus is simpler and shorter than before.
  • Deuterium-reduced water can be easily produced in time. Further, since the water remaining in the adsorbent contains a large amount of heavy water or semi-heavy water, it can be used.
  • the second invention heavy water and semi-heavy water are removed from water to produce deuterium-reduced water, the relative pressure of water vapor around a predetermined adsorbent adsorbing water vapor is reduced,
  • the desorption step of recovering water vapor desorbed from the adsorbent only during a time period in which the desorption rate of light water> the desorption rate of heavy water and semi-heavy water the deuterium-reduced water with a lower concentration can be obtained. Can be manufactured. Further, since the water remaining in the adsorbent contains a large amount of heavy water or semi-heavy water, it can be used.
  • heavy water and semi-heavy water are removed from water to produce deuterium-reduced water, upstream of two or more predetermined adsorbents arranged in series and adsorbing water vapor.
  • the relative pressure of the water vapor around the adsorbent on the side is reduced, and the water vapor desorbed from the adsorbent on the upstream side is recovered during the time zone where the desorption rate of light water> the desorption rate of heavy water and semi-heavy water
  • An upstream desorption step and after the recovered water vapor is adsorbed on the downstream adsorbent, the relative pressure of the water vapor around the adsorbent on the downstream side is decreased, and the desorption rate of light water> heavy water and
  • the deuterium-reduced water further reduces the deuterium concentration by having a downstream desorption step for recovering water vapor desorbed from the adsorbent on the downstream side during a time period that is a deuterium desorption rate.
  • heavy water and semi-heavy water are removed from water to produce deuterium-reduced water, water vapor is supplied to a predetermined adsorbent, and the adsorption rate of light water> heavy water and semi-heavy water.
  • the relative pressure of the water vapor around the predetermined adsorbent adsorbing the water vapor is reduced, and during the time period in which the desorption rate of light water> the desorption rate of heavy water and semi-heavy water,
  • desorbing water vapor from the adsorbent it is possible to separate heavy water and semi-heavy water from light water easily and at low cost with a simpler apparatus than in the past.
  • the sixth invention by supplying water vapor to a predetermined adsorbent and adsorbing water vapor to the adsorbent during a time period in which light water adsorption rate> heavy water and semi-heavy water adsorption rate, Compared with light water, heavy water and semi-heavy water can be easily separated at low cost with a simpler apparatus.
  • the relative pressure of water vapor around a predetermined adsorbent adsorbing water vapor is decreased, and the adsorption is performed during a time period in which light water desorption rate> heavy water and semi-heavy water desorption rate.
  • the eighth invention after the adsorption step of supplying water vapor to the predetermined adsorbent material and adsorbing water vapor to the adsorbent material for a time zone in which light water adsorption rate> heavy water and semi-heavy water adsorption rate, By collecting water vapor that is not adsorbed on the adsorbent, deuterium-enriched water can be easily produced at low cost with a simpler apparatus than in the past.
  • the present invention utilizes the fact that light water has a higher initial adsorption rate and desorption rate than heavy water and semi-heavy water for a given adsorbent.
  • helium gas is used as a water vapor carrier.
  • the type of carrier is not limited as long as it is a gas that can be used as a water vapor carrier.
  • helium gas is discharged into the water 2 to recover the gas that has floated.
  • the helium gas is passed through an empty test tube 3 to drop excess water droplets and collect the gas again. Thereby, helium gas containing water vapor can be obtained.
  • the humidity of the mixed gas (relative pressure of water vapor) can be controlled.
  • the adsorption rate and desorption rate of light water and heavy water with respect to the adsorbent are measured by changing the humidity of the mixed gas through the mixed gas through the pipe in which 35.5 mg of the adsorbent 4 is arranged.
  • the supply speed of the mixed gas is set so that the total of helium gas containing water vapor and dry nitrogen gas is 50 ml / min. Further, the entire measuring apparatus 1 is kept at 15 ° C.
  • Examples of the adsorbent 4 include carbon-based adsorbents such as activated carbon, activated carbon fibers, and carbon nanotubes, and inorganic porous bodies such as silica gel and zeolite.
  • carbon-based adsorbents such as activated carbon, activated carbon fibers, and carbon nanotubes
  • inorganic porous bodies such as silica gel and zeolite.
  • materials of AlPO-type zeolite such as AQSOA (registered trademark) and ALPO-5 are excellent in adsorption performance, and activated carbon is low in cost.
  • activated carbon Adol Co., Ltd. activated carbon fiber “A-20”
  • the mixing ratio of the mixed gas is adjusted, and a mixed gas having a humidity of 40% is supplied to the adsorbent 4 for a certain period of time.
  • a gas mixture having a humidity of 90% was supplied to the adsorbent 4, and the respective adsorption rates were measured from changes in the amounts of light water and heavy water in the mixed gas recovered downstream of the adsorbent.
  • the graph of FIG. 2 shows the result. As shown in FIG. 2, during about 10 minutes from the start of supplying the mixed gas having a humidity of 90% (0 minutes), the light water adsorption rate is very high and significantly exceeds the heavy water adsorption rate.
  • the light water adsorption rate is moderate and exceeds the heavy water adsorption rate. After 220 minutes, the light water adsorption rate decreases rapidly and falls below the heavy water adsorption rate. Light water reaches equilibrium in approximately 230 minutes, and heavy water reaches equilibrium in approximately 290 minutes. In addition, it is thought that the adsorption speed of semi-heavy water is a value obtained by averaging light water and heavy water.
  • the mixing ratio of the mixed gas is adjusted, a mixed gas having a humidity of 90% is supplied to the adsorbent 4 for a certain period of time, and water vapor is adsorbed on the adsorbent 4.
  • a mixed gas having a humidity of 40% was supplied to the adsorbent 4, and the respective desorption rates were measured from changes in the amount of light water and heavy water in the mixed gas recovered downstream of the adsorbent.
  • the graph of FIG. 3 shows the result. In the graph of FIG. 3, since the vertical axis represents the adsorption / desorption rate, the larger the negative value on the vertical axis, the higher the desorption rate. As shown in FIG.
  • the desorption rate of light water is very high and substantially exceeds the desorption rate of heavy water for about 10 minutes from the start of supply of the mixed gas with a humidity of 40% (0 minutes). Between 10 and 200 minutes, the desorption rate of light water is moderate and exceeds the desorption rate of heavy water, but the difference is slight. After 200 minutes, the desorption rate of light water decreases rapidly and falls below the desorption rate of heavy water. Light water reaches equilibrium in approximately 220 minutes, and heavy water reaches equilibrium in approximately 250 minutes. In addition, it is thought that the desorption rate of semi-heavy water is also an average value of light water and heavy water.
  • the first embodiment is characterized in that heavy water-reduced water is obtained using the first 10 minutes having a high desorption rate.
  • an adsorbent made of activated carbon (not shown) is disposed inside the adsorption tower 5 used in the first embodiment.
  • the adsorption tower 5 is formed with an inlet 6 for water vapor or dry air, a vent 7 for deuterium-reduced water, and a recovery 8.
  • Valves V1, V2, and V3 are disposed at the inlet port 6, the vent port 7, and the recovery port 8, respectively.
  • the valve V1 and the valve V2 are opened while the valve V3 is closed, and water vapor is caused to flow from the introduction port 6 to the adsorption tower 5 to adsorb the water vapor to the adsorbent 4 until it is saturated.
  • water vapor is desorbed from the adsorbent 4.
  • the relative pressure adsorption equilibrium pressure / saturated water vapor pressure
  • the relative pressure such as reducing the pressure, flowing a dry gas, or increasing the temperature can be considered. For example, in the embodiment shown in FIG.
  • the valve V2 is closed and the valves V1 and V3 are opened. Dry air having a humidity of 0% is supplied from the inlet 6 for 10 minutes, and water vapor is recovered from the recovery port 8.
  • the relative pressure of water vapor (adsorption equilibrium pressure / saturated water vapor pressure) supplied to the adsorption tower in the adsorption step is 0.9, and the relative pressure of dry air supplied in the desorption step is 0.4. Met.
  • the conditions such as the numerical value of the relative pressure in each process are not limited to the above embodiment, and may vary depending on other conditions such as the type of adsorbent.
  • the average desorption rate of light water is 0.53 mmol / min
  • the average desorption rate of half-heavy water is 0.47 mmol / min as calculated
  • the average desorption rate of heavy water is 0.42 mmol / min. It becomes.
  • 74 mg of water vapor can be recovered from the recovery port 8 per 1 g of water vapor adsorbed on the adsorbent.
  • the deuterium concentration (concentration of heavy water and semi-heavy water) of the general water vapor supplied to the adsorption tower is 150 ppm
  • the deuterium concentration of the water vapor recovered from the recovery port 8 has decreased to 135 ppm.
  • the water vapor remaining in the adsorption tower can be removed from the vent port 7.
  • deuterium-reduced water (water vapor) with a reduced deuterium concentration can be efficiently produced in a short time.
  • the second embodiment is characterized in that the first embodiment is one cycle and is repeated a plurality of times.
  • the process of the first embodiment is performed, the water vapor is recovered from the recovery port 8, and the water vapor remaining in the adsorption tower 5 is removed from the vent port 7 (first cycle).
  • the recovered water vapor is reintroduced through the inlet 6 and adsorbed on the adsorbent until it is saturated, and then dry air is supplied for 10 minutes to recover the water vapor from the recovery port 8.
  • water vapor remaining in the adsorption tower 5 is removed from the vent port 7 (second cycle).
  • the left column in FIG. 5 shows the deuterium concentration of water vapor that can be recovered from the recovery port 8 in each cycle and the amount of water vapor that can be recovered per 1 g of water vapor supplied in the first cycle.
  • the deuterium concentration of water vapor recovered from the recovery port 8 was 88 ppm.
  • 2.2 ⁇ g of water vapor can be recovered from the recovery port 8 per 1 g of water vapor supplied in the first cycle.
  • deuterium-reduced water in which the deuterium concentration is further reduced can be efficiently produced in a short time.
  • ⁇ Third embodiment> an apparatus in which five adsorption towers containing adsorbents are connected in series is used. As shown in FIG. 6, this apparatus is formed by connecting five adsorption towers from the first tower 11 to the fifth tower 15 in series with connecting pipes. An inlet 16 and a vent port 17 are formed in the first tower 11. A recovery port 18 is formed in the fifth tower 15. Valves V 4, V 5, V 6, V 7, V 8, V 9, V 10 are provided in the introduction port 16, the vent port 17, the connection pipe connecting the respective adsorption towers, and the recovery port 18. If necessary, each adsorption tower may be provided with an inlet and a vent.
  • water vapor having a deuterium concentration of 150 ppm is preliminarily used as the adsorbent in the first tower 11, 135 ppm water vapor is used as the adsorbent in the second tower 12, and 121 ppm water vapor is used as the adsorbent in the third tower 13.
  • 109 ppm of water vapor was adsorbed on the adsorbent of the fourth tower 14 and 98 ppm of water vapor was adsorbed on the adsorbent of the fifth tower 15 until the water was saturated at a relative pressure of 0.9.
  • valve V10 of the recovery port 18 first, only the valve V10 of the recovery port 18 is opened, the relative pressure of the fifth tower 15 is reduced to 0.4, and water vapor desorbed from the adsorbent is recovered for 10 minutes. Close V10.
  • the valve V9 is opened to reduce the relative pressure of the fourth column 14 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the fifth column 15 for 10 minutes, and the valve V9 is closed.
  • the valve V8 is opened to reduce the relative pressure of the third tower 13 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the fourth tower 14 for 10 minutes, and the valve V8 is closed.
  • valve V7 is opened to reduce the relative pressure of the second column 12 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the third column 13 for 10 minutes, and the valve V7 is closed.
  • valve V6 is opened to reduce the relative pressure of the first column 11 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the second column 12 for 10 minutes, and the valve V6 is closed.
  • the valve V5 is opened, and the water vapor remaining in the first column 11 is removed from the vent port 17, and then the valve V4 is opened and 150 ppm of water vapor is introduced from the inlet port 16 at a relative pressure of 0.9.
  • the adsorbent is saturated and adsorbed, and the valves V4 and V5 are closed.
  • the steps up to here are set as one cycle and repeated a plurality of cycles.
  • the table of FIG. 7 shows the deuterium concentration of water vapor desorbed from the adsorbent of each adsorption tower in the first cycle, the second cycle, the third cycle, and the 15th cycle.
  • the deuterium concentration of water vapor remaining in the adsorbent of each adsorption tower in the 12th cycle is also shown.
  • the step of recovering water vapor from the fifth column 15, the step of moving water vapor from the third column 13 to the fourth column 14, and the step of moving water vapor from the first column 11 to the second column 12 are performed simultaneously.
  • the step of moving water vapor from the fourth tower 14 to the fifth tower 15, the step of moving water vapor from the second tower 12 to the third tower 13, and the step of replacing the water vapor in the first tower 11 are performed simultaneously.
  • the time required for one cycle can be reduced to two steps.
  • the deuterium concentration of 98 ppm of deuterium is supplied to the fifth column, so that the deuterium concentration of the water vapor in each adsorption column can be returned to almost the same as before the start of the first cycle. Therefore, the first cycle to the 12th cycle can be efficiently repeated.
  • deuterium-reduced water (water vapor) in which the deuterium concentration is further reduced can be efficiently produced in a shorter time.
  • deuterium-reduced water (steam) having substantially the same amount as the steam introduced into the first column 11 can be obtained from the fifth column 15, the productivity can be improved.
  • the water vapor remaining in each adsorption tower can be reused and the cycle can be repeated, productivity can be further improved.
  • an apparatus in which five adsorption towers containing adsorbents are connected in series and in a ring shape is used. As shown in FIG. 8, this apparatus is formed by connecting five adsorption towers from the adsorption tower A to the adsorption tower E in series and in a ring shape with connecting pipes. Further, in the adsorption towers A, B, C, D, and E, an introduction port (not shown), a vent port (not shown), and a recovery port (not shown) are formed, respectively. Valves are respectively provided at the introduction port, the vent port, the connection pipe connecting the respective adsorption towers, and the recovery port.
  • the adsorption tower A is the first tower 11 of the third embodiment
  • the adsorption tower B is the second tower 12
  • the adsorption tower C is the third tower 13
  • the adsorption tower D is the fourth tower.
  • the adsorption tower E is the fifth tower 15 and the first to twelfth cycles of the third embodiment are performed.
  • the water vapor remaining in the adsorption tower A corresponding to the first tower 11 is removed from the vent port, and 98 ppm of water vapor is supplied from the introduction port and saturated adsorbed on the adsorbent.
  • the adsorption tower B is the first tower 11
  • the adsorption tower C is the second tower 12
  • the adsorption tower D is the third tower 13
  • the adsorption tower E is the fourth tower 14
  • the adsorption tower A is the adsorption tower A.
  • the role of the adsorption tower A is changed every 12 cycles so that the first tower 11, the fifth tower 15, the fourth tower 14, the third tower 13, the second tower 12, the first tower 11.
  • the role of other adsorption towers B to E is changed to correspond to this.
  • the water vapor remaining in each adsorption tower can be reused without being moved, so that the time and power required for the movement of the water vapor can be saved, and the time can be shortened. And deuterium reduction water can be manufactured at low cost.
  • the fifth embodiment uses a time zone in which the desorption rate of light water is moderate and is higher than the desorption rate of heavy water from 10 minutes to 200 minutes after the start of desorption. It is characterized by. That is, the first embodiment is characterized in that the time for collecting the water vapor from the collection port 8 is changed to 100 minutes after the dry air is introduced and the water vapor is desorbed from the adsorbent.
  • the valves V1 and V2 are opened while the valve V3 is closed, and water vapor flows from the inlet 6 to the adsorption tower 5 to saturate the adsorbent with water vapor. Adsorb until.
  • the valve V2 is closed and the valves V1 and V3 are opened. Dry air having a humidity of 0% is supplied from the inlet 6 for 100 minutes, and water vapor is recovered from the recovery port 8.
  • the relative pressure of water vapor and the relative pressure of dry air supplied to the adsorption tower 5 were the same as in the first embodiment.
  • the average desorption rate of light water is 0.21 mmol / min
  • the average desorption rate of half-heavy water is 0.19 mmol / min as calculated
  • the average desorption rate of heavy water is 0.17 mmol / min. It becomes.
  • 333 mg of water vapor can be recovered from the recovery port 8 per 1 g of water vapor adsorbed on the adsorption tower 5.
  • the general deuterium concentration (concentration of heavy water and semi-heavy water) of water vapor supplied to the adsorption tower 5 is 150 ppm
  • the deuterium concentration of water vapor recovered from the recovery port 8 has decreased to 136 ppm.
  • deuterium-reduced water (water vapor) with reduced deuterium concentration can be efficiently produced in a short time.
  • the sixth embodiment is characterized in that, in the second embodiment, the time for collecting water vapor from the collection port 8 is changed to 100 minutes after introducing dry air and starting to desorb water vapor from the adsorbent.
  • the process of the fifth embodiment is performed, water vapor is recovered from the recovery port 8, and water vapor remaining in the adsorption tower 5 is removed from the vent port (first cycle).
  • the recovered water vapor is introduced from the inlet 6 and adsorbed on the adsorbent until it is saturated, and then dried air is supplied for 100 minutes to recover the water vapor from the recovery port 8.
  • water vapor remaining in the adsorption tower 5 is removed from the vent port 7 (second cycle).
  • the left column in FIG. 9 shows the deuterium concentration of water vapor that can be recovered from the recovery port 8 in each cycle and the amount of water vapor that can be recovered per 1 g of water vapor supplied in the first cycle.
  • the deuterium concentration of water vapor recovered from the recovery port 8 was 91 ppm.
  • 4.1 mg of water vapor can be recovered from the recovery port 8 per 1 g of water vapor supplied in the first cycle.
  • the right column of FIG. 9 also shows the deuterium concentration of water vapor discarded from the vent port 7 in each cycle and the amount of water vapor discarded per 1 g of water vapor supplied in the first cycle.
  • deuterium-reduced water (water vapor) in which the deuterium concentration is further reduced can be efficiently produced in a short time.
  • the seventh embodiment is characterized in that, in the third embodiment, the time for collecting water vapor from the collection port 18 is changed to 100 minutes after introducing dry air and starting to desorb water vapor from the adsorbent.
  • steam having a deuterium concentration of 150 ppm is preliminarily used for the adsorbent of the first tower 11, 136 ppm of water vapor is used for the adsorbent of the second tower 12, and 123 ppm of steam is previously used.
  • the adsorbent of the third tower 13 adsorbs 111 ppm of water vapor to the adsorbent of the fourth tower 14 and 101 ppm of water vapor to the adsorbent of the fifth tower 15 until they are saturated at a relative pressure of 0.9. .
  • valve V10 of the recovery port 18 first, only the valve V10 of the recovery port 18 is opened, the relative pressure of the fifth column 15 is reduced to 0.4, and water vapor desorbed from the adsorbent is recovered for 100 minutes. Close V10.
  • the valve V9 is opened to reduce the relative pressure of the fourth column 14 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the fifth column 15 for 100 minutes, and the valve V9 is closed.
  • the valve V8 is opened to reduce the relative pressure of the third tower 13 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the fourth tower 14 for 100 minutes, and the valve V8 is closed.
  • valve V7 is opened to reduce the relative pressure of the second column 12 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the third column 13 for 100 minutes, and the valve V7 is closed.
  • valve V6 is opened to reduce the relative pressure of the first column 11 to 0.4, the water vapor desorbed from the adsorbent is moved to the second column 12 for 100 minutes, and the valve V6 is closed.
  • the valve V5 is opened, and the water vapor remaining in the first column 11 is removed from the vent port 17, and then the valve V4 is opened and 150 ppm of water vapor is introduced from the inlet port 16 at a relative pressure of 0.9.
  • the adsorbent is saturated and adsorbed, and the valves V4 and V5 are closed.
  • the steps up to here are set as one cycle and repeated a plurality of cycles.
  • the table of FIG. 10 shows the deuterium concentration of water vapor desorbed from the adsorbent of each adsorption tower in the first cycle, the second cycle, and the third cycle. In addition, the deuterium concentration of water vapor remaining in the adsorbent of each adsorption tower in the third cycle is also shown.
  • the seventh embodiment by repeating up to the third cycle, a large amount of water vapor having a deuterium concentration of 100 ppm or less on average can be obtained in a short time.
  • the step of recovering water vapor from the fifth column 15, the step of moving water vapor from the third column 13 to the fourth column 14, and the step of moving water vapor from the first column 11 to the second column 12 are performed simultaneously.
  • the step of moving water vapor from the fourth tower 14 to the fifth tower 15, the step of moving water vapor from the second tower 12 to the third tower 13, and the step of replacing the water vapor in the first tower 11 are performed simultaneously.
  • the time required for one cycle can be reduced to two steps.
  • the water vapor remaining in the first tower 11 is removed from the vent port 17, the water vapor remaining in the second tower 12 is moved to the first tower 11, and the third The water vapor remaining inside the tower 13 is moved to the second tower 12, the water vapor remaining inside the fourth tower 14 is moved to the third tower 13, and the water vapor remaining inside the fifth tower 15 is transferred to the fourth tower.
  • the deuterium concentration of 101 ppm of deuterium is supplied to the fifth column, so that the deuterium concentration of the water vapor in each adsorption tower can be returned to almost the same as before the start of the first cycle. Therefore, the first cycle to the second cycle can be efficiently repeated.
  • deuterium-reduced water (water vapor) in which the deuterium concentration is further reduced can be efficiently produced in a shorter time. Moreover, since the deuterium reduction water (water vapor
  • the eighth embodiment is characterized in that, in the fourth embodiment, the time for collecting water vapor from the collection port is changed to 100 minutes after the introduction of dry air and the desorption of water vapor from the adsorbent.
  • the adsorption tower A is the first tower 11 of the seventh embodiment
  • the adsorption tower B is the second tower 12
  • the adsorption tower C is the third tower 13
  • D is the fourth tower 14 and the adsorption tower E is the fifth tower 15, and the first to third cycles of the seventh embodiment are performed.
  • the water vapor remaining in the adsorption tower A corresponding to the first tower 11 is removed from the vent port, and 101 ppm of water vapor is supplied from the introduction port to adhere to the adsorbent.
  • the adsorption tower B is the first tower 11, the adsorption tower C is the second tower 12, the adsorption tower D is the third tower 13, the adsorption tower E is the fourth tower 14, and the adsorption tower A is the adsorption tower A.
  • the fifth tower 15 the first to third cycles of the seventh embodiment are performed.
  • the role of the adsorption tower A is the first tower 11, the fifth tower 15, the fourth tower 14, the third tower 13, the second tower 12, the first tower 11.
  • the role of other adsorption towers B to E is changed to correspond to this.
  • the water vapor remaining in each adsorption tower can be reused without being moved, so that the time and power required for the movement of the water vapor can be saved, and the time is shortened. And deuterium reduction water can be manufactured at low cost.
  • the ninth embodiment is characterized in that heavy water-reduced water is obtained using the first 10 minutes having a high adsorption rate. Also in the ninth embodiment, the adsorption tower 5 used in the first embodiment is used.
  • valves V1 and V2 are opened while the valve V3 is closed, and dry air having a relative pressure of 0.4 is flowed from the inlet 6 to the adsorption tower 5 to keep the adsorbent in a dry state.
  • water vapor having a relative pressure of 0.9 is flowed from the inlet 6 to the adsorption tower 5 to adsorb the water vapor on the adsorbent for 10 minutes.
  • the surface of the adsorbent is covered with a cover or the like to block the water vapor adsorbed on the adsorbent and the water vapor in the air, and then the water vapor in the air is removed from the vent port 7.
  • deuterium-reduced water (water vapor) with reduced deuterium concentration can be efficiently produced in a short time.
  • the time for adsorbing water vapor on the adsorbent may be changed to 50 minutes or 100 minutes.
  • the process of the ninth embodiment may be repeated a plurality of times to further reduce the deuterium concentration of the water vapor.
  • you may manufacture deuterium reduction water using the apparatus which connected the adsorption tower in series like 3rd embodiment, and the apparatus connected in series and cyclic
  • valve used in the first to ninth embodiments may be replaced with “pump” or “valve and pump” as necessary.
  • the use of a valve can prevent the backflow of water vapor and dry air, and the use of a pump can accelerate the movement of water vapor and dry air, so it is most preferable to use a valve and a pump in combination.
  • water vapor is desorbed from the adsorbent and collected only during a time period in which the desorption rate of light water is greater than the desorption rate of heavy water and semi-heavy water. If the total from the start of desorption is the desorption rate of light water> desorption rate of heavy water and semi-heavy water, the time required for desorption rate of light water ⁇ desorption rate of heavy water and semi-heavy water in part of the desorption process A belt may be included. Further, in the ninth embodiment, the water vapor is adsorbed and collected only during the time zone in which the adsorption rate of light water> the adsorption rate of heavy water and semi-heavy water, but the total from the start of adsorption is light water.
  • a part of the adsorption step may include a time zone in which light water adsorption rate ⁇ heavy water and semi-heavy water adsorption rate. Even in these modified examples, water in which the concentration of deuterium is reduced as compared with general water can be produced.
  • water vapor having a deuterium concentration exceeding 150 ppm is discarded, but this deuterium concentrated water is recovered and used for applications requiring heavy water or semi-heavy water. You can also.
  • the adsorption rate and desorption rate of water vapor are measured by the above-described method, and based on this, the deuterium reduction of the first embodiment and the ninth embodiment is performed.
  • a water production method may be applied.

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Abstract

　所定の吸着材に対して軽水が重水および半重水よりも初期の脱離速度が速いことを利用し、重水や半重水の濃度を低下させた重水素低減水を短時間で容易に製造する。　水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することを特徴とする重水素低減水の製造方法。

Description

重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法
　本発明は、一般的な水から重水または半重水の量を低減させた重水素低減水を製造する方法に関する。
　また、本発明は、軽水から重水および半重水を分離する方法、および重水や半重水を多く含む重水素濃縮水を製造する方法に関する。
　一般的な水には、Ｈ２Ｏ（軽水）と、水素原子の同位体である重水素原子を含んだ水分子である、Ｄ２Ｏ（重水）やＤＨＯ（半重水）とが混在している。自然界にある水に含まれる重水および半重水の濃度は、採取される場所によって差があるが、平地では約１５０ｐｐｍ程度であり、そのほとんどは半重水である。
　人体に含まれる重水および半重水の量は、例えば体重６０ｋｇの成人であれば体重の９５ｐｐｍと微量である。
　しかし、重水や半重水は、物質の溶解度、電気伝導度、電離度などの物性や反応速度が軽水とは異なるため、大量に摂取すると生体内反応に失調をきたし、また、純粋な重水中では生物は死滅する。そのため、飲用水等の重水素濃度が低いほど人体の健康にとって望ましいと言われ、検証が進められている。
　重水や半重水をほとんど含まない重水素低減水は、日本では厚生労働省からは認可されていないものの、ハンガリーでは動物用の抗がん剤として認可されており、ガン患者等が飲用することも多い。
　一般的な水から重水素低減水を製造する方法として、従来の技術では、水素と重水素とのごくわずかな物理的性質の差を利用し、蒸留を繰り返す方法（特許文献１）や水電解法による方法（特許文献２）で重水素低減水を製造していた。
　しかし、重水素低減水を製造する従来の方法では、大型の設備や複雑な作業の繰り返しが必要であり、その製造コストは高かった。そのため、ガン患者や、各種効能を期待して飲用を望む者にとって、大きな経済負担となっていた。
特表２００８－５１２３３８号公報 特開２０１２－１５８４９９号公報
　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、重水素低減水を短時間で容易に製造することを課題とする。
　また、本発明は、重水や半重水を多く含む重水素濃縮水を容易かつ低コストで製造することを課題とする。
　本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
　第１の発明は、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することを特徴とする。
　なお、重水または半重水を多く含有する水を回収し利用する場合にも、上記方法を用いることができる。
　第２の発明は、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間のみ、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することを特徴とする。
　第３の発明は、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、予め２つ以上の所定の吸着材を直列に並べ、水蒸気を吸着させた上流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する上流側脱離工程と、この回収した水蒸気を下流側の上記吸着材に吸着させた後、下流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、下流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する下流側脱離工程とを有することを特徴とする。
　なお、上流側脱離工程おいて水蒸気を回収する工程と、下流側脱離工程においてこの回収した水蒸気を下流側の上記吸着材に吸着させる工程とは、同時並行して行われてもよい。
　また、重水または半重水を多く含有する水を回収し利用する場合にも、上記方法を用いることができる。
　第４の発明は、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させ、上記吸着材から水蒸気を回収する吸着工程を有することを特徴とする。
　なお、重水または半重水を多く含有する水を回収し利用する場合にも、上記方法を用いることができる。
　第５の発明は、水を、軽水と重水および半重水とに分離する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から水蒸気を脱離させることを特徴とする。
　第６の発明は、水を、軽水と重水および半重水とに分離する方法であって、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させることを特徴とする。
　第７の発明は、水から軽水を除去し、重水素濃縮水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間上記吸着材から水蒸気を脱離させる脱離工程の後、上記吸着材に残存する水を回収することを特徴とする。
　第８の発明は、水から軽水を除去し、重水素濃縮水を製造する方法であって、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させる吸着工程の後、上記吸着材に吸着しない水蒸気を回収することを特徴とする。
　第１の発明によれば、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することにより、従来に比べて簡素な装置で、短時間で容易に重水素低減水を製造することができる。
　また、吸着材に残留した水には、重水や半重水が濃縮されて多量に含まれているため、これを利用することもできる。
　第２の発明によれば、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間のみ、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することにより、さらに低濃度の重水素低減水を製造することができる。
　また、吸着材に残留した水には、重水や半重水が濃縮されて多量に含まれているため、これを利用することもできる。
　第３の発明によれば、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、予め２つ以上の所定の吸着材を直列に並べ、水蒸気を吸着させた上流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する上流側脱離工程と、この回収した水蒸気を下流側の上記吸着材に吸着させた後、下流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、下流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する下流側脱離工程とを有することにより、重水素濃度をより低下させた重水素低減水を、短時間で容易に製造することができる。
　また、吸着材に残留した水には、重水や半重水が濃縮されて多量に含まれているため、これを利用することもできる。
　第４の発明によれば、水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させ、上記吸着材から水蒸気を回収する吸着工程を有することにより、従来に比べて簡素な装置で、短時間で容易に重水素低減水を製造することができる。
　第５の発明によれば、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から水蒸気を脱離させることにより、従来に比べて簡素な装置で、低コストかつ容易に軽水から重水および半重水を分離することができる。
　第６の発明によれば、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させることにより、従来に比べて簡素な装置で、低コストかつ容易に軽水から重水および半重水を分離することができる。
　第７の発明によれば、水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間上記吸着材から水蒸気を脱離させる脱離工程の後、上記吸着材に残存する水を回収することにより、従来に比べて簡素な装置で、低コストかつ容易に重水素濃縮水を製造することができる。
　第８の発明によれば、所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させる吸着工程の後、上記吸着材に吸着しない水蒸気を回収することにより、従来に比べて簡素な装置で、低コストかつ容易に重水素濃縮水を製造することができる。
吸着材に対する軽水および重水の吸着速度および脱離速度を測定する測定装置を示す図である。 吸着材に対する軽水および重水の吸着速度を示すグラフである。 吸着材に対する軽水および重水の脱離速度を示すグラフである。 本発明の第一実施形態に使用する吸着塔を示す図である。 同第二実施形態の結果を示す表である。 同第三実施形態に使用する装置を示す図である。 同第三実施形態の結果を示す表である。 同第四実施形態に使用する装置を示す図である。 同第六実施形態の結果を示す表である。 同第七実施形態の結果を示す表である。
　以下、本発明の実施形態に係る重水素低減水の製造方法について説明する。
　本発明は、所定の吸着材に対して軽水が重水および半重水よりも初期の吸着速度および脱離速度が速いことを利用したものである。
　＜吸着速度および脱離速度の測定＞
　吸着材に対する軽水、重水および半重水の吸着速度および脱離速度を、図１に示す測定装置を用いて測定した。
　この測定装置１では、ヘリウムガスを水蒸気のキャリアーとして用いる。なお、本実施形態ではヘリウムガスを用いているが、水蒸気のキャリアーとして用いることが可能な気体であれば、キャリアーの種類は限定されない。
　まず、ヘリウムガスを水２中に放出して浮き上がってきたガスを回収する。次いで、このヘリウムガスに空の試験管３を通過させて、余分な水滴を落とし、再度ガスを回収する。
　これにより、水蒸気を含んだヘリウムガスを得ることができる。
　このヘリウムガスに、別系統から供給される乾燥窒素ガスを混合することにより、混合ガスの湿度（水蒸気の相対圧）をコントロールすることができる。
　３５．５ｍｇの吸着材４が配置された管に、この混合ガスを通して、混合ガスの湿度を変更することにより、吸着材に対する軽水および重水の吸着速度および脱離速度を測定する。混合ガスの供給速度は、水蒸気を含んだヘリウムガスと乾燥窒素ガスとの合計が５０ｍｌ／ｍｉｎとなるようにする。また、測定装置１の全体を１５℃に保つようにする。
　吸着材４には、活性炭、活性炭素繊維、カーボンナノチューブなどの炭素系の吸着材や、シリカゲル、ゼオライトなどの無機多孔体などが例示できる。
　この中では、ＡＱＳＯＡ（登録商標）やＡＬＰＯ－５などのＡｌＰＯ系ゼオライトの材料が吸着性能に優れ、活性炭が低コストである。
　以下では、吸着材として活性炭（株式会社アドール製活性炭素繊維「Ａ－２０」）を使用した例に基づいて説明する。
　まず、吸着速度を測定するには、混合ガスの混合割合を調整して、湿度４０％の混合ガスを吸着材４へ一定時間供給する。次いで、湿度９０％の混合ガスを吸着材４へ供給して、吸着材の下流で回収される混合ガスにおける軽水および重水の量の変化から、それぞれの吸着速度を測定した。
　図２のグラフは、その結果を示している。
　図２に示すように、湿度９０％の混合ガスの供給開始（０分）から約１０分の間、軽水の吸着速度は非常に速く、かつ、重水の吸着速度を大きく上回っている。
　４０分から２２０分までの間は、軽水の吸着速度は中程度であり、重水の吸着速度を上回っている。
　２２０分以降は、軽水の吸着速度は急激に低下し、重水の吸着速度を下回る。
　軽水はおよそ２３０分で平衡状態に達し、重水はおよそ２９０分で平衡状態に達する。
　なお、半重水の吸着速度は、軽水と重水とを平均した値になると考えられる。
　脱離速度を測定するには、混合ガスの混合割合を調整して、湿度９０％の混合ガスを吸着材４へ一定時間供給し、吸着材４に水蒸気を吸着させる。次いで、湿度４０％の混合ガスを吸着材４へ供給して、吸着材の下流で回収される混合ガスにおける軽水および重水の量の変化から、それぞれの脱離速度を測定した。
　図３のグラフは、その結果を示している。なお、図３のグラフにおいても縦軸は吸脱着速度であるため、縦軸のマイナスの値が大きいほど脱離速度が大きいことを表している。
　図３に示すように、湿度４０％の混合ガスの供給開始（０分）から約１０分の間、軽水の脱離速度は非常に速く、かつ、重水の脱離速度を大きく上回っている。
　１０分から２００分までの間は、軽水の脱離速度は中程度であり、重水の脱離速度を上回っているが、その差はわずかである。
　２００分以降は、軽水の脱離速度は急激に低下し、重水の脱離速度を下回る。
　軽水はおよそ２２０分で平衡状態に達し、重水はおよそ２５０分で平衡状態に達する。
　なお、半重水の脱離速度も、軽水と重水とを平均した値になると考えられる。
　＜第一実施形態＞
　第一実施形態では、脱離速度の速い最初の１０分を利用して、重水低減水を得ることを特徴とする。
　図４に示すように、第一実施形態に用いる吸着塔５の内部には、図示しない活性炭からなる吸着材が配置されている。また、吸着塔５には、水蒸気や乾燥空気の導入口６、重水素低減水のベント口７、回収口８が形成されている。導入口６、ベント口７、回収口８には、それぞれバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３が配設されている。
　第一実施形態では、まず、バルブＶ３を閉じたままバルブＶ１およびバルブＶ２を開放し、導入口６から水蒸気を吸着塔５に流して、吸着材４に水蒸気を飽和するまで吸着させる。
　次いで、吸着材４から水蒸気を脱離させる。
　吸着材４から水蒸気を脱離させるためには、吸着材の周囲の水蒸気の相対圧（吸着平衡圧／飽和水蒸気圧）を低下させる。相対圧を低下させる方法としては、減圧する、乾燥した気体を流す、または気温を上昇させるなどの方法が考えられる。例えば、図１に示される実施形態においては、乾燥窒素ガスのみを供給すること等が考えられるが、水蒸気の相対圧を低下させる方法はそれに限られない。
　次いで、バルブＶ２を閉じるとともにバルブＶ１，Ｖ３を開放して、導入口６から湿度０％の乾燥空気を１０分間供給して、回収口８から水蒸気を回収する。
　なお、本実施形態では、吸着工程で吸着塔に供給される水蒸気の相対圧（吸着平衡圧／飽和水蒸気圧）は０．９、脱離工程で供給される乾燥空気の相対圧は０．４であった。ただし、各工程での相対圧の数値等の条件は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、吸着材の種類などのその他条件によって変動しうるものである。
　脱離開始から１０分間では、軽水の平均脱離速度が０．５３ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、半重水の平均脱離速度が計算値で０．４７ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、重水の平均脱離速度が０．４２ｍｍｏｌ／ｍｉｎとなる。
　第一実施形態では、吸着材に吸着させた水蒸気１ｇあたり、７４ｍｇの水蒸気を回収口８から回収することができる。また、吸着塔に供給する一般的な水蒸気の重水素濃度（重水および半重水の濃度）は１５０ｐｐｍであるが、回収口８から回収された水蒸気の重水素濃度は１３５ｐｐｍに低下した。
　その後、バルブＶ３を閉じるとともにバルブＶ１，Ｖ２を開放して、乾燥空気を供給することで、吸着塔内に残った水蒸気をベント口７から除去することができる。
　このように、第一実施形態では、重水素濃度を低減させた重水素低減水（水蒸気）を、短時間で効率的に製造することができる。
　＜第二実施形態＞
　第二実施形態は、第一実施形態を１サイクルとし、複数回繰り返すことを特徴とする。
　まず、第一実施形態の工程を行い、回収口８から水蒸気を回収し、吸着塔５内に残った水蒸気をベント口７から除去する（１サイクル目）。
　次いで、この回収した水蒸気を導入口６から再度導入して飽和するまで吸着材に吸着させ、その後乾燥空気を１０分間供給して回収口８から水蒸気を回収する。その後、吸着塔５に残った水蒸気をベント口７から除去する（２サイクル目）。
　これらの工程を、５サイクル目まで繰り返す。
　図５左欄は、各サイクルにおいて、回収口８から回収できる水蒸気の重水素濃度と、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたりの回収できる水蒸気の量を示したものである。
　５サイクル目では、回収口８から回収される水蒸気の重水素濃度は８８ｐｐｍになった。また、５サイクル目では、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたり、２．２μｇの水蒸気を回収口８から回収することができる。
　また、図５右欄では、各サイクルにおいて、ベント口７から廃棄した水蒸気の重水素濃度と、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたりの廃棄される水蒸気の量も示している。
　第二実施形態では、重水素濃度をより低減させた重水素低減水（水蒸気）を、短時間で効率的に製造することができる。
　＜第三実施形態＞
　第三実施形態では、吸着材を内蔵した吸着塔を、直列に５つ接続した装置を用いる。
　図６に示すように、この装置は、第１塔１１から第５塔１５までの５つの吸着塔を接続管で直列に接続してなる。
　第１塔１１には導入口１６とベント口１７が形成されている。また、第５塔１５には回収口１８が形成されている。
　導入口１６、ベント口１７、それぞれの吸着塔を接続する接続管、および回収口１８には、バルブＶ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０が設けられている。
　必要に応じて、各吸着塔に、それぞれ導入口およびベント口を設けてもよい。
　この装置では、予め、重水素濃度１５０ｐｐｍの水蒸気を第１塔１１の吸着材に、同１３５ｐｐｍの水蒸気を第２塔１２の吸着材に、同１２１ｐｐｍの水蒸気を第３塔１３の吸着材に、同１０９ｐｐｍの水蒸気を第４塔１４の吸着材に、同９８ｐｐｍの水蒸気を第５塔１５の吸着材に、それぞれ相対圧０．９で飽和するまで吸着させておく。
　第三実施形態では、まず、回収口１８のバルブＶ１０のみを開放するとともに第５塔１５の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を１０分間回収した後、バルブＶ１０を閉じる。
　次いで、バルブＶ９を開放して第４塔１４の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第５塔１５へ１０分間移動させ、バルブＶ９を閉じる。
　その後、バルブＶ８を開放して第３塔１３の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第４塔１４へ１０分間移動させ、バルブＶ８を閉じる。
　次いで、バルブＶ７を開放して第２塔１２の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第３塔１３へ１０分間移動させ、バルブＶ７を閉じる。
　その後、バルブＶ６を開放して第１塔１１の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第２塔１２へ１０分間移動させ、バルブＶ６を閉じる。
　次いで、バルブＶ５を開放し、第１塔１１の内部の残った水蒸気をベント口１７から除去した後、バルブＶ４を開放して導入口１６から１５０ｐｐｍの水蒸気を導入して相対圧０．９で吸着材に飽和吸着させ、バルブＶ４，Ｖ５を閉じる。
　ここまでの工程を１サイクルとして、複数サイクル繰り返す。
　図７の表には、１サイクル目、２サイクル目、３サイクル目、１５サイクル目において、各吸着塔の吸着材から脱離した水蒸気の重水素濃度を示している。また、１２サイクル目において、各吸着塔の吸着材に残った水蒸気の重水素濃度も示している。
　第三実施形態では、１５サイクル目まで繰り返すことにより、重水素濃度が１００ｐｐｍ以下の水蒸気を、短時間で多量に得ることができる。
　また、第５塔１５から水蒸気を回収する工程と、第３塔１３から第４塔１４に水蒸気を移動させる工程と、第１塔１１から第２塔１２に水蒸気を移動させる工程とを同時に行い、次いで、第４塔１４から第５塔１５に水蒸気を移動させる工程と、第２塔１２から第３塔１３に水蒸気を移動させる工程と、第１塔１１の水蒸気を入れ換える工程とを同時に行うことにより、１サイクルにかかる時間を２工程分に短縮することもできる。
　また、１２サイクル目を終えた際に、第１塔１１の内部に残った水蒸気をベント口１７から除去し、第２塔１２の内部に残った水蒸気を第１塔１１に移動させ、第３塔１３の内部に残った水蒸気を第２塔１２に移動させ、第４塔１４の内部に残った水蒸気を第３塔１３に移動させ、第５塔１５の内部に残った水蒸気を第４塔１４に移動させ、重水素濃度が９８ｐｐｍの水蒸気を第５塔に供給することにより、各吸着塔の水蒸気の重水素濃度を、１サイクル目の開始前とほぼ同様に戻すことができる。
　したがって、１サイクル目から１２サイクル目までを効率的に繰り返すことができる。
　第三実施形態では、重水素濃度をより低減させた重水素低減水（水蒸気）を、より短時間で効率的に製造することができる。
　また、第１塔１１に導入した水蒸気とほぼ同量の重水素低減水（水蒸気）を第５塔１５から得ることができるので、生産性を向上させることができる。
　さらに、各吸着塔に残った水蒸気を再利用して、サイクルを繰り返すことができるので、生産性をさらに向上させることができる。
　＜第四実施形態＞
　第四実施形態では、吸着材を内蔵した吸着塔を、直列かつ環状に５つ接続した装置を用いる。
　図８に示すように、この装置は、吸着塔Ａから吸着塔Ｅまでの５つの吸着塔を接続管で直列かつ環状に接続してなる。
　また、吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅには、導入口（図示せず）、ベント口（図示せず）および回収口（図示せず）がそれぞれ形成されている。
　導入口、ベント口、それぞれの吸着塔を接続する接続管、および回収口には、それぞれバルブが設けられている。
　第四実施形態では、まず、吸着塔Ａを第三実施形態の第１塔１１、吸着塔Ｂを同第２塔１２、吸着塔Ｃを同第３塔１３、吸着塔Ｄを同第４塔１４、吸着塔Ｅを同第５塔１５として、第三実施形態の１サイクル目から１２サイクル目までを行う。
　次いで、第１塔１１にあたる吸着塔Ａの内部に残った水蒸気をベント口から除去し、９８ｐｐｍの水蒸気を導入口から供給して吸着材に飽和吸着させる。
　その後、吸着塔Ｂを第三実施形態の第１塔１１、吸着塔Ｃを同第２塔１２、吸着塔Ｄを同第３塔１３、吸着塔Ｅを同第４塔１４、吸着塔Ａを同第５塔１５として、第三実施形態の１サイクル目から１２サイクル目までを行う。
　このように、吸着塔Ａの役割を第１塔１１、第５塔１５、第４塔１４、第３塔１３、第２塔１２、第１塔１１…となるように１２サイクルごとに順番に変更し、他の吸着塔Ｂ～Ｅの役割もこれに対応させる。
　第四実施形態では、第三実施形態に比べて、各吸着塔に残った水蒸気を移動させることなく再利用することができるので、水蒸気の移動に要する時間および動力が節約できて、より短時間かつ低コストで重水素低減水を製造することができる。
　＜第五実施形態＞
　第五実施形態は、図３のグラフにおいて、脱離開始１０分後から２００分までの、軽水の脱離速度が中程度であり、重水の脱離速度を上回っている時間帯も利用することを特徴とする。
　すなわち、第一実施形態において、回収口８から水蒸気を回収する時間を、乾燥空気を導入し吸着材から水蒸気を脱離させ始めてから１００分間に変更したことを特徴とする。
　第五実施形態では、図４の吸着塔５において、まず、バルブＶ３を閉じたままバルブＶ１，Ｖ２を開放し、導入口６から水蒸気を吸着塔５に流して、吸着材に水蒸気を飽和するまで吸着させる。
　次いで、バルブＶ２を閉じるとともにバルブＶ１，Ｖ３を開放して、導入口６から湿度０％の乾燥空気を１００分間供給して、回収口８から水蒸気を回収する。
　なお、吸着塔５に供給される水蒸気の相対圧および乾燥空気の相対圧は第一実施形態と同様であった。
　脱離開始から１００分間では、軽水の平均脱離速度が０．２１ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、半重水の平均脱離速度は計算値で０．１９ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、重水の平均脱離速度が０．１７ｍｍｏｌ／ｍｉｎとなる。
　第五実施形態では、吸着塔５に吸着させた水蒸気１ｇあたり、３３３ｍｇの水蒸気を回収口８から回収することができる。また、吸着塔５に供給する一般的な水蒸気の重水素濃度（重水および半重水の濃度）は１５０ｐｐｍであるが、回収口８から回収された水蒸気の重水素濃度は１３６ｐｐｍに低下した。
　その後、バルブＶ３を閉じるとともにバルブＶ１，Ｖ２を開放して、乾燥空気を供給することで、吸着塔５の内部に残った水蒸気を除去することができる。
　このように、第五実施形態でも、重水素濃度を低減させた重水素低減水（水蒸気）を、短時間で効率的に製造することができる。
　＜第六実施形態＞
　第六実施形態は、第二実施形態において、回収口８から水蒸気を回収する時間を、乾燥空気を導入し吸着材から水蒸気を脱離させ始めてから１００分間に変更したことを特徴とする。
　まず、第五実施形態の工程を行い、回収口８から水蒸気を回収し、吸着塔５内に残った水蒸気をベント口から除去する（１サイクル目）。
　次いで、この回収した水蒸気を導入口６から導入して飽和するまで吸着材に吸着させ、その後乾燥空気を１００分間供給して回収口８から水蒸気を回収する。その後、吸着塔５に残った水蒸気をベント口７から除去する（２サイクル目）。
　これらの工程を、５サイクル目まで繰り返す。
　図９左欄は、各サイクルにおいて、回収口８から回収できる水蒸気の重水素濃度と、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたりの回収できる水蒸気の量を示したものである。
　５サイクル目では、回収口８から回収される水蒸気の重水素濃度は９１ｐｐｍになった。また、５サイクル目では、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたり、４．１ｍｇの水蒸気を回収口８から回収することができる。
　また、図９右欄には、各サイクルにおいて、ベント口７から廃棄した水蒸気の重水素濃度と、１サイクル目において供給する水蒸気１ｇあたりの廃棄される水蒸気の量も示している。
　第六実施形態では、重水素濃度をより低減させた重水素低減水（水蒸気）を、短時間で効率的に製造することができる。
　＜第七実施形態＞
　第七実施形態は、第三実施形態において、回収口１８から水蒸気を回収する時間を、乾燥空気を導入し吸着材から水蒸気を脱離させ始めてから１００分間に変更したことを特徴とする。
　第七実施形態では、図６の装置において、予め、重水素濃度１５０ｐｐｍの水蒸気を第１塔１１の吸着材に、同１３６ｐｐｍの水蒸気を第２塔１２の吸着材に、同１２３ｐｐｍの水蒸気を第３塔１３の吸着材に、同１１１ｐｐｍの水蒸気を第４塔１４の吸着材に、同１０１ｐｐｍの水蒸気を第５塔１５の吸着材に、それぞれ相対圧０．９で飽和するまで吸着させておく。
　第七実施形態では、まず、回収口１８のバルブＶ１０のみを開放するとともに第５塔１５の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を１００分間回収した後、バルブＶ１０を閉じる。
　次いで、バルブＶ９を開放して第４塔１４の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第５塔１５へ１００分間移動させ、バルブＶ９を閉じる。
　その後、バルブＶ８を開放して第３塔１３の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第４塔１４へ１００分間移動させ、バルブＶ８を閉じる。
　次いで、バルブＶ７を開放して第２塔１２の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第３塔１３へ１００分間移動させ、バルブＶ７を閉じる。
　その後、バルブＶ６を開放して第１塔１１の相対圧を０．４に減圧して、吸着材から脱離した水蒸気を第２塔１２へ１００分間移動させ、バルブＶ６を閉じる。
　次いで、バルブＶ５を開放し、第１塔１１の内部の残った水蒸気をベント口１７から除去した後、バルブＶ４を開放して導入口１６から１５０ｐｐｍの水蒸気を導入して相対圧０．９で吸着材に飽和吸着させ、バルブＶ４，Ｖ５を閉じる。
　ここまでの工程を１サイクルとして、複数サイクル繰り返す。
　図１０の表には、１サイクル目、２サイクル目、３サイクル目において、各吸着塔の吸着材から脱離した水蒸気の重水素濃度を示している。また、３サイクル目において、各吸着塔の吸着材に残った水蒸気の重水素濃度も示している。
　第七実施形態では、３サイクル目まで繰り返すことにより、平均して重水素濃度が１００ｐｐｍ以下の水蒸気を、短時間で多量に得ることができる。
　また、第５塔１５から水蒸気を回収する工程と、第３塔１３から第４塔１４に水蒸気を移動させる工程と、第１塔１１から第２塔１２に水蒸気を移動させる工程とを同時に行い、次いで、第４塔１４から第５塔１５に水蒸気を移動させる工程と、第２塔１２から第３塔１３に水蒸気を移動させる工程と、第１塔１１の水蒸気を入れ換える工程とを同時に行うことにより、１サイクルにかかる時間を２工程分に短縮することもできる。
　また、２サイクル目を終えた際に、第１塔１１の内部に残った水蒸気をベント口１７から除去し、第２塔１２の内部に残った水蒸気を第１塔１１に移動させ、第３塔１３の内部に残った水蒸気を第２塔１２に移動させ、第４塔１４の内部に残った水蒸気を第３塔１３に移動させ、第５塔１５の内部に残った水蒸気を第４塔１４に移動させ、重水素濃度が１０１ｐｐｍの水蒸気を第５塔に供給することにより、各吸着塔の水蒸気の重水素濃度を、１サイクル目の開始前とほぼ同様に戻すことができる。
　したがって、１サイクル目から２サイクル目までを効率的に繰り返すことができる。
　第七実施形態では、重水素濃度をより低減させた重水素低減水（水蒸気）を、より短時間で効率的に製造することができる。
　また、第１塔に導入した水蒸気とほぼ同量の重水素低減水（水蒸気）を第５塔から得ることができるので、生産性を向上させることができる。
　さらに、各吸着塔に残った水蒸気を再利用して、サイクルを繰り返すことができるので、生産性をさらに向上させることができる。
　＜第八実施形態＞
　第八実施形態は、第四実施形態において、回収口から水蒸気を回収する時間を、乾燥空気を導入し吸着材から水蒸気を脱離させ始めてから１００分間に変更したことを特徴とする。
　第八実施形態では、図８の装置において、まず、吸着塔Ａを第七実施形態の第１塔１１、吸着塔Ｂを同第２塔１２、吸着塔Ｃを同第３塔１３、吸着塔Ｄを同第４塔１４、吸着塔Ｅを同第５塔１５として、第七実施形態の１サイクル目から３サイクル目までを行う。
　次いで、第１塔１１にあたる吸着塔Ａの内部に残った水蒸気をベント口から除去し、１０１ｐｐｍの水蒸気を導入口から供給して吸着材に付着させる。
　その後、吸着塔Ｂを第七実施形態の第１塔１１、吸着塔Ｃを同第２塔１２、吸着塔Ｄを同第３塔１３、吸着塔Ｅを同第４塔１４、吸着塔Ａを同第５塔１５として、第七実施形態の１サイクル目から３サイクル目までを行う。
　このように、吸着塔Ａの役割を第１塔１１、第５塔１５、第４塔１４、第３塔１３、第２塔１２、第１塔１１…となるように３サイクルごとに順番に変更し、他の吸着塔Ｂ～Ｅの役割もこれに対応させる。
　第八実施形態では、第七実施形態に比べて、各吸着塔に残った水蒸気を移動させることなく再利用することができるので、水蒸気の移動に要する時間および動力が節約できて、より短時間かつ低コストで重水素低減水を製造することができる。
　＜第九実施形態＞
　第九実施形態は、吸着速度の速い最初の１０分を利用して、重水低減水を得ることを特徴とする。
　第九実施形態でも、第一実施形態に用いた吸着塔５を使用する。
　第九実施形態では、まず、バルブＶ３を閉じたままバルブＶ１，Ｖ２を開放し、導入口６から相対圧０．４の乾燥空気を吸着塔５に流して、吸着材を乾燥状態に保つ。
　次いで、導入口６から相対圧０．９の水蒸気を吸着塔５に流して、１０分間、吸着材に水蒸気を吸着させる。
　その後、吸着材の表面をカバー等で覆うなどして、吸着材に吸着した水蒸気と空気中の水蒸気とを遮断した後、ベント口７から空気中の水蒸気を除去する。
　次いで、吸着材からカバー等を外し、バルブＶ２を閉じるとともにバルブＶ１，Ｖ３を開放して、導入口６から乾燥空気を流し、吸着材に吸着した水蒸気を回収口８から回収する。
　このように、第九実施形態でも、重水素濃度を低減させた重水素低減水（水蒸気）を、短時間で効率的に製造することができる。
　第九実施形態のように吸着速度の差を利用する場合にも、吸着材に水蒸気を吸着させる時間を５０分や１００分に変更してもよい。
　また、第九実施形態の工程を複数回繰り返して、水蒸気の重水素濃度をさらに低下させてもよい。
　さらに、第三実施形態のように吸着塔を直列に接続した装置や、第四実施形態のように直列かつ環状に接続した装置を用いて、重水素低減水を製造してもよい。
　なお、第一実施形態から第九実施形態において用いた各「バルブ」は、必要に応じて、「ポンプ」または「バルブおよびポンプ」で代用してもよい。
　バルブを用いると水蒸気や乾燥空気の逆流を防止することができ、ポンプを用いると水蒸気や乾燥空気の移動を速めることができるため、バルブおよびポンプを併用するのが最も好ましい。
　第一実施形態から第八実施形態においては、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間のみ、吸着材から水蒸気を脱離させて回収しているが、脱離開始からの合計が軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度となるのであれば、脱離工程の一部に軽水の脱離速度≦重水および半重水の脱離速度となる時間帯を含んでいてもよい。
　また、第九実施形態においては、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間のみ、吸着材に水蒸気を吸着させて回収しているが、吸着開始からの合計が軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度となるのであれば、吸着工程の一部に軽水の吸着速度≦重水および半重水の吸着速度となる時間帯を含んでいてもよい。
　これらの変形例でも、一般的な水よりも重水素の濃度を低減させた水を製造することができる。
　なお、第一実施形態から第九実施形態では、重水素濃度が１５０ｐｐｍを超える水蒸気を廃棄しているが、この重水素濃縮水を回収して、重水や半重水が必要とされる用途に用いることもできる。
　また、上記に例示した吸着材以外の吸着材であっても、上述した方法によって水蒸気の吸着速度および脱離速度を測定し、これに基づいて第一実施形態および第九実施形態の重水素低減水製造方法を適用してよい。
　１　測定装置
　２　水
　３　試験管
　４　吸着材
　５，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ　吸着塔
　６，１６　導入口
　７，１７　ベント口
　８，１８　回収口
　１１　第１塔
　１２　第２塔
　１３　第３塔
　１４　第４塔
　１５　第５塔
　Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖ１０　バルブ

Claims (8)

  1. 　水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、
    　水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することを特徴とする重水素低減水の製造方法。
  2. 　水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、
    　水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間のみ、上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する脱離工程を有することを特徴とする重水素低減水の製造方法。
  3. 　水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、
    　予め２つ以上の所定の吸着材を直列に並べ、
    　水蒸気を吸着させた上流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する上流側脱離工程と、
    　この回収した水蒸気を下流側の上記吸着材に吸着させた後、下流側の上記吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、下流側の上記吸着材から脱離した水蒸気を回収する下流側脱離工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の重水素低減水の製造方法。
  4. 　水から重水および半重水を除去し、重水素低減水を製造する方法であって、
    　所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させ、上記吸着材から水蒸気を回収する吸着工程を有することを特徴とする重水素低減水の製造方法。
  5. 　水を、軽水と重水および半重水とに分離する方法であって、
    　水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間、上記吸着材から水蒸気を脱離させることを特徴とする重水と軽水の分離方法。
  6. 　水を、軽水と重水および半重水とに分離する方法であって、
    　所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させることを特徴とする重水と軽水の分離方法。
  7. 　水から軽水を除去し、重水素濃縮水を製造する方法であって、
    　水蒸気を吸着させた所定の吸着材の周囲の水蒸気の相対圧を低下させ、軽水の脱離速度＞重水および半重水の脱離速度である時間帯の間上記吸着材から水蒸気を脱離させる脱離工程の後、上記吸着材に残存する水を回収することを特徴とする重水素濃縮水の製造方法。
  8. 　水から軽水を除去し、重水素濃縮水を製造する方法であって、
    　所定の吸着材に水蒸気を供給し、軽水の吸着速度＞重水および半重水の吸着速度である時間帯の間、上記吸着材に水蒸気を吸着させる吸着工程の後、上記吸着材に吸着しない水蒸気を回収することを特徴とする重水素濃縮水の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017209227A1 (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 国立大学法人信州大学 重水素低減水の製造方法、および重水素濃縮水の製造方法
WO2018221531A1 (ja) * 2017-05-29 2018-12-06 学校法人近畿大学 Ｈｔｏ含有水溶液中のｈｔｏ濃度を低減する方法及び装置
WO2019004102A1 (ja) * 2017-06-30 2019-01-03 国立大学法人信州大学 重水素低減水の製造方法、および重水素濃縮水の製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI664149B (zh) * 2014-08-29 2019-07-01 國立大學法人信州大學 重氫低減之水的製造方法、重水與輕水的分離方法以及重氫濃縮水的製造方法
TWI682902B (zh) 2015-03-31 2020-01-21 國立大學法人信州大學 氘耗乏水之製造方法、重水與輕水之分離方法及氘濃縮水之製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10128072A (ja) * 1996-10-29 1998-05-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トリチウム水、重水のゼオライトを用いた分離方法
JP2012005920A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Jfe Steel Corp 圧力スイング吸着法によるガス分離方法
JP2012158499A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Fc Kaihatsu Kk 重水素低減水製造方法および装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3399967A (en) * 1963-12-13 1968-09-03 British American Oil Company L Method for production of deuterated methanes and heavy water
US3700417A (en) * 1968-11-04 1972-10-24 Universal Oil Prod Co Dual temperature fixed carbon bed heavy water concentration process
FR2044673A1 (ja) * 1969-05-22 1971-02-26 Commissariat Energie Atomique
US4178350A (en) 1973-08-27 1979-12-11 Engelhard Minerals & Chemicals Corp. Removal of tritium and tritium-containing compounds from a gaseous stream
JPS5334098A (en) * 1976-09-10 1978-03-30 Toshiba Corp Separation method of hydrogen isotope
JPS6268530A (ja) * 1985-09-19 1987-03-28 Toshiba Corp トリチウム水除去装置
US4915929A (en) * 1988-01-25 1990-04-10 Iowa State University Research Foundation, Inc. Isotopic separation of D2 O from H2 O using ruthenium adsorbent
JPH05155601A (ja) * 1991-03-26 1993-06-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素同位体分離用合金およびそれを用いた水素分離方法
US5441715A (en) * 1991-03-26 1995-08-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for the separation of hydrogen isotopes using a hydrogen absorbing alloy
JP2960992B2 (ja) * 1991-07-26 1999-10-12 三菱重工業株式会社 水素同位体の分離方法
US8090071B2 (en) * 2001-08-08 2012-01-03 James Robert DeLuze Apparatus for hot fusion of fusion-reactive gases
DE102004044592A1 (de) 2004-09-13 2006-03-30 Basf Ag Verfahren zur Trennung von Chlorwasserstoff und Phosgen
CN1834002A (zh) * 2005-03-15 2006-09-20 大连世纪欣科高新技术开发有限公司 以重水为原料制取超高纯氘气的生产方法
US7815890B2 (en) 2005-10-11 2010-10-19 Special Separations Application, Inc. Process for tritium removal from water by transfer of tritium from water to an elemental hydrogen stream, followed by membrane diffusion tritium stripping and enrichment, and final tritium enrichment by thermal diffusion
KR100736020B1 (ko) 2006-06-08 2007-07-06 한국원자력연구원 순도가 향상된 저등급 중수증기의 회수방법
JP5031331B2 (ja) 2006-11-15 2012-09-19 本田技研工業株式会社 収納装置
CN100558632C (zh) 2007-07-17 2009-11-11 丛峰松 一种超轻水的制备方法及应用
CN201493052U (zh) 2009-08-13 2010-06-02 上海化工研究院 一种间歇生产超轻水的同位素分离装置
US8597471B2 (en) * 2010-08-19 2013-12-03 Industrial Idea Partners, Inc. Heat driven concentrator with alternate condensers
CN103803494A (zh) * 2012-11-15 2014-05-21 魏捷 利用太阳能生产重水的方法及装置
RU2683096C2 (ru) * 2014-07-01 2019-03-26 Глобал Клин Текнолоджи Инк. Способ отделения тритиевой воды от легкой воды
TWI682902B (zh) 2015-03-31 2020-01-21 國立大學法人信州大學 氘耗乏水之製造方法、重水與輕水之分離方法及氘濃縮水之製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10128072A (ja) * 1996-10-29 1998-05-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トリチウム水、重水のゼオライトを用いた分離方法
JP2012005920A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Jfe Steel Corp 圧力スイング吸着法によるガス分離方法
JP2012158499A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Fc Kaihatsu Kk 重水素低減水製造方法および装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IWAI YASUNORI: "Application of Pressure Swing Adsorption to Water Detritiation Process", JOURNAL OF NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 42, no. 6, 25 June 2005 (2005-06-25), pages 566 - 572, XP055318872 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017209227A1 (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 国立大学法人信州大学 重水素低減水の製造方法、および重水素濃縮水の製造方法
US11213790B2 (en) 2016-06-02 2022-01-04 Shinshu University Method for producing deuterium-depleted water and method for producing deuterium-enriched water
WO2018221531A1 (ja) * 2017-05-29 2018-12-06 学校法人近畿大学 Ｈｔｏ含有水溶液中のｈｔｏ濃度を低減する方法及び装置
JPWO2018221531A1 (ja) * 2017-05-29 2020-04-16 学校法人近畿大学 Ｈｔｏ含有水溶液中のｈｔｏ濃度を低減する方法及び装置
US11446608B2 (en) 2017-05-29 2022-09-20 Kinki University Method for reducing HTO concentration in aqueous solution
WO2019004102A1 (ja) * 2017-06-30 2019-01-03 国立大学法人信州大学 重水素低減水の製造方法、および重水素濃縮水の製造方法
CN110392604A (zh) * 2017-06-30 2019-10-29 国立大学法人信州大学 低氘水的制造方法及氘浓缩水的制造方法
JPWO2019004102A1 (ja) * 2017-06-30 2019-11-07 国立大学法人信州大学 重水素低減水の製造方法、および重水素濃縮水の製造方法
AU2018294140B2 (en) * 2017-06-30 2020-11-12 Kotobuki Holdings Co., Ltd. Method for producing deuterium-depleted water and method for producing deuterium-concentrated water
EP3646939A4 (en) * 2017-06-30 2021-03-31 Shinshu University PROCESS FOR THE PRODUCTION OF DEUTERIUM DEUTERIUM WATER AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CONCENTRATED WATER IN DEUTERIUM

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