JPH0129439B2 - - Google Patents
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- JPH0129439B2 JPH0129439B2 JP57216248A JP21624882A JPH0129439B2 JP H0129439 B2 JPH0129439 B2 JP H0129439B2 JP 57216248 A JP57216248 A JP 57216248A JP 21624882 A JP21624882 A JP 21624882A JP H0129439 B2 JPH0129439 B2 JP H0129439B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、使用ずみ核燃料の再処理工場からの
廃水、軽水炉あるいは重水炉の冷却水およびトリ
チウムを取扱う実験室からの廃水などのトリチウ
ム化水を含む溶液の電解による処理方法および処
理装置を目的とする。
廃水、軽水炉あるいは重水炉の冷却水およびトリ
チウムを取扱う実験室からの廃水などのトリチウ
ム化水を含む溶液の電解による処理方法および処
理装置を目的とする。
使用ずみ核燃料の再処理施設では、いくつかの
再処理段階において、多量の、例えば約40Ci/m3
という含有量のトリチウム化水を含む水溶液が得
られる。この種の溶液は、一般にウラニウム、プ
ルトニウム、あるいは核分裂生成物の溶液の蒸発
による濃縮時にあるいは使用ずみ燃料元素の溶解
段階において硝酸を再循環させる目的で行なわれ
る硝酸の再生処理時に、得られる。この後者の場
合、この種の溶液は、ホルマリンによる硝酸の分
解段階からの窒素酸化物を水蒸気で再生すること
により生成した硝酸の濃縮時に得られる。また、
あるいは硝酸溶液の再循環によつて、あるいは廃
水の同位体濃縮によつて、さらに高濃度の溶液に
直面することもある。
再処理段階において、多量の、例えば約40Ci/m3
という含有量のトリチウム化水を含む水溶液が得
られる。この種の溶液は、一般にウラニウム、プ
ルトニウム、あるいは核分裂生成物の溶液の蒸発
による濃縮時にあるいは使用ずみ燃料元素の溶解
段階において硝酸を再循環させる目的で行なわれ
る硝酸の再生処理時に、得られる。この後者の場
合、この種の溶液は、ホルマリンによる硝酸の分
解段階からの窒素酸化物を水蒸気で再生すること
により生成した硝酸の濃縮時に得られる。また、
あるいは硝酸溶液の再循環によつて、あるいは廃
水の同位体濃縮によつて、さらに高濃度の溶液に
直面することもある。
今のところ、トリチウム化水を満足な条件の下
で処理して、これに含まれているトリチウムを回
収する方法は知られていない。実際、高温のウラ
ニウムを利用するトリチウム化水の化学的減少方
法には、ウラニウムの消費およびトリチウムによ
つて汚染された酸化ウラニウム廃棄物の発生とい
う欠点がある。その上、トリチウム化水の取扱い
が非常に困難であり、かつ汚染に関る様々な問題
を生ずる。
で処理して、これに含まれているトリチウムを回
収する方法は知られていない。実際、高温のウラ
ニウムを利用するトリチウム化水の化学的減少方
法には、ウラニウムの消費およびトリチウムによ
つて汚染された酸化ウラニウム廃棄物の発生とい
う欠点がある。その上、トリチウム化水の取扱い
が非常に困難であり、かつ汚染に関る様々な問題
を生ずる。
Atomic Power Constructions Limitedによつ
て出願されたドイツ特許公開公報第1965627号に
記載されている通り、炭酸ガスを冷却材として用
いるガス冷却形原子炉から出るトリチウム化水を
含む廃水を処理するために、電解法を用いること
が検討された。しかし、この方法では、陰極で発
生するトリチウムが、水蒸気や酸素などのガス状
不純物を含んでいるので、トリチウムを高純度で
回収することができない。更に、この方法では、
トリチウムの良好な回収率を達成し得ない。
て出願されたドイツ特許公開公報第1965627号に
記載されている通り、炭酸ガスを冷却材として用
いるガス冷却形原子炉から出るトリチウム化水を
含む廃水を処理するために、電解法を用いること
が検討された。しかし、この方法では、陰極で発
生するトリチウムが、水蒸気や酸素などのガス状
不純物を含んでいるので、トリチウムを高純度で
回収することができない。更に、この方法では、
トリチウムの良好な回収率を達成し得ない。
本発明の目的は、トリチウムの回収上のこれら
の問題を満足すべき条件下で解決できるトリチウ
ム化水を含む溶液の処理方法にある。
の問題を満足すべき条件下で解決できるトリチウ
ム化水を含む溶液の処理方法にある。
本発明によれば、トリチウム化水を含む溶液の
処理方法は、 (a) 該溶液にある電解質を加え、ただし該電解質
は得られる溶液を電解することによりトリチウ
ムがガス状態で遊離され得るようなものとして
選ばれる、 (b) かくして得られる溶液を、トリチウムの拡散
を容易にすることのできる金属製の陰極を含む
電解槽内で操作した場合に、トリチウムを発生
するように電解に付し、ただし該陰極は電解液
とトリチウム収容室との間の気密隔壁を形成
し、かつ電解液と接触する表面上に多孔性パラ
ジウム黒の層で被覆されている、 (c) 該陰極から脱着されたトリチウムを該区画内
に回収すること、 を特徴とする。
処理方法は、 (a) 該溶液にある電解質を加え、ただし該電解質
は得られる溶液を電解することによりトリチウ
ムがガス状態で遊離され得るようなものとして
選ばれる、 (b) かくして得られる溶液を、トリチウムの拡散
を容易にすることのできる金属製の陰極を含む
電解槽内で操作した場合に、トリチウムを発生
するように電解に付し、ただし該陰極は電解液
とトリチウム収容室との間の気密隔壁を形成
し、かつ電解液と接触する表面上に多孔性パラ
ジウム黒の層で被覆されている、 (c) 該陰極から脱着されたトリチウムを該区画内
に回収すること、 を特徴とする。
本発明によれば、多孔性パラジウム黒で被覆さ
れた陰極の構成および性質のために、電解時に遊
離するトリチウムを、電極壁を通り抜けて拡散
し、かつ反対側の電極面上に脱着した後、すぐれ
た回収率をもつてガス状態で直接回収することが
できる。
れた陰極の構成および性質のために、電解時に遊
離するトリチウムを、電極壁を通り抜けて拡散
し、かつ反対側の電極面上に脱着した後、すぐれ
た回収率をもつてガス状態で直接回収することが
できる。
実際、水素を透過させるがその他のガスは透過
させない非多孔性材料で作られた陰極を選択する
ことにより、陰極におけるトリチウムの発生後、
陰極にトリチウムを吸着させ、次にこれを陰極内
部に拡散させ、そして収容区画内の陰極の反対面
でこのトリチウムを脱着させることが可能とな
る。しかも、電解液と接触する陰極の面におよぼ
されるトリチウムの内圧が極めて高く、陰極の電
位に応じて指数関数的に変化するために、電解液
と接触する電極の面におよぼされるトリチウムの
内圧と電極の反対側の面、換言すれば収容区画内
にある電極面におよぼされるトリチウムの内圧と
の間に非常に大きな差が生ずる。このため、室温
においてさえ、トリチウムを陰極壁内に容易に拡
散させ、その結果たとえ収容区画内の圧力が1バ
ールを越えてもトリチウムをこの区画内に回収す
ることができる。
させない非多孔性材料で作られた陰極を選択する
ことにより、陰極におけるトリチウムの発生後、
陰極にトリチウムを吸着させ、次にこれを陰極内
部に拡散させ、そして収容区画内の陰極の反対面
でこのトリチウムを脱着させることが可能とな
る。しかも、電解液と接触する陰極の面におよぼ
されるトリチウムの内圧が極めて高く、陰極の電
位に応じて指数関数的に変化するために、電解液
と接触する電極の面におよぼされるトリチウムの
内圧と電極の反対側の面、換言すれば収容区画内
にある電極面におよぼされるトリチウムの内圧と
の間に非常に大きな差が生ずる。このため、室温
においてさえ、トリチウムを陰極壁内に容易に拡
散させ、その結果たとえ収容区画内の圧力が1バ
ールを越えてもトリチウムをこの区画内に回収す
ることができる。
しかし場合によつては、例えばポンプを作動さ
せてトリチウムを回収する時には、収容区画内は
僅かに減圧される。
せてトリチウムを回収する時には、収容区画内は
僅かに減圧される。
陰極壁におけるトリチウム吸着の第1段階、陰
極内部へのトリチウムの拡散の第2段階および収
容区画内におけるトリチウムの脱着の第3段階を
含むこの種の方法において、第1段階は電解液と
接触する陰極壁により吸着され、次いで拡散され
るトリチウムの量を支配するので、最も重要な段
階である。
極内部へのトリチウムの拡散の第2段階および収
容区画内におけるトリチウムの脱着の第3段階を
含むこの種の方法において、第1段階は電解液と
接触する陰極壁により吸着され、次いで拡散され
るトリチウムの量を支配するので、最も重要な段
階である。
本発明によれば、電解によつて遊離するトリチ
ウムの良好な吸着を達成するために、電解液と接
触している陰極表面を多孔性パラジウム黒層で被
覆して得られる陰極を使用する。事実、この層に
よつて、陰極の比表面積を増加させ、すぐれたト
リチウム吸着能をこの陰極に付与させることがで
きる。脱着側の表面に第2の層を被覆することも
同様に有利であるが、その程度は低い。
ウムの良好な吸着を達成するために、電解液と接
触している陰極表面を多孔性パラジウム黒層で被
覆して得られる陰極を使用する。事実、この層に
よつて、陰極の比表面積を増加させ、すぐれたト
リチウム吸着能をこの陰極に付与させることがで
きる。脱着側の表面に第2の層を被覆することも
同様に有利であるが、その程度は低い。
本発明によれば、収容区画内で金属トリチウム
化物生成物を有する化合物とトリチウムとを直接
反応させることにより、トリチウムを固体状金属
トリチウム化物の形で回収することもできる。使
用される化合物として、La−Li5化合物、Fe−Ti
化合物、および合金化したあるいは合金化してな
いパラジウムを挙げることができる。
化物生成物を有する化合物とトリチウムとを直接
反応させることにより、トリチウムを固体状金属
トリチウム化物の形で回収することもできる。使
用される化合物として、La−Li5化合物、Fe−Ti
化合物、および合金化したあるいは合金化してな
いパラジウムを挙げることができる。
この結果、トリチウムを固体状化合物の形で直
接貯蔵し、またこの反応を収容区画内あるいはそ
の近傍で進行させることが可能になり、これによ
つて気体状態でトリチウムを輸送し、また貯蔵す
ることに伴つて発生する汚染の問題が回避され
る。
接貯蔵し、またこの反応を収容区画内あるいはそ
の近傍で進行させることが可能になり、これによ
つて気体状態でトリチウムを輸送し、また貯蔵す
ることに伴つて発生する汚染の問題が回避され
る。
トリチウムの回収率を改善するには、下記のパ
ラメータについて検討することが重要である: Γ陰極の表面状態、換言すれば吸着面および脱着
面ならびに水素化促進剤上における活性中心の
数; Γパラジウムの金属格子構造; Γ温度;および Γ吸着、挿入、拡散、および脱着のそれぞれの電
気化学的過程の動力学を支配する電流密度。
ラメータについて検討することが重要である: Γ陰極の表面状態、換言すれば吸着面および脱着
面ならびに水素化促進剤上における活性中心の
数; Γパラジウムの金属格子構造; Γ温度;および Γ吸着、挿入、拡散、および脱着のそれぞれの電
気化学的過程の動力学を支配する電流密度。
また、本発明によれば、陰極の表面状態を改善
するために、陰極の吸着面を、好ましくは陰極の
脱着面をも、それぞれ多孔性パラジウム黒で被覆
して得られる陰極を使用する。更に、陰極の吸着
面における痕跡量の酸化第二鉄の存在は有利であ
り、また陰極の再生を目的とする焼なましの利用
も、同様に得られる結果の改善を可能とする。
するために、陰極の吸着面を、好ましくは陰極の
脱着面をも、それぞれ多孔性パラジウム黒で被覆
して得られる陰極を使用する。更に、陰極の吸着
面における痕跡量の酸化第二鉄の存在は有利であ
り、また陰極の再生を目的とする焼なましの利用
も、同様に得られる結果の改善を可能とする。
本発明によれば、極めて多量のトリチウムを吸
着する性質を有する金属材料であるという理由か
ら、パラジウムあるいはパラジウム−銀合金など
のパラジウム合金で陰極を作ると有利である。好
ましくは、純パラジウムの透過性にほゞ匹敵する
透過性と、加熱および水素化の繰返しサイクル後
も劣化しない性質とを兼ね備えているという理由
で、銀の含有量が25%であるパラジウム−銀合金
を使用する。また陰極の厚さは透過率にあまり関
係しないので、例えば250μm程度の比較的厚い
陰極を使用することができる。
着する性質を有する金属材料であるという理由か
ら、パラジウムあるいはパラジウム−銀合金など
のパラジウム合金で陰極を作ると有利である。好
ましくは、純パラジウムの透過性にほゞ匹敵する
透過性と、加熱および水素化の繰返しサイクル後
も劣化しない性質とを兼ね備えているという理由
で、銀の含有量が25%であるパラジウム−銀合金
を使用する。また陰極の厚さは透過率にあまり関
係しないので、例えば250μm程度の比較的厚い
陰極を使用することができる。
なお、トリチウム吸着能を有する他の金属、例
えば純鉄、ニツケル、白金、およびこれら金属の
合金を使用することができる。
えば純鉄、ニツケル、白金、およびこれら金属の
合金を使用することができる。
トリチウム(T)が陰極に吸着される現象は、
以下のような機構に従つて起こる: T2O+xPd+e-→PdxT+OT- これに引続いて、電極の金属結晶格子内でのト
リチウムの脱着が、次の機構に従つて進行する: PdxT→xPd+T この事実から、トリチウムが電極壁を透過して
拡散する代わりに、電解槽内に直接戻されること
のないように、以下のような二次的反応は回避さ
れねばならない: PdxT+T2O+e-→2T+OT-+xPd T2O+e-→T+OT- 前述の通り、パラジウムあるいはパラジウム合
金から成る電極を、被電解液と接触する該電極の
表面に微細に粉砕された多孔性のパラジウム黒層
を被覆する段階を含む活性化処理に付すと、パラ
ジウムによるトリチウムの吸着が改善される。
以下のような機構に従つて起こる: T2O+xPd+e-→PdxT+OT- これに引続いて、電極の金属結晶格子内でのト
リチウムの脱着が、次の機構に従つて進行する: PdxT→xPd+T この事実から、トリチウムが電極壁を透過して
拡散する代わりに、電解槽内に直接戻されること
のないように、以下のような二次的反応は回避さ
れねばならない: PdxT+T2O+e-→2T+OT-+xPd T2O+e-→T+OT- 前述の通り、パラジウムあるいはパラジウム合
金から成る電極を、被電解液と接触する該電極の
表面に微細に粉砕された多孔性のパラジウム黒層
を被覆する段階を含む活性化処理に付すと、パラ
ジウムによるトリチウムの吸着が改善される。
この活性化処理は、下記要領で実施される:
先ず最初に、電極を焼なまし熱処理にかけ、次
に被電解液と接触させるべき電極の表面に対し
て、陰極表面に痕跡量残留してパラジウムの水素
化促進剤として作用する湿つた酸化第二鉄による
機械的摩耗処理を施し、次いでかくして処理され
た表面を微細に粉砕された多孔性パラジウム黒で
被覆する。
に被電解液と接触させるべき電極の表面に対し
て、陰極表面に痕跡量残留してパラジウムの水素
化促進剤として作用する湿つた酸化第二鉄による
機械的摩耗処理を施し、次いでかくして処理され
た表面を微細に粉砕された多孔性パラジウム黒で
被覆する。
多孔性パラジウム黒被覆は、塩化パラジウムの
希塩酸溶液の電解によつて形成することが好まし
い。この電解は、電流密度150mA/cm2で4分間
実施すればよい。こうして、厚さ6μmのパラジ
ウム黒層が得られる。
希塩酸溶液の電解によつて形成することが好まし
い。この電解は、電流密度150mA/cm2で4分間
実施すればよい。こうして、厚さ6μmのパラジ
ウム黒層が得られる。
焼なまし熱処理の結果、陰極の金属格子間隔の
大きさが増大するので、陰極内部におけるトリチ
ウムの拡散を改善できる。
大きさが増大するので、陰極内部におけるトリチ
ウムの拡散を改善できる。
パラジウム電極は、一般に圧延によつて得ら
れ、従つて著しく冷鍛されている。結晶粒は、あ
まりはつきりとは現われず、圧延方向に配向す
る。一方において、結晶の成長に必要な核が圧延
加工によつて生じており、この場合最も著しい撹
乱を蒙つて転位エネルギーが集中している領域が
核の役割を果たすので、再結晶のための焼なまし
が可能である。パラジウムを適当な温度に加熱す
れば、核が成長を開始し、結晶粒子は大きくな
る。晶出誘導期間に相当するある加熱時間後、実
際に再結晶が始まる。こうして、時間および温度
は重要な役割を演じ、温度はかなり複雑に関係す
る。誘導期間中、温度がそれ程高くなければ、核
の数が減少し、再結晶が抑制される可能性がある
が、これは回復現象に相当する。パラジウム電極
の場合、温度約650℃にて1時間にわたり真空中
で焼なましを行えば、良好な結果が得られる。す
なわち、この処理により硬さが低下し、機械的応
力は減少し、そして転位その他の金属結晶の格子
欠陥箇所が電極表面に向かつて移動するから、パ
ラジウムの金属結晶格子内におけるトリチウムの
最上の拡散が達成される。
れ、従つて著しく冷鍛されている。結晶粒は、あ
まりはつきりとは現われず、圧延方向に配向す
る。一方において、結晶の成長に必要な核が圧延
加工によつて生じており、この場合最も著しい撹
乱を蒙つて転位エネルギーが集中している領域が
核の役割を果たすので、再結晶のための焼なまし
が可能である。パラジウムを適当な温度に加熱す
れば、核が成長を開始し、結晶粒子は大きくな
る。晶出誘導期間に相当するある加熱時間後、実
際に再結晶が始まる。こうして、時間および温度
は重要な役割を演じ、温度はかなり複雑に関係す
る。誘導期間中、温度がそれ程高くなければ、核
の数が減少し、再結晶が抑制される可能性がある
が、これは回復現象に相当する。パラジウム電極
の場合、温度約650℃にて1時間にわたり真空中
で焼なましを行えば、良好な結果が得られる。す
なわち、この処理により硬さが低下し、機械的応
力は減少し、そして転位その他の金属結晶の格子
欠陥箇所が電極表面に向かつて移動するから、パ
ラジウムの金属結晶格子内におけるトリチウムの
最上の拡散が達成される。
水素化促進剤としての酸化第二鉄による機械的
摩耗処理により、化学吸着された水素を、陰極表
面直下の結晶格子点間の位置に吸収された水素に
移行させるのに必要なエネルギーを節約できる。
鉄は、パラジウムの4d帯における電子の変換に
よつて、あるサイト数を占有する。陰極表面を覆
う鉄のこの吸着モデルは、電位の減少および電流
の増加を伴うパラジウム内における水素の透過性
を増大する。
摩耗処理により、化学吸着された水素を、陰極表
面直下の結晶格子点間の位置に吸収された水素に
移行させるのに必要なエネルギーを節約できる。
鉄は、パラジウムの4d帯における電子の変換に
よつて、あるサイト数を占有する。陰極表面を覆
う鉄のこの吸着モデルは、電位の減少および電流
の増加を伴うパラジウム内における水素の透過性
を増大する。
この処理は、時間の関数としてのトリチウムの
拡散量に影響を与える。
拡散量に影響を与える。
最後に、被電解液と接触する陰極表面におけ
る、微細に粉砕させた多孔性パラジウム黒の薄層
析出物は、トリチウムの吸着および拡散の改善を
可能とする。すなわち、極めて微細に粉砕された
パラジウム黒析出物が表面に存在すると、被電解
液と固体との界面で進行する反応が促進され、倍
加する。これよりも効果は薄いとはいえ、脱着面
におけるパラジウム黒析出物は拡散を改善する。
る、微細に粉砕させた多孔性パラジウム黒の薄層
析出物は、トリチウムの吸着および拡散の改善を
可能とする。すなわち、極めて微細に粉砕された
パラジウム黒析出物が表面に存在すると、被電解
液と固体との界面で進行する反応が促進され、倍
加する。これよりも効果は薄いとはいえ、脱着面
におけるパラジウム黒析出物は拡散を改善する。
本発明によれば、トリチウム化水を含む溶液に
添加された電解質は、水酸化ナトリウムあるいは
水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物であ
ることが好ましく、これによつて放射線分解現象
およびトリチウムに基づく溶媒和電子の存在に起
因する錯イオンの生成を最大限度に防止できる。
添加された電解質は、水酸化ナトリウムあるいは
水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物であ
ることが好ましく、これによつて放射線分解現象
およびトリチウムに基づく溶媒和電子の存在に起
因する錯イオンの生成を最大限度に防止できる。
水酸化ナトリウムを用いる場合、この溶液の電
解質濃度は1〜20mol/の範囲にあることが有
利である。
解質濃度は1〜20mol/の範囲にあることが有
利である。
陰極内におけるトリチウムの拡散をさらに改善
するために、室温よりも高い温度、例えば50〜
160℃の範囲の温度で電解を実施することが好ま
しく、それによつて陰極に気泡を発生することな
く電流密度や電解槽の効率を高めることができ
る。特に、80℃で操作することは、高温度の使用
に基づく生産技術的拘束、ならびに腐食や放射線
分解の二次的反応などの不利な現象が回避される
ので好ましい。
するために、室温よりも高い温度、例えば50〜
160℃の範囲の温度で電解を実施することが好ま
しく、それによつて陰極に気泡を発生することな
く電流密度や電解槽の効率を高めることができ
る。特に、80℃で操作することは、高温度の使用
に基づく生産技術的拘束、ならびに腐食や放射線
分解の二次的反応などの不利な現象が回避される
ので好ましい。
厚さが50〜250μmのパラジウムあるいはパラ
ジウム合金により作られた壁で陰極を構成する場
合、80℃の温度下で60〜150mA/cm2の電流密度
で電解を実施すると有利である。
ジウム合金により作られた壁で陰極を構成する場
合、80℃の温度下で60〜150mA/cm2の電流密度
で電解を実施すると有利である。
更に、本発明はトリチウム化水を含む溶液の処
理装置をも発明の目的とする。この装置は、 (a) 電解によりトリチウムをガス状態で遊離し得
る電解液を収容するための電解槽、ここで該槽
は陽極およびトリチウム吸着能を有する金属で
作られた陰極を含み、該陰極は被電解液とトリ
チウム収容区画との間の気密隔壁を構成してお
り、かつ該陰極は被電解液と接触している表面
において多孔性パラジウム黒層で被覆されてい
る、 (b) 該陽極と該陰極との間に電位差を設定するた
めの手段、 (c) トリチウム化水と電解質とを含む溶液を該電
解槽内で循環させるための手段、 (d) 該電解槽内で発生した酸素を回収するための
手段、および (e) 該電解槽内で生成した水蒸気を凝縮するた
め、および電解液中に凝縮された水蒸気を再循
環させるための手段、 を含むことを特徴とする。
理装置をも発明の目的とする。この装置は、 (a) 電解によりトリチウムをガス状態で遊離し得
る電解液を収容するための電解槽、ここで該槽
は陽極およびトリチウム吸着能を有する金属で
作られた陰極を含み、該陰極は被電解液とトリ
チウム収容区画との間の気密隔壁を構成してお
り、かつ該陰極は被電解液と接触している表面
において多孔性パラジウム黒層で被覆されてい
る、 (b) 該陽極と該陰極との間に電位差を設定するた
めの手段、 (c) トリチウム化水と電解質とを含む溶液を該電
解槽内で循環させるための手段、 (d) 該電解槽内で発生した酸素を回収するための
手段、および (e) 該電解槽内で生成した水蒸気を凝縮するた
め、および電解液中に凝縮された水蒸気を再循
環させるための手段、 を含むことを特徴とする。
本発明の装置の好ましい一実施態様によれば、
陰極は、一端が閉じられ、かつ電解液内に部分的
に浸漬されるように電解槽内に配置された中空管
から成り、該管の内部の限られた空間がトリチウ
ム収容区画を構成する。
陰極は、一端が閉じられ、かつ電解液内に部分的
に浸漬されるように電解槽内に配置された中空管
から成り、該管の内部の限られた空間がトリチウ
ム収容区画を構成する。
本発明の装置は、有利には該収容区画内に拡散
したガス状態の水素および/または水素の同位体
を抽出するための手段を含み、この種の手段は、
あるいはポンプから成り、あるいは水素化物を生
成したもしくは生成していないLaNi5、Fe−Ti、
パラジウム、パラジウム合金などの金属や合金系
のトラツプから成る。
したガス状態の水素および/または水素の同位体
を抽出するための手段を含み、この種の手段は、
あるいはポンプから成り、あるいは水素化物を生
成したもしくは生成していないLaNi5、Fe−Ti、
パラジウム、パラジウム合金などの金属や合金系
のトラツプから成る。
同様に本発明の装置は、該電解槽内に存在する
電解液を加熱するための手段を含むことが好まし
い。
電解液を加熱するための手段を含むことが好まし
い。
前述の通り、陰極はパラジウムあるいはパラジ
ウム合金、例えばパラジウムと銀との合金で作る
ことが好ましい。陰極が、一端の閉じられた中空
管の形状である時、この管は外面がまた場合によ
つては内面も、多孔性パラジウム黒で被覆され
る。陽極は、電解槽壁によつて構成され、かつス
テンレス鋼で作成されることが有利である。
ウム合金、例えばパラジウムと銀との合金で作る
ことが好ましい。陰極が、一端の閉じられた中空
管の形状である時、この管は外面がまた場合によ
つては内面も、多孔性パラジウム黒で被覆され
る。陽極は、電解槽壁によつて構成され、かつス
テンレス鋼で作成されることが有利である。
陰極を構成するパラジウム−銀合金製管は、先
ず焼なまし熱処理にかけ、次にその外面を機械的
摩耗処理し、その後電解によりパラジウム黒を被
覆することが好ましい。
ず焼なまし熱処理にかけ、次にその外面を機械的
摩耗処理し、その後電解によりパラジウム黒を被
覆することが好ましい。
本発明のその他の利点および特徴は、トリチウ
ム化水を含む廃水の処理装置の立面図を描いた添
付図面を参照して、非限定的な実施例として以下
に述べる説明を一読すれば、より良く理解される
であろう。
ム化水を含む廃水の処理装置の立面図を描いた添
付図面を参照して、非限定的な実施例として以下
に述べる説明を一読すれば、より良く理解される
であろう。
添付図面から明らかな通り、本発明の装置は、
例えばアルカリ性媒質に不溶のセラミツク、鋼
316L22CND17−13などの非腐食性の金属あるい
は合金で作られた電解槽1を含む。特に電解槽1
は、不動態化したステンレス鋼で作ることが好ま
しい。電解槽1の上部は蓋3によつて気密密閉さ
れる。電解槽の内部には、下方端部において閉じ
られた管から成る陰極5が配置され、また電解槽
壁は陽極7を構成する。
例えばアルカリ性媒質に不溶のセラミツク、鋼
316L22CND17−13などの非腐食性の金属あるい
は合金で作られた電解槽1を含む。特に電解槽1
は、不動態化したステンレス鋼で作ることが好ま
しい。電解槽1の上部は蓋3によつて気密密閉さ
れる。電解槽の内部には、下方端部において閉じ
られた管から成る陰極5が配置され、また電解槽
壁は陽極7を構成する。
電気的に絶縁された電流路が、電解槽壁を貫通
していて、それぞれ陰極5および電解槽内部にお
ける液面の高さの制御に役立つ2個の測深器11
および13を挿入し得る。本装置は、その上部に
凝縮器15、および測深器11および13に電気
的に接続された継電器によつて作動する弁18を
備えた電解液供給管17、ならびに不活性ガス導
入管19を含む。更に、本装置は温度を調節し一
定に保つサーモスタツトによつて作動される電気
抵抗から成る電解槽加熱手段21を含む。
していて、それぞれ陰極5および電解槽内部にお
ける液面の高さの制御に役立つ2個の測深器11
および13を挿入し得る。本装置は、その上部に
凝縮器15、および測深器11および13に電気
的に接続された継電器によつて作動する弁18を
備えた電解液供給管17、ならびに不活性ガス導
入管19を含む。更に、本装置は温度を調節し一
定に保つサーモスタツトによつて作動される電気
抵抗から成る電解槽加熱手段21を含む。
添付図面に示された通り、陰極5は下端部にお
いて閉じられ、厚さ50〜250μmの、円形断面を
有する中空管5aから成り、当該閉じられた下端
部は上部においてトリチウム回収装置に接続され
たトリチウム収容区画23を画定する。このトリ
チウム回収装置は、拡散したトリチウムの高純度
性を維持するために気密でなければならず、そし
て1次ベーンポンプによりこのトリチウム回収装
置を真空下に保つことができる。
いて閉じられ、厚さ50〜250μmの、円形断面を
有する中空管5aから成り、当該閉じられた下端
部は上部においてトリチウム回収装置に接続され
たトリチウム収容区画23を画定する。このトリ
チウム回収装置は、拡散したトリチウムの高純度
性を維持するために気密でなければならず、そし
て1次ベーンポンプによりこのトリチウム回収装
置を真空下に保つことができる。
一般に、この装置は真空度を測定して調節する
ための真空計および圧力計、トリチウムを貯蔵す
る中間容器、気体試料採取用の試験管、およびト
リチウムをトリチウム化物として貯蔵するための
トラツプを含む。真空を保つために一群のポンプ
が用いられる。
ための真空計および圧力計、トリチウムを貯蔵す
る中間容器、気体試料採取用の試験管、およびト
リチウムをトリチウム化物として貯蔵するための
トラツプを含む。真空を保つために一群のポンプ
が用いられる。
陰極5を構成する管は、水素のみを透過させ、
それ以外のガスは透過させない非多孔性のパラジ
ウム−銀合金で作られ、圧延に基づく結晶粒子の
配向を消失させるために、該管に対して1.35Pa程
度の真空下に1時間にわたり650℃で焼なましが
施された。この焼なまし処理後、電解液に接触す
ることになる管の外面は、パラジウムの水素化促
進剤としての、水で給湿された酸化第二鉄Fe2O3
粉末による数分間にわたる機械的摩耗処理にかけ
られ、次いでかくして処理された表面に、放電さ
れたトリチウムと接触するパラジウムの活性表面
積を増加するため、微粉砕されたパラジウム黒の
多孔性層を厚さ7μmで析出させた。この微粉砕
されたパラジウム黒の多孔性層は、12mol/の
HCl20cm3に溶解したPdCl24gを含み、かつ引続き
蒸留水で希釈して500cm3にした塩化パラジウム溶
液を、4分間にわたり温度20℃において陰極電流
密度150mA/cm2の下に電解を行つて生成させた。
それ以外のガスは透過させない非多孔性のパラジ
ウム−銀合金で作られ、圧延に基づく結晶粒子の
配向を消失させるために、該管に対して1.35Pa程
度の真空下に1時間にわたり650℃で焼なましが
施された。この焼なまし処理後、電解液に接触す
ることになる管の外面は、パラジウムの水素化促
進剤としての、水で給湿された酸化第二鉄Fe2O3
粉末による数分間にわたる機械的摩耗処理にかけ
られ、次いでかくして処理された表面に、放電さ
れたトリチウムと接触するパラジウムの活性表面
積を増加するため、微粉砕されたパラジウム黒の
多孔性層を厚さ7μmで析出させた。この微粉砕
されたパラジウム黒の多孔性層は、12mol/の
HCl20cm3に溶解したPdCl24gを含み、かつ引続き
蒸留水で希釈して500cm3にした塩化パラジウム溶
液を、4分間にわたり温度20℃において陰極電流
密度150mA/cm2の下に電解を行つて生成させた。
前述の通り、陽極7は電解槽1の壁によつて構
成され、電流発生器の正極に接続される。陽極お
よび陰極のこのような配置により、電流を陰極表
面に良好に分布させると共に、定常的な等電位を
設定することができる。電解電流は、電流の強さ
を一定に保つように作動する定電位電解装置を用
いてプログラム化される。
成され、電流発生器の正極に接続される。陽極お
よび陰極のこのような配置により、電流を陰極表
面に良好に分布させると共に、定常的な等電位を
設定することができる。電解電流は、電流の強さ
を一定に保つように作動する定電位電解装置を用
いてプログラム化される。
この装置では、トリチウム化水を含む溶液が次
の順序で処理される:すなわち、1〜20mol/
の水酸化ナトリウムを含むトリチウム化水から成
る被電解液を電解液供給管17により電解槽1内
で循環させる。このトリチウム化水は、トリチウ
ムを含む廃ガスの接触酸化によつて得られたもの
である。測深器11および13によつて検出され
た電解槽内溶液の液面の高さが所定の値に達する
と、直ちに溶液供給が自動的に停止する。この
時、加熱装置を作動させて、溶液温度を約80℃に
し、導管19によりアルゴンを導入し、電極5お
よび7を電流発生器に接続して、陰極電流密度60
mA・cm-2で溶液を電解し、陰極5上にガス状ト
リチウムを発生させる。トリチウムは陰極5に吸
着され、次に通常はポンプ作用により減圧下にあ
る管5の内部に拡散するが、このような処置は管
内部のガス圧力が電解槽の圧力よりもはるかに高
い時に実施することができる。これらの条件下
で、1cm3/min程度のトリチウム流量を得ること
ができる。電解時に遊離したガス、すなわち酸素
ならびに管5内に拡散しなかつたトリチウムおよ
び水蒸気は、水蒸気を濃縮させ次いで電解槽1の
内部に再循環させる凝縮器15に向かうアルゴン
流により電解槽から排出させる。凝縮器から出る
ガスはトリチウム化水を再形成させるために接触
再結合装置内に送られ、得られたトリチウム化水
は引続き電解槽内に再循環し得る。
の順序で処理される:すなわち、1〜20mol/
の水酸化ナトリウムを含むトリチウム化水から成
る被電解液を電解液供給管17により電解槽1内
で循環させる。このトリチウム化水は、トリチウ
ムを含む廃ガスの接触酸化によつて得られたもの
である。測深器11および13によつて検出され
た電解槽内溶液の液面の高さが所定の値に達する
と、直ちに溶液供給が自動的に停止する。この
時、加熱装置を作動させて、溶液温度を約80℃に
し、導管19によりアルゴンを導入し、電極5お
よび7を電流発生器に接続して、陰極電流密度60
mA・cm-2で溶液を電解し、陰極5上にガス状ト
リチウムを発生させる。トリチウムは陰極5に吸
着され、次に通常はポンプ作用により減圧下にあ
る管5の内部に拡散するが、このような処置は管
内部のガス圧力が電解槽の圧力よりもはるかに高
い時に実施することができる。これらの条件下
で、1cm3/min程度のトリチウム流量を得ること
ができる。電解時に遊離したガス、すなわち酸素
ならびに管5内に拡散しなかつたトリチウムおよ
び水蒸気は、水蒸気を濃縮させ次いで電解槽1の
内部に再循環させる凝縮器15に向かうアルゴン
流により電解槽から排出させる。凝縮器から出る
ガスはトリチウム化水を再形成させるために接触
再結合装置内に送られ、得られたトリチウム化水
は引続き電解槽内に再循環し得る。
この目的のためには、凝縮器15から出るガス
の排出用管路は、アルミナ上に固定されたパラジ
ウム黒から成る、残留トリチウムの接触酸化装置
内に通すことができる。次いで、重水の形で酸素
に再結合したトリチウムを熱交換器内で凝縮さ
せ、場合によつては電解槽1内に再循環させる。
電解槽の出口あるいは接触酸化装置の後方におい
て、抽出ガスを分析するために、ガス出口管に試
料採取アンプルを接続することができる。
の排出用管路は、アルミナ上に固定されたパラジ
ウム黒から成る、残留トリチウムの接触酸化装置
内に通すことができる。次いで、重水の形で酸素
に再結合したトリチウムを熱交換器内で凝縮さ
せ、場合によつては電解槽1内に再循環させる。
電解槽の出口あるいは接触酸化装置の後方におい
て、抽出ガスを分析するために、ガス出口管に試
料採取アンプルを接続することができる。
こうして、本発明の方法によれば、特に水蒸気
を含まぬ状態で極めて純粋なトリチウムを得るこ
とができる。
を含まぬ状態で極めて純粋なトリチウムを得るこ
とができる。
この種の装置により、陰極を全く取りはずすこ
となく約6週間にわたる運転期間後、満足すべき
結果が得られた。この期間の終了後に、陰極は異
常を示さず、この陰極壁を横切るトリチウムの拡
散は良好な条件下で行なわれた。
となく約6週間にわたる運転期間後、満足すべき
結果が得られた。この期間の終了後に、陰極は異
常を示さず、この陰極壁を横切るトリチウムの拡
散は良好な条件下で行なわれた。
こうして、陰極の透過性を損うことなく、操作
担当技術者の介入を必要とせずに、330時間の間
に亘り85%の拡散収率が観察された。
担当技術者の介入を必要とせずに、330時間の間
に亘り85%の拡散収率が観察された。
本発明の陰極を用いて得られた結果を、焼なま
し、酸化第二鉄による機械的摩耗、および多孔性
パラジウム黒付着の各処理にはかけられてないが
トリチウム収容区画を画定し、かつその内面がパ
ラジウム黒で被覆されたパラジウム陰極を用いて
得られた結果と比較すれば、本発明の処理にかけ
られた陰極の優秀性が確認される。
し、酸化第二鉄による機械的摩耗、および多孔性
パラジウム黒付着の各処理にはかけられてないが
トリチウム収容区画を画定し、かつその内面がパ
ラジウム黒で被覆されたパラジウム陰極を用いて
得られた結果と比較すれば、本発明の処理にかけ
られた陰極の優秀性が確認される。
すなわち本発明に従つて処理されたパラジウム
−銀合金で作られ、高さ11cm、直径2.6cm、厚さ
250μmの円筒状陰極を用いて拡散収率83%を達
成するには、電解を温度160℃、電流密度670m
A/cm2で実施すればよく、水素およびトリチウム
の拡散量はこれらの条件下で3.9cm3/cm2・minで
ある。
−銀合金で作られ、高さ11cm、直径2.6cm、厚さ
250μmの円筒状陰極を用いて拡散収率83%を達
成するには、電解を温度160℃、電流密度670m
A/cm2で実施すればよく、水素およびトリチウム
の拡散量はこれらの条件下で3.9cm3/cm2・minで
ある。
これに対して、高さ9cm、直径3mm、厚さ
100μmであり、内面がパラジウム黒で被覆され、
かつ本発明の処理を受けていないパラジウム−銀
合金製の円筒状陰極を用いた場合には、電流密度
454mA/cm2で操作して収率83%を達成すること
ができ、この条件下での水素およびトリチウムの
拡散量は2.6cm3/cm2・minである。こうして、本
発明に従つて処理した陰極を用いた方が、水素お
よびトリチウムの拡散量が一層高いことがわか
る。
100μmであり、内面がパラジウム黒で被覆され、
かつ本発明の処理を受けていないパラジウム−銀
合金製の円筒状陰極を用いた場合には、電流密度
454mA/cm2で操作して収率83%を達成すること
ができ、この条件下での水素およびトリチウムの
拡散量は2.6cm3/cm2・minである。こうして、本
発明に従つて処理した陰極を用いた方が、水素お
よびトリチウムの拡散量が一層高いことがわか
る。
更に、本発明の陰極がトリチウムの拡散を促進
する特殊な構造を有することから、放射能10〜
100ci/のトリチウム化水の20Nソーダ溶液を
160℃で処理することができる。
する特殊な構造を有することから、放射能10〜
100ci/のトリチウム化水の20Nソーダ溶液を
160℃で処理することができる。
最後に本発明の方法および装置は、特に電解槽
中で生じる水素−トリチウム画分に関して、トリ
チウム化水の取扱い、汚染廃水の投棄によつて発
生する安全上の諸問題、ならびにトリチウム化水
に対する材料の耐性、トリチウム化水の放射線分
解および腐食性化合物生成の原因となる空気中の
窒素との相互作用に関連した諸問題を解決するた
めに役立つ。
中で生じる水素−トリチウム画分に関して、トリ
チウム化水の取扱い、汚染廃水の投棄によつて発
生する安全上の諸問題、ならびにトリチウム化水
に対する材料の耐性、トリチウム化水の放射線分
解および腐食性化合物生成の原因となる空気中の
窒素との相互作用に関連した諸問題を解決するた
めに役立つ。
本発明の装置は、以下のような手段を含む。
(a) 周囲雰囲気から電解槽を隔離するために必要
な手段、 (b) 陰極内部への拡散後の極めて純粋な状態にあ
るトリチウムを回収するために必要な手段、お
よび (c) 電解槽から出るガス中に含まれる残留水蒸
気、酸素、水素、およびトリチウムを取り出し
かつ再循環させるのに必要な手段、これは新た
な放射性廃棄物の生成を防止するのに役立つ。
な手段、 (b) 陰極内部への拡散後の極めて純粋な状態にあ
るトリチウムを回収するために必要な手段、お
よび (c) 電解槽から出るガス中に含まれる残留水蒸
気、酸素、水素、およびトリチウムを取り出し
かつ再循環させるのに必要な手段、これは新た
な放射性廃棄物の生成を防止するのに役立つ。
添付図面はトリチウム化水を含む廃液の処理装
置の立面図である。 1……電解槽、3……蓋、5……陰極、7……
陽極、11,13……測深器、15……凝縮器、
17……電解液供給管、18……弁、19……不
活性ガス導入管、21……加熱手段、23……ト
リチウム収容区画。
置の立面図である。 1……電解槽、3……蓋、5……陰極、7……
陽極、11,13……測深器、15……凝縮器、
17……電解液供給管、18……弁、19……不
活性ガス導入管、21……加熱手段、23……ト
リチウム収容区画。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (a) トリチウム化水含有溶液にある電解質を
加え、ただし該電解質は得られる溶液を電解す
ることによりトリチウムがガス状態で遊離され
得るものとして選ばれる、 (b) かくして得られる溶液を、トリチウムの拡散
を容易にすることのできる金属製の陰極を含む
電解槽内で操作した場合に、トリチウムを発生
するように電解に付し、ただし該陰極は焼なま
し熱処理され、電解液と接触する電極表面にお
いて湿潤酸化第二鉄による機械的摩耗処理が施
され、さらにこうして処理された表面が微細に
粉砕されたパラジユウム黒の多孔性層で被覆さ
れており、かつ電解液とトリチウム収容区画と
の間の気密隔壁を構成しており、 (c) 該陰極から脱着されたトリチウムを該区画内
に回収することを特徴とする、トリチウム化水
含有溶液の処理方法。 2 該陰極がその脱着面に多孔性パラジユウム黒
層で被覆されている特許請求の範囲第1項記載の
方法。 3 金属トリチウム化物生成能を有する化合物と
トリチウムとを反応させて、固体金属トリチウム
化物としてトリチウムを回収する特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の方法。 4 前記陰極がパラジユウムあるいはパラジユウ
ム合金製である特許請求の範囲第1〜3項のいず
れか1項に記載の方法。 5 該電解質が水酸化ナトリウムであり、前記電
解液の電解質濃度が1〜20mol/の範囲である
特許請求の範囲第1〜4項のいずれか1項に記載
の方法。 6 前記電解液を50〜160℃の範囲の温度に保ち
つつ電解する特許請求の範囲第1〜5項のいずれ
か1項に記載の方法。 7 前記陰極がパラジユウムあるいはパラジユウ
ム合金製であり、かつその厚さが50〜250μmの
範囲にあり、60〜150mA/cm2の範囲内の電流密
度で温度80℃にて電解する特許請求の範囲第1〜
6のいずれか1項に記載の方法。 8 (a) 電解によりトリチウムをガス状態で遊離
し得る電解液を収容するための電解槽1、ここ
で該槽は陽極7およびトリチウム吸着能を有す
る金属で作られた陰極5を含み、該陰極は焼な
まし熱処理され、電解液と接触している電極表
面において湿潤酸化第二鉄による機械的摩耗処
理が施され、さらにこうして処理された表面が
微細に粉砕されたパラジユウム黒の多孔性層で
被覆されており、かつ電解液とトリチウム収容
区画23との間の気蜜隔壁を構成しており、 (b) 該陽極と該陰極との間に電位差を設定するた
めの手段、 (c) 電解質を添加した、トリチウム化水含有液を
該電解槽内で循環させるための手段、 (d) 該電解槽内で発生した酸素を回収するための
手段、および (e) 該電解槽内で生成した水蒸気を凝縮するた
め、および電解液中に凝縮された水蒸気を再循
環させるための手段、 を含むことを特徴とする、トリチウム化水含有溶
液の処理装置。 9 該陰極5が、一端において閉じられ、かつ電
解液中に部分的の浸漬されるように該電解槽中に
配置された中空管によつて構成され、その際該管
の内部における限られた空間がトリチウム収容区
画23を構成する特許請求の範囲第8項記載の装
置。 10 前記中空管が、外面を多孔性パラジユウム
黒で被覆されたパラジユウムあるいはパラジユウ
ム合金で作られている特許請求の範囲第8項また
は第9項に記載の装置。 11 前記中空管の内面が多孔性パラジユウム黒
で被覆されている特許請求の範囲第10項記載の
装置。 12 前記陽極が電解槽壁により構成され、該電
解槽壁がステンレス鋼製である特許請求の範囲第
9〜11項のいずれか1項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8123033A FR2517663B1 (fr) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Procede et dispositif de traitement d'effluents aqueux contenant de l'eau tritiee, electrode utilisable dans un tel dispositif et son procede de preparation |
| FR8123033 | 1981-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58113797A JPS58113797A (ja) | 1983-07-06 |
| JPH0129439B2 true JPH0129439B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=9264846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57216248A Granted JPS58113797A (ja) | 1981-12-09 | 1982-12-09 | トリチウム化水含有溶液の処理方法および装置、該装置に使用する電極ならびにその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4487670A (ja) |
| EP (1) | EP0082061B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58113797A (ja) |
| CA (1) | CA1215020A (ja) |
| DE (1) | DE3278714D1 (ja) |
| FR (1) | FR2517663B1 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861555A (en) * | 1985-03-11 | 1989-08-29 | Applied Automation, Inc. | Apparatus for chromatographic analysis of ionic species |
| BE902271A (nl) * | 1985-04-25 | 1985-08-16 | Studiecentrum Kernenergi | Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. |
| DE3606316A1 (de) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren und vorrichtung zur dekontamination des abgases des brennstoffkreislaufs eines fusionsreaktors von tritium und/oder deuterium in chemisch gebundener form enthaltenden abgas-bestandteilen |
| JPS6450998A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Power Reactor & Nuclear Fuel | Electrolysis treating method of radioactive waste liquid |
| WO1992022906A1 (en) * | 1991-06-11 | 1992-12-23 | Electric Power Research Institute, Inc. | Methods for cleaning cathodes |
| AU2257392A (en) * | 1991-06-11 | 1993-01-12 | Electric Power Research Institute, Inc. | Methods for forming films on cathodes |
| AU2336192A (en) * | 1991-06-11 | 1993-01-12 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus for producing heat from deuterated palladium |
| US20020090047A1 (en) * | 1991-10-25 | 2002-07-11 | Roger Stringham | Apparatus for producing ecologically clean energy |
| FR2690270A1 (fr) * | 1992-04-21 | 1993-10-22 | Framatome Sa | Enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides et installation et procédé pour le traitement de ces effluents. |
| AU5738894A (en) * | 1992-12-10 | 1994-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Methods for forming films on cathodes |
| EP0914668A2 (en) * | 1995-06-06 | 1999-05-12 | André Jouanneau | Method and apparatus for producing and using plasma |
| US6024935A (en) * | 1996-01-26 | 2000-02-15 | Blacklight Power, Inc. | Lower-energy hydrogen methods and structures |
| IL134131A (en) * | 1997-07-22 | 2005-08-31 | Black Light Power Inc | Inorganic hydrogen compounds, separation methods and fuel applications |
| US20090123356A1 (en) * | 1997-07-22 | 2009-05-14 | Blacklight Power, Inc. | Inorganic hydrogen compounds |
| US20090142257A1 (en) * | 1997-07-22 | 2009-06-04 | Blacklight Power, Inc. | Inorganic hydrogen compounds and applications thereof |
| US20090129992A1 (en) * | 1997-07-22 | 2009-05-21 | Blacklight Power, Inc. | Reactor for Preparing Hydrogen Compounds |
| CA2466953A1 (en) * | 2001-11-14 | 2003-08-14 | Blacklight Power, Inc. | Hydrogen power, plasma, and reactor for lasing, and power conversion |
| US20040095705A1 (en) * | 2001-11-28 | 2004-05-20 | Mills Randell L. | Plasma-to-electric power conversion |
| US20030129117A1 (en) * | 2002-01-02 | 2003-07-10 | Mills Randell L. | Synthesis and characterization of a highly stable amorphous silicon hydride as the product of a catalytic hydrogen plasma reaction |
| US20040118348A1 (en) * | 2002-03-07 | 2004-06-24 | Mills Randell L.. | Microwave power cell, chemical reactor, and power converter |
| CA2483780A1 (en) * | 2002-05-01 | 2003-11-13 | Blacklight Power, Inc. | Diamond synthesis |
| EP1628909A2 (en) * | 2003-04-15 | 2006-03-01 | Blacklight Power, Inc. | Plasma reactor and process for producing lower-energy hydrogen species |
| US7188033B2 (en) * | 2003-07-21 | 2007-03-06 | Blacklight Power Incorporated | Method and system of computing and rendering the nature of the chemical bond of hydrogen-type molecules and molecular ions |
| AU2004307452A1 (en) | 2003-10-24 | 2005-05-06 | Blacklight Power, Inc. | Novel molecular hydrogen gas laser |
| EP1702212A4 (en) * | 2004-01-05 | 2009-01-21 | Blacklight Power Inc | METHOD AND SYSTEM FOR CALCULATING AND PRESENTING THE NATURE OF ATOMICS AND ATOMICS |
| US20060088138A1 (en) * | 2004-04-07 | 2006-04-27 | Andre Jouanneau | Method and apparatus for the generation and the utilization of plasma solid |
| US7689367B2 (en) | 2004-05-17 | 2010-03-30 | Blacklight Power, Inc. | Method and system of computing and rendering the nature of the excited electronic states of atoms and atomic ions |
| US20070198199A1 (en) * | 2004-07-19 | 2007-08-23 | Mills Randell L | Method and system of computing and rendering the nature of the chemical bond of hydrogen-type molecules and molecular ions |
| US7643818B2 (en) | 2004-11-22 | 2010-01-05 | Seven Networks, Inc. | E-mail messaging to/from a mobile terminal |
| US20080304522A1 (en) * | 2006-04-04 | 2008-12-11 | Mills Randell L | Catalyst laser |
| US8597471B2 (en) | 2010-08-19 | 2013-12-03 | Industrial Idea Partners, Inc. | Heat driven concentrator with alternate condensers |
| JP6549372B2 (ja) * | 2014-12-16 | 2019-07-24 | 吉田 英夫 | トリチウム水による汚染土壌および汚染水の除染方法および除染システム |
| US10385468B2 (en) | 2016-06-06 | 2019-08-20 | Ih Ip Holdings Limited | Plasma frequency trigger |
| US11268202B2 (en) | 2019-02-13 | 2022-03-08 | Industrial Heat, Llc | Methods for enhanced electrolytic loading of hydrogen |
| US10767273B2 (en) * | 2019-02-13 | 2020-09-08 | Ih Ip Holdings Limited | Methods for enhanced electrolytic loading of hydrogen |
| CN112489847B (zh) * | 2020-12-01 | 2023-05-05 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种活化石墨减容处理方法 |
| CN115240884B (zh) * | 2022-07-04 | 2024-08-09 | 中核核电运行管理有限公司 | 一种验证基于精馏的高氚重水自辐照分解的方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2863526A (en) * | 1956-10-17 | 1958-12-09 | Oliver N Salmon | Method of separating hydrogen isotopes |
| US3620844A (en) * | 1963-03-04 | 1971-11-16 | Varta Ag | System for the activation of hydrogen |
| GB1289309A (ja) * | 1968-12-31 | 1972-09-13 | ||
| US4000048A (en) * | 1973-06-25 | 1976-12-28 | Diamond Shamrock Technologies S.A. | Novel cathode |
| DE2711366A1 (de) * | 1977-03-16 | 1978-09-21 | Hoechst Ag | Verfahren zum anreichern und abtrennen von tritium und/oder tritiumhydrid von tritiumwasser |
| CA1095848A (en) * | 1978-03-30 | 1981-02-17 | Electrolyser Corporation Ltd. (The) | Heavy-water extraction from non-electrolytic hydrogen streams |
| US4331522A (en) * | 1981-01-12 | 1982-05-25 | European Atomic Energy Commission (Euratom) | Reprocessing of spent plasma |
-
1981
- 1981-12-09 FR FR8123033A patent/FR2517663B1/fr not_active Expired
-
1982
- 1982-12-06 EP EP82402226A patent/EP0082061B1/fr not_active Expired
- 1982-12-06 DE DE8282402226T patent/DE3278714D1/de not_active Expired
- 1982-12-08 CA CA000417276A patent/CA1215020A/en not_active Expired
- 1982-12-08 US US06/447,801 patent/US4487670A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-09 JP JP57216248A patent/JPS58113797A/ja active Granted
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