JPH0159005B2 - - Google Patents
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- JPH0159005B2 JPH0159005B2 JP9470580A JP9470580A JPH0159005B2 JP H0159005 B2 JPH0159005 B2 JP H0159005B2 JP 9470580 A JP9470580 A JP 9470580A JP 9470580 A JP9470580 A JP 9470580A JP H0159005 B2 JPH0159005 B2 JP H0159005B2
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、重水素の濃縮分離方法、より詳しく
言えば、水素化物を形成しうる金属を用い、簡便
な操作で水素ガス中より効率よく重水素を濃縮分
離する新規な方法に関するものである。
言えば、水素化物を形成しうる金属を用い、簡便
な操作で水素ガス中より効率よく重水素を濃縮分
離する新規な方法に関するものである。
原子炉の減速体や冷却材として利用される重水
を形成し、核融合エネルギーの供給源として期待
されている重水素は、天然水を電気分解して得ら
れる重水素含有水素ガスから、遠心分離法あるい
は温度拡散法により分離することによつて得られ
てきた。しかしながら、この遠心分離法や温度拡
散法には、比較的高精度の装置を要し、装置が大
型化せざるを得ないという難点があつた。
を形成し、核融合エネルギーの供給源として期待
されている重水素は、天然水を電気分解して得ら
れる重水素含有水素ガスから、遠心分離法あるい
は温度拡散法により分離することによつて得られ
てきた。しかしながら、この遠心分離法や温度拡
散法には、比較的高精度の装置を要し、装置が大
型化せざるを得ないという難点があつた。
本発明者らは、これらの難点を克服し、簡便な
操作で水素ガス中の重水素を効率よく濃縮分離で
きる方法を開発するために鋭意研究を重ねた結
果、水素化物を形成しうる金属を用いることによ
りその目的を達成しうることを見出し、本発明を
完成するに至つた。
操作で水素ガス中の重水素を効率よく濃縮分離で
きる方法を開発するために鋭意研究を重ねた結
果、水素化物を形成しうる金属を用いることによ
りその目的を達成しうることを見出し、本発明を
完成するに至つた。
すなわち、本発明は、金属水素化物を形成しう
る金属に重水素含有ガスを供給し、金属水素化物
及び金属重水素化物を形成させたのち、金属重水
素化物の解離圧以上、金属水素化物の解離圧以下
の圧力下で金属水素化物を分解させ、放出された
水素を除去し、次いで、金属重水素化物を分解さ
せることを特徴とする重水素の濃縮分離方法を提
供するものである。
る金属に重水素含有ガスを供給し、金属水素化物
及び金属重水素化物を形成させたのち、金属重水
素化物の解離圧以上、金属水素化物の解離圧以下
の圧力下で金属水素化物を分解させ、放出された
水素を除去し、次いで、金属重水素化物を分解さ
せることを特徴とする重水素の濃縮分離方法を提
供するものである。
本発明において用いられる金属としては金属水
素化物を形成しうるものであれば特に制限はな
く、例えば、ランタン・ニツケル系合金、ミツシ
ユメタル・ニツケル系合金、ミツシユメタル・ニ
ツケル・アルミニウム系合金、バナジウム、バナ
ジウム・ニオブ系合金、鉄・チタン系合金、チタ
ン・マンガン系合金、マグネシウム、マグネシウ
ム・銅系合金、マグネシウム・ニツケル系合金、
ランタン・コバルト系合金などを挙げることがで
きる。金属水素化物を形成しうるこれらの金属
は、重水素とも化合して金属重水素化合物を形成
する。本発明方法においては、金属水素化物を形
成しうる金属の一種又は二種以上が用いられ、用
いるに際しては、金属を活性化処理することが好
ましい。この活性化処理は、減圧下におかれた該
金属に水素ガスを供給して金属水素化物を形成さ
せ、次いで、減圧下において水素を放出させる操
作を、通常、数回から数十回繰り返すことにより
行われる。
素化物を形成しうるものであれば特に制限はな
く、例えば、ランタン・ニツケル系合金、ミツシ
ユメタル・ニツケル系合金、ミツシユメタル・ニ
ツケル・アルミニウム系合金、バナジウム、バナ
ジウム・ニオブ系合金、鉄・チタン系合金、チタ
ン・マンガン系合金、マグネシウム、マグネシウ
ム・銅系合金、マグネシウム・ニツケル系合金、
ランタン・コバルト系合金などを挙げることがで
きる。金属水素化物を形成しうるこれらの金属
は、重水素とも化合して金属重水素化合物を形成
する。本発明方法においては、金属水素化物を形
成しうる金属の一種又は二種以上が用いられ、用
いるに際しては、金属を活性化処理することが好
ましい。この活性化処理は、減圧下におかれた該
金属に水素ガスを供給して金属水素化物を形成さ
せ、次いで、減圧下において水素を放出させる操
作を、通常、数回から数十回繰り返すことにより
行われる。
本発明方法は、金属水素化物を形成しうる金属
に重水素含有ガスを供給し、金属を水素及び重水
素と化合させて金属水素化物及び金属重水素化物
とすることにより開始される。
に重水素含有ガスを供給し、金属を水素及び重水
素と化合させて金属水素化物及び金属重水素化物
とすることにより開始される。
このようにして得られた、金属水素化物及び金
属重水素化物を、次に、金属重水素化物の解離圧
以上、金属水素化物の解離圧以下の条件下にお
き、金属水素化物のみを分解させて、水素を放出
させ、放出された水素を系外に除去する。
属重水素化物を、次に、金属重水素化物の解離圧
以上、金属水素化物の解離圧以下の条件下にお
き、金属水素化物のみを分解させて、水素を放出
させ、放出された水素を系外に除去する。
次いで、ガス雰囲気を金属重水素化物の解離圧
以下の圧力条件とし、金属重水素化物を分解させ
て重水素を放出させる。
以下の圧力条件とし、金属重水素化物を分解させ
て重水素を放出させる。
このようにして重水素含有ガスは濃縮され、重
水素濃度が高められ、同様の操作を２〜３回繰り
返すことにより、数％程の重水素含有ガスを90％
以上の重水素含有ガスに濃縮することができる。
したがつて、本発明方法によれば、極めて微量の
重水素含有ガスからでも、簡便な操作で効率よく
重水素含有量の多いガスを得ることができる。
水素濃度が高められ、同様の操作を２〜３回繰り
返すことにより、数％程の重水素含有ガスを90％
以上の重水素含有ガスに濃縮することができる。
したがつて、本発明方法によれば、極めて微量の
重水素含有ガスからでも、簡便な操作で効率よく
重水素含有量の多いガスを得ることができる。
本発明方法の具体的実施は、例えば、反応圧力
容器、圧縮器、重水素含有ガス供給管、水素ガス
排気管、重水素ガス分離管及び不純物ガス排気管
などからなる濃縮装置を用いて行うことができ
る。すなわち、活性化された金属を反応圧力容器
に入れ、これに圧縮器を介して重水素含有高圧ガ
スを供給する。その供給圧力は、用いる金属の種
類や操作温度によつて異なり、また、不純物ガス
の有無によつても異なる。例えば、通常、不純物
ガスを含有する場合には、10〜50気圧程度の比較
的高圧が選ばれるが、不純物ガスを含まず、水素
と重水素との混合ガスである場合には、２〜５気
圧程度の圧力が選ばれる。
容器、圧縮器、重水素含有ガス供給管、水素ガス
排気管、重水素ガス分離管及び不純物ガス排気管
などからなる濃縮装置を用いて行うことができ
る。すなわち、活性化された金属を反応圧力容器
に入れ、これに圧縮器を介して重水素含有高圧ガ
スを供給する。その供給圧力は、用いる金属の種
類や操作温度によつて異なり、また、不純物ガス
の有無によつても異なる。例えば、通常、不純物
ガスを含有する場合には、10〜50気圧程度の比較
的高圧が選ばれるが、不純物ガスを含まず、水素
と重水素との混合ガスである場合には、２〜５気
圧程度の圧力が選ばれる。
このガス供給により、金属が金属水素化物及び
金属重水素化物となつたのち、反応圧力容器中に
残存する不純物ガスを不純物ガス排気管により排
除する。この際、排気は、金属水素化物を解離さ
せないため、瞬間的に行うことが好ましい。供給
ガスがこのような不純物ガスを含有しない場合に
は、この工程は不要である。
金属重水素化物となつたのち、反応圧力容器中に
残存する不純物ガスを不純物ガス排気管により排
除する。この際、排気は、金属水素化物を解離さ
せないため、瞬間的に行うことが好ましい。供給
ガスがこのような不純物ガスを含有しない場合に
は、この工程は不要である。
次いで、所定圧力下で金属水素化物を分解さ
せ、放出された反応圧力容器中の水素を水素ガス
排気管より排除し、その後、反応圧力容器中の圧
力を金属重水素化物の解離圧以下に低下させて金
属重水素化物を分解させ、放出された重水素を重
水素分離管を介して採取する。
せ、放出された反応圧力容器中の水素を水素ガス
排気管より排除し、その後、反応圧力容器中の圧
力を金属重水素化物の解離圧以下に低下させて金
属重水素化物を分解させ、放出された重水素を重
水素分離管を介して採取する。
このようにして、１回の操作で得られる重水素
の濃縮ガスを再び反応圧力容器に供給し、同様の
操作を繰り返すことによりさらに濃縮することが
できる。
の濃縮ガスを再び反応圧力容器に供給し、同様の
操作を繰り返すことによりさらに濃縮することが
できる。
他方、供給ガスが不純物ガスを含まず、水素ガ
スと重水素ガスからなり、その重水素ガス濃度が
低い場合には、初段階的濃縮を、混合ガス中の水
素ガスのみを金属に吸蔵させることによつても行
うことができる。すなわち、この場合は、金属に
吸蔵される水素の速度が重水素に比べて速いの
で、混合ガス中の水素ガスを優先的に吸蔵させ、
残存ガス中の重水素濃度を高める方法である。こ
の方法は、濃縮処理時間の短縮を図りうる点で有
利である。
スと重水素ガスからなり、その重水素ガス濃度が
低い場合には、初段階的濃縮を、混合ガス中の水
素ガスのみを金属に吸蔵させることによつても行
うことができる。すなわち、この場合は、金属に
吸蔵される水素の速度が重水素に比べて速いの
で、混合ガス中の水素ガスを優先的に吸蔵させ、
残存ガス中の重水素濃度を高める方法である。こ
の方法は、濃縮処理時間の短縮を図りうる点で有
利である。
また、本発明方法により濃縮された重水素ガス
を金属重水素化物として貯蔵、運搬することがで
き、簡便な重水素供給源とすることができる。
を金属重水素化物として貯蔵、運搬することがで
き、簡便な重水素供給源とすることができる。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
実施例 １
第１図にその概念図として示した装置及び室温
で約10-2Torrの真空下におき、次いで20気圧の
水素圧下において水素を吸蔵させる操作を３回繰
り返して活性化させたランタン・ニツケル合金
（LaNi5）を用い、このLaNi5500ｇを反応器２に
充てんし、これに重水素５モル％、水素75モル
％、その他20モル％からなる混合ガスを圧縮器１
により30気圧に圧縮して供給し、15℃の温度にお
いて反応させた。反応終了後、不純物ガス排気管
バルブ３を瞬間的に開閉して反応器内圧力を約１
気圧に下げ、不純物ガスを排気した。このとき、
反応器内の混合ガス組成（LaNi5−Ｈ、LaNi5−
Ｄとなつているものを含む）は、D2：H2：不純
物ガス＝6.24：93.64：0.12（モル％）であつた。
で約10-2Torrの真空下におき、次いで20気圧の
水素圧下において水素を吸蔵させる操作を３回繰
り返して活性化させたランタン・ニツケル合金
（LaNi5）を用い、このLaNi5500ｇを反応器２に
充てんし、これに重水素５モル％、水素75モル
％、その他20モル％からなる混合ガスを圧縮器１
により30気圧に圧縮して供給し、15℃の温度にお
いて反応させた。反応終了後、不純物ガス排気管
バルブ３を瞬間的に開閉して反応器内圧力を約１
気圧に下げ、不純物ガスを排気した。このとき、
反応器内の混合ガス組成（LaNi5−Ｈ、LaNi5−
Ｄとなつているものを含む）は、D2：H2：不純
物ガス＝6.24：93.64：0.12（モル％）であつた。
次いで、水素ガス排気バルブ４を開き、反応器
内圧力を約1.05気圧（800mmHg）に保持しながら
除々に水素を排気し、LaNi5−Ｈの解離圧が反応
器内圧力と等しくなつたとき、水素ガス排気バル
ブを閉じた。そして、重水素分離バルブ５を開
き、重水素の濃縮水素混合ガスを得た。この混合
ガス組成はD2：H2＝33.4：66.6（モル％）であり、
不純物ガス含有量は10ppm以下であつた。
内圧力を約1.05気圧（800mmHg）に保持しながら
除々に水素を排気し、LaNi5−Ｈの解離圧が反応
器内圧力と等しくなつたとき、水素ガス排気バル
ブを閉じた。そして、重水素分離バルブ５を開
き、重水素の濃縮水素混合ガスを得た。この混合
ガス組成はD2：H2＝33.4：66.6（モル％）であり、
不純物ガス含有量は10ppm以下であつた。
次に、このようにして得られた、重水素を33.4
モル％含有する水素ガスを、圧縮器で３気圧に圧
縮して反応器に再び供給し、LaNi5と反応させた
のち、水素ガス排気バルブを開き、反応器内圧力
を約1.05気圧に保持しながら除々に水素を排気さ
せ、所定圧力におけるLaNi5−Ｈの分解が終了し
たとき水素ガス排気バルブを閉じ、重水素分離バ
ルブを開いた。この二度目の操作により得られた
ガス中の重水素濃度は78.8モル％であつた。この
ガスを供給ガスとして、さらにもう一度同様の操
作を繰り返すことにより得られたガス中の重水素
濃度は96.1モル％であつた。
モル％含有する水素ガスを、圧縮器で３気圧に圧
縮して反応器に再び供給し、LaNi5と反応させた
のち、水素ガス排気バルブを開き、反応器内圧力
を約1.05気圧に保持しながら除々に水素を排気さ
せ、所定圧力におけるLaNi5−Ｈの分解が終了し
たとき水素ガス排気バルブを閉じ、重水素分離バ
ルブを開いた。この二度目の操作により得られた
ガス中の重水素濃度は78.8モル％であつた。この
ガスを供給ガスとして、さらにもう一度同様の操
作を繰り返すことにより得られたガス中の重水素
濃度は96.1モル％であつた。
なお、LaNi5−Ｈ及びLaNi5−Ｄの０℃、10℃
及び15℃における解離圧特性を第２図に示す。
及び15℃における解離圧特性を第２図に示す。
実施例 ２
実施例１で用いた装置及びLaNi5の場合と同様
にして活性化したバナジウム（Ｖ）を用い、反応
器に充てんしたV500ｇに、D210モル％、H250モ
ル％、不純物ガス40モル％からなる混合ガスを30
気圧に圧縮して供給し、Ｖと反応させ、不純物ガ
スを瞬間的に排気した。このときの混合ガス組成
（Ｖ−Ｈ及びＶ−Ｄとしてのものを含む）は、
D2：H2不純物ガス＝15.15：84.83：0.02（モル％）
であつた。
にして活性化したバナジウム（Ｖ）を用い、反応
器に充てんしたV500ｇに、D210モル％、H250モ
ル％、不純物ガス40モル％からなる混合ガスを30
気圧に圧縮して供給し、Ｖと反応させ、不純物ガ
スを瞬間的に排気した。このときの混合ガス組成
（Ｖ−Ｈ及びＶ−Ｄとしてのものを含む）は、
D2：H2不純物ガス＝15.15：84.83：0.02（モル％）
であつた。
次いで、反応器内水素圧を３気圧に保持して、
Ｖ−Ｈを分解し、放出された水素を排気した。分
解終了後、反応器内水素圧を１気圧に下げてＶ−
Ｄを分解させ、重水素濃度が50.5モル％の濃縮ガ
スを得た。この得られた濃縮ガスを５気圧に圧縮
して再び反応器内に供給し、反応終了後、反応器
内圧力を３気圧に下げてＶ−Ｈを分解し、分解終
了後、反応器内圧力を１気圧に下げてＶ−Ｄを分
解した。得られたガス中の重水素濃度は92.9モル
％であつた。
Ｖ−Ｈを分解し、放出された水素を排気した。分
解終了後、反応器内水素圧を１気圧に下げてＶ−
Ｄを分解させ、重水素濃度が50.5モル％の濃縮ガ
スを得た。この得られた濃縮ガスを５気圧に圧縮
して再び反応器内に供給し、反応終了後、反応器
内圧力を３気圧に下げてＶ−Ｈを分解し、分解終
了後、反応器内圧力を１気圧に下げてＶ−Ｄを分
解した。得られたガス中の重水素濃度は92.9モル
％であつた。
なお、操作は全て40℃の温度において行つた。
また、第３図にＶ−Ｈ及びＶ−Ｄの40℃における
解離圧特性を示す。
また、第３図にＶ−Ｈ及びＶ−Ｄの40℃における
解離圧特性を示す。
第１図は、本発明方法の実施に用いられる装置
の一例を示す概念図であり、図中、１は圧縮器、
２は反応器、３は不純物ガス排気バルブ、４は水
素ガス排気バルブ、５は重水素分離バルブをそれ
ぞれ示す。 また、第２図は、０℃(a)、10℃(b)及び15℃(c)に
おけるランタン・ニツケル合金、第３図は40℃に
おけるバナジウムの水素（実線）及び重水素（破
線）の解離圧特性を表わすグラフであり、図中、
縦軸は圧力（気圧）、横軸は金属１モル当りの水
素又は重水素の吸蔵モル数を表わす。
の一例を示す概念図であり、図中、１は圧縮器、
２は反応器、３は不純物ガス排気バルブ、４は水
素ガス排気バルブ、５は重水素分離バルブをそれ
ぞれ示す。 また、第２図は、０℃(a)、10℃(b)及び15℃(c)に
おけるランタン・ニツケル合金、第３図は40℃に
おけるバナジウムの水素（実線）及び重水素（破
線）の解離圧特性を表わすグラフであり、図中、
縦軸は圧力（気圧）、横軸は金属１モル当りの水
素又は重水素の吸蔵モル数を表わす。
Claims (1)
- １ 金属水素化物および金属重水素化物を形成し
うる金属に重水素含有ガスを供給し、金属水素化
物及び金属重水素化物を形成させたのち、金属重
水素化物の解離圧以上、金属水素化物の解離圧以
下の圧力下で金属水素化物を分解させ、放出され
た水素を除去し、次いで、金属重水素化物を分解
させることを特徴とする重水素の濃縮分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9470580A JPS5721921A (en) | 1980-07-11 | 1980-07-11 | Concentration and separation method of heavy hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9470580A JPS5721921A (en) | 1980-07-11 | 1980-07-11 | Concentration and separation method of heavy hydrogen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5721921A JPS5721921A (en) | 1982-02-04 |
| JPH0159005B2 true JPH0159005B2 (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=14117572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9470580A Granted JPS5721921A (en) | 1980-07-11 | 1980-07-11 | Concentration and separation method of heavy hydrogen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5721921A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205127A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 水素同位体分離濃縮装置 |
-
1980
- 1980-07-11 JP JP9470580A patent/JPS5721921A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5721921A (en) | 1982-02-04 |
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