RU2023487C1 - Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium - Google Patents
Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2023487C1 RU2023487C1 SU5004921A RU2023487C1 RU 2023487 C1 RU2023487 C1 RU 2023487C1 SU 5004921 A SU5004921 A SU 5004921A RU 2023487 C1 RU2023487 C1 RU 2023487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- isotopes
- reactor
- titanium
- hydrogen isotopes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам разделения изотопов водорода, находящихся, например, в газовой фазе, в газовой смеси, выделяющейся при работе ядерных реакторов, а также при обеспечении топливом установок термоядерного синтеза. The invention relates to methods for the separation of hydrogen isotopes located, for example, in the gas phase, in the gas mixture released during the operation of nuclear reactors, as well as when providing fuel for fusion plants.
Известен способ разделения изотопов одного химического элемента методом термодиффузии [1]. Наиболее близким к изобретению является способ извлечения изотопов водорода [2]. Известный способ заключается в следующем. Сплав на основе титана помещают в камеру, через которую пропускают поток водорода, содержащий тяжелые изотопы. Температуру процесса фиксируют в диапазоне -20. ..+40оС, а давление газовой смеси подбирают таким образом, чтобы оно было выше давления диссоциации гидрида, хотя бы для одного из изотопов водорода при данной температуре.A known method of separating isotopes of one chemical element by thermal diffusion [1]. Closest to the invention is a method for extracting hydrogen isotopes [2]. A known method is as follows. A titanium-based alloy is placed in a chamber through which a stream of hydrogen containing heavy isotopes is passed. The temperature of the process is fixed in the range of -20. .. + 40 о С, and the pressure of the gas mixture is selected so that it is higher than the hydride dissociation pressure, at least for one of the hydrogen isotopes at a given temperature.
В результате насыщения, проводимого в этих условиях, содержание в металле водорода и его изотопов увеличивается, причем в ряде случаев (например, в сплаве титан-хром) отношение концентраций тяжелого и легкого изотопов в гидриде оказывается выше, чем в газовой фазе. После насыщения гидрид изолируют и подвергают термическому разложению при фиксированной температуре. При этом выделение различных изотопов из гидрированного металла происходит одновременно, а процентное содержание тяжелого и легкого изотопов в образовавшейся газовой смеси определяется их содержанием в гидриде. As a result of saturation carried out under these conditions, the content of hydrogen and its isotopes in the metal increases, and in some cases (for example, in the titanium-chromium alloy), the ratio of the concentrations of heavy and light isotopes in the hydride is higher than in the gas phase. After saturation, the hydride is isolated and thermally decomposed at a fixed temperature. In this case, the separation of various isotopes from the hydrogenated metal occurs simultaneously, and the percentage of heavy and light isotopes in the resulting gas mixture is determined by their content in the hydride.
Недостатком известного способа является невозможность раздельного извлечения изотопов водорода. The disadvantage of this method is the impossibility of separate extraction of hydrogen isotopes.
Целью изобретения является создание способа раздельного извлечения изотопов водорода из гидрированного титана. Это достигается тем, что металлический титан, находящийся в предварительно вакуумированном до 10-3 Па и нагретом до 700оС реакторе, подвергают контакту с газовой смесью изотопов водорода в течение 30 мин с образованием гидридно-дейтеридной фазы, после чего реактор охлаждают до 200оС, повторно вакуумируют и нагревают со скоростью 10 град/мин до 670оС и далее с той же скоростью до 700-800оС, причем поток дейтерия, десорбируемого до 670оС, изолируют от потока водорода, десорбируемого при 700-800оС.The aim of the invention is to provide a method for the separate extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium. This is achieved in that the metal titanium, being in a pre-evacuated to 10 -3 Pa and heated to 700 ° C the reactor is contacted with a gas mixture of hydrogen isotopes for 30 minutes to form a hydride-deyteridnoy phase, after which the reactor was cooled to 200 C, evacuated again and heated at 10 deg / min to 670 ° C and further at the same rate to about 700-800 C, the deuterium flow desorbed up to 670 ° C, is isolated from the stream of hydrogen desorbed at about 700-800 WITH.
П р и м е р. Газовую смесь изотопов водорода подают в предварительно вакуумированный до 10-3 Па и нагретый до 800оС реактор, в котором находится металлический титан, являющийся эффективным поглотителем водорода и его изотопов. Подачу газовой смеси ведут 30 мин. После окончания процесса насыщения, который при указанной температуре протекает весьма интенсивно, камеру охлаждают до 200оС. В результате этой процедуры получается гидридо-дейтерид титана, стабильный при температурах ниже 400оС, содержание водорода (дейтерия) в котором близко к стехиометрическому составу TiH2 (TiD2), то есть на каждый атом титана приходится приблизительно два атома водорода (дейтерия).PRI me R. A gaseous mixture of hydrogen isotopes is fed into a pre-evacuated to 10 -3 Pa and heated to 800 ° C reactor in which the metallic titanium is an effective scavenger of hydrogen and its isotopes. The supply of the gas mixture is 30 minutes. After closure saturation process, which proceeds at the same temperature very rapidly, the chamber was cooled to 200 ° C. As a result of this procedure is obtained hydrido titanium deuteride, stable at temperatures below 400 ° C, the hydrogen content (deuterium) which is close to the stoichiometric composition of TiH 2 (TiD 2 ), that is, for each atom of titanium there are approximately two atoms of hydrogen (deuterium).
При охлаждении до 200оС канал поступления газовой смеси перекрывают, камеру вакуумируют, после чего систему откачки отключают и нагревают реактор со скоростью 10 град/мин.Upon cooling to 200 C. channel overlap Incoming gas mixture, the chamber is evacuated, after which the evacuation system is switched off and the reactor was heated at 10 deg / min.
Как следует из результатов экспериментов, проведенных на установке TG-DSC 111 фирмы СЕТАРАМ (Франция), выделение изотопов водорода из гидридо-дейтерида титана в режиме линейного нагрева оказывается раздельным. As follows from the results of experiments carried out on a TG-DSC 111 installation from CETARAM (France), the separation of hydrogen isotopes from titanium hydride-deuteride in linear heating is separate.
На чертеже изображен график, показывающий разделение потоков водорода и дейтерия в зависимости от температуры. The drawing shows a graph showing the separation of the flows of hydrogen and deuterium depending on temperature.
При температурах, меньших 670оС, происходит выделение дейтерия, а при 700-800оС - водорода. Исследования показали, что разделение изотопов протекает наиболее эффективно, если скорость нагрева составляет 10 град/мин. В этом случае положения пиков, соответствующих выделению дейтерия и водорода, смещены друг относительно друга по шкале температур более, чем на 100оС, а сами пики хорошо разделены, что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа разделения изотопов водорода.At temperatures lower than 670 ° C, is released deuterium and at 700-800 C. - hydrogen. Studies have shown that isotope separation is most effective if the heating rate is 10 deg / min. In this case, the peak positions corresponding to the separation of deuterium and hydrogen, are offset relative to each other on the temperature scale of more than 100 ° C, while they themselves are well separated peaks, indicating the high efficiency of the proposed method of separation of hydrogen isotopes.
Использование больших скоростей нагрева при газовыделении из объема приводит к размытию пиков, их перекрытию и, как следствие, перемешиванию различных потоков. Вместе с тем применение слишком малых скоростей нагрева ведет к уменьшению температурного интервала между пиками, соответствующими выделению различных изотопов водорода, что затрудняет их разделение. The use of high heating rates during gas evolution from the volume leads to blurring of the peaks, their overlap and, as a result, mixing of various flows. At the same time, the use of too low heating rates leads to a decrease in the temperature interval between the peaks corresponding to the evolution of various hydrogen isotopes, which complicates their separation.
Различная энергия связи водорода и дейтерия с окружающими их атомами металла приводит к различию их термической стабильности в термодинамически неравновесных условиях линейного нагрева, что является причиной разделения во времени потоков водорода и дейтерия. The different binding energy of hydrogen and deuterium with the metal atoms surrounding them leads to a difference in their thermal stability under thermodynamically nonequilibrium conditions of linear heating, which causes the separation of hydrogen and deuterium flows in time.
Таким образом изобретение позволяет производить эффективное разделение изотопов водорода и селективно откачивать их в соответствующие накопительные объемы. Thus, the invention allows for the efficient separation of hydrogen isotopes and selectively pump them into the corresponding storage volumes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5004921 RU2023487C1 (en) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5004921 RU2023487C1 (en) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2023487C1 true RU2023487C1 (en) | 1994-11-30 |
Family
ID=21586613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5004921 RU2023487C1 (en) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2023487C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184544U1 (en) * | 2018-04-23 | 2018-10-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | HYDROGEN ABSORBER |
-
1991
- 1991-09-06 RU SU5004921 patent/RU2023487C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Шмеля М. и Перье Ж., Разделение изотопов. М.: Атомиздат, 1980, с.106-126. * |
2. Патент США N 4075312, кл. C 01B 4/00, 1/00, C 01G 6/24, опубл. 1978. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184544U1 (en) * | 2018-04-23 | 2018-10-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | HYDROGEN ABSORBER |
RU184544U9 (en) * | 2018-04-23 | 2018-12-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | HYDROGEN ABSORBER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Horibe et al. | DH fractionation in the system methane-hydrogen-water | |
US3963460A (en) | Method and apparatus for treating waste gases containing radioactive impurities, particularly krypton and xenon nuclides | |
US4075312A (en) | Process for recovering evolved hydrogen enriched with at least one heavy hydrogen isotope | |
US4276060A (en) | Chromatographic hydrogen isotope separation | |
US8016981B2 (en) | Method and apparatus for purifying and separating a heavy component concentrate along with obtaining light gas isotopes | |
US4525186A (en) | Method for producing isotopically enriched helium-4 and use of same as nuclear reactor coolant | |
US4976938A (en) | Hydrogen isotope separation utilizing bulk getters | |
RU2023487C1 (en) | Method for extraction of hydrogen isotopes from hydrogenated titanium | |
Shere et al. | The next generation of low tritium hydrogen isotope separation technologies for future fusion power plants | |
EP1512455A2 (en) | Process for separating isotopes | |
Aldridge | Gas chromatographic separation of hydrogen isotopes using metal hydrides | |
US10170211B2 (en) | System and method for collecting 3He gas from heavy water nuclear reactors | |
SE505324C2 (en) | Preparation of 11C-methyl iodide | |
US4304645A (en) | Process for removing helium and other impurities from a mixture containing deuterium and tritium, and a deuterium/tritium mixture when purified in accordance with such a process | |
US5441715A (en) | Method for the separation of hydrogen isotopes using a hydrogen absorbing alloy | |
CA1160428A (en) | Process for the extraction of tritium from heavy water | |
Qi-Dong et al. | An investigation of the removal of hydrogen from gas mixtures using misch-metal-based hydrogen storage metals | |
US3839537A (en) | Process for producing deuterium-rich gas concentrate and transition metalrare earth intermetallic hydride-deuteride | |
Meikrantz et al. | Tritium process applications using SAES getters for purification and collection from inert gas streams | |
Schira et al. | Tritium cleanup on hot uranium powder | |
RU2794182C1 (en) | Method for separating zirconium isotopes | |
Rutherford | Separation of hydrogen isotopes | |
CA1157685A (en) | Chromatographic hydrogen isotope separation | |
Clark et al. | Experience with palladium diffusers in tritium processing | |
Hill et al. | Cascades for hydrogen isotope separation using metal hydrides |