ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленные методы разделения изотопов из "Выделение дейтерия из водорода методом глубокого охлаждения" Тяжелая вода является важным продуктом, используемым в ядерной энергетике, где она ашроко применяется в качестве замедлителя быстрых нейтронов и как теплоноситель. По сравнению с другими замедлителями тяжелая вода обладает рядом преимуществ (табл. 1) [1]. [c.3] В энергетике будущего дейтерий может иметь решающее значение. При успешном решении проблемы управления термоядерной реакцией важнейшее значение будут иметь термоядерные реакторы, работающие на чистом дейтерии. [c.3] Несмотря на относительно малое содержание дейтерия в обычной воде (1 ядро на 6000 ядер обычного водорода), общее количество дейтерия на Земле очень велико. По подсчетам академика И. В. Курчатова [2], л обычной воды по энергии равноценен приблизительно 400 л нефти и поэтому дейтерия как топлива хватит на Земле на сотни миллионов лет. [c.3] В США [3] на тяжелую воду в виде готового продукта установлены следуюшие.кондипии содержание ВдО не менее 99,7 вес. % после введения поправки на и не менее 99,75 вес. % в среднем на пробу (pH = 6 — 6,6). [c.3] Химическая чистота контролируется измерением электропроводности допустимо использование тяжелой воды, имеющей сопротивление 15 мком см. [c.3] Для атомной электростанции средней мощности требуется 100— 250 т тяжелой воды. В 1957 г. потребность США в тяжелой воде оценивалась от нескольких сотен до тысячи тонн в год Англии и ФРГ — по 100 т [4]. В энергохозяйстве, базирующемся на реакторах, работающих на тяжелой воде, потребность в ней будет составлять тысячи тонн. Необходимо поэтому, чтобы цена на тяжелую воду была по возможности низкой. В США считают, что атомные электростанции смогут конкурировать с угольными. [c.3] Сечение захвата при 0,025 эв/барн. ... [c.4] Сечение рассеяния при 0,025 эв/барн. ... [c.4] Термодинамика разделения газов подробно освещена в литературе. Рассмотрим некоторые основные понятия и термины, используемые при описании процессов разделения изотопов. Первичный и наименьший самостоятельный элемент, создающий некоторую степень разделения, называется разделительным элементом. Например, разделительным элементом является тарелка ректификационной колонны, электролизер, газодиффузионный фильтр и т. д. Группу параллельно включенных разделительных элементов называют ступенью. [c.4] Как правило, степень разделения а одного элемента мала, поэтому элементы соединяют последовательно, образуя так называемый каскад. Например, последовательно расположенные ячейки газодиффузионных фильтров и ректификационная колонна с многими тарелками являются каскадами. Часть каскада между точкой питания и точкой выпуска продукта называется обогатительной, а часть между точкой питания и выходом отходов — исчерпывающей. [c.5] По мере изменения концентрации извлекаемого продукта от ступени к ступени может соответственно меняться и величина потока разделяемой смеси. [c.5] Идеальным каскадом называется плавно суживающийся каскад, обладающий минимальной величиной суммарного межступенчатого потока. [c.5] Для случая ректификационной колонны поток от тарелки к тарелке обычно не меняется, так как проще подводить и отводить тепло (количество которого определяет величину потока в колонне) только в кубе и дефлегматоре колонны. Можно иметь несколько ректификационных колонн, расположенных последовательно, причем диаметр их постепенно уменьщается обратно пропорционально возрастанию концентрации выделяемого компонента, т. е. иметь ступенчатый каскад. [c.5] Методы расчета каскадов подробно разработаны многими авторами и освещены в литературе [5, 6, 7, 8, 11 ]. [c.5] Разделение смесей газов основывается на различии физических свойств их молекул размеров, массы, магнитных свойств или межмолекулярного взаимодействия. Если бы удалось создать полупроницаемую перегородку, пригодную для использования в промышленном масштабе, то задача разделения газов была бы легко разрешена. К сожалению, в природе пока не найдено таких перегородок. Известно, например, что водород легко проходит через перегородки из палладиевой фольги, плавленый кварц проницаем для гелия, однако эти явления технологического интереса не представляют. [c.5] Комбинированием многократных процессов диффузии (48 ступеней) Герцу [101 удалось в лабораторном масштабе получить почти чистый дейтерий. [c.6] Однако по указанным выше причинам практическое использование такого способа разделения легких изотопов приводит к громоздким и малоэффективным схемам. [c.6] Своеобразной разновидностью диффузионного метода разделения газа является так называемая масс-диффузия, или диффузия в потоке пара, предложенная Герцем [ 12 ]. Сущность метода заключается в том, что обогащение одного из компонентов разделяемой смеси происходит за счет разной скорости диффузии в перегородке, через которую навстречу разделяемой смеси движется какой-либо поток пара (разделительный газ). Легкий компонент диффундирует через пар с большей скоростью и накапливается за перегородкой. В отличие от газовой диффузии здесь размеры отверстий перегородки могут быть значительно больше. [c.6] Практически наиболее целесообразно использовать в качестве разделительного газа вещества, имеющие молекулярный вес, близкий к весу разделяемого газа. Разделительный газ должен легко отделяться от разделяемого газа простой конденсацией. При разделении изотопов, имеющих промежуточную массу, в качестве разделительного газа можно использовать водяной пар, ртуть, гексан, ксилол. [c.6] Вернуться к основной статье