Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 7 - Produktion av tungt vatten, av Kåre Hannerz
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Destillation av väte
Man har länge vetat att separationsfaktorn för
destillation av väte är mycket högre än för alla
andra destillationssystem, beroende på den
mycket låga temperaturen varigenom
skillnaden i isotopernas nollpunktsenergi blir av stor
betydelse. I själva verket framställdes tungt
väte första gången just genom
Rayleigh-destilla-tion av flytande väte. Destillationen som sådan
innebär inga speciella svårigheter, om man
bortser från att flytande väte har mycket låg
täthet (0,17 kg/dm3) och ytterst låg viskositet.
Att mycket låg temperatur (—250° C) fordras
orsakar däremot mycket svårlösta tekniska
problem av olika slag.
Dessa svårigheter har för många tett sig så
stora att de avskräckt från försök att utveckla
metoden. Så var t.ex. denna metod vid två
tillfällen aktuell i USA, men man beslöt att
ställa den åt sidan på grund av att man ansåg
den erforderliga utvecklingstiden alltför lång.
Processen har alltså icke kommit i bruk i USA,
ehuru ett visst utvecklingsarbete numera
kommit i gång där10.
På senare år har emellertid i Europa byggts
två försöksanläggningar för denna metod. Den
ena i Frankrike5, den andra i Tyskland. Dessa
försöksanläggningar, av vilka den tyska är
något större än den franska och har en kapacitet
på 6 t/år D„0, befinner sig i ett ganska
avancerat stadium av prövning, men man har på
båda hållen tydligen haft mycket stora
svårigheter att få det hela att fungera, särskilt därför
att man i regel är tvungen att arbeta med
am-moniaksyntesgas som utgångsmaterial. Härvid
vållar frånskiljandet av kvävet mycket stora
svårigheter därför att det avsätter sig som frost
i värmeväxlarna. Under de senaste två åren
har man sålunda ungefär varannan månad fått
höra att anläggningarna är klara för full drift,
men hittills tycks detta icke ha kunnat
realiseras.
Den enda större nyheten på
tungvattenområdet vid Genève-konferensen var att ryssarna
annonserade ett flertal storindustriella
anläggningar arbetande med destillation av flytande
väte11. De påbörjade sitt utvecklingsarbete
redan 1946 och har således haft god tid att lösa
problemen. De uppgav dock inte
anläggningarnas produktion. Även i Japan har ett studium
av denna metod påbörjats*.
Andra destillationsmetoder
En intressant variant av destillationsmetoden
har föreslagits av Holmberg7. I många fall
inträffar att flyktiga kemiska föreningar är
spaltade i två eller flera fragment i ångfasen. Så
är t.ex. fallet med ammoniumsalter av flyktiga
syror (salmiak). Det kemiska
bindningstillståndet hos den eller de atomer, som utgör
brjggan mellan fragmenten, kommer då att
vara högst olika i de båda faserna i jämvikt;
systemets nollpunktsenergi blir avsevärt
beroende av hur de olika isotoperna är fördelade
mellan faserna. Detta leder till större
separationsfaktorer än vid t.ex. vanlig destillation.
Som ett exempel kan nämnas destillation av
ammoniumacetat, där vätet förekommer
bundet i ammoniumjonen i vätskefasen men i
ammoniak och ättiksyra i ångfasen. Tyvärr blir
kostnaderna i samband med överföringen av
vätet från råmaterialet, vatten, till de aktuella
föreningarna för stora för att metoden skall
löna sig för närvarande. Den är emellertid
allmänt användbar och har med framgång
till-lämpats på separation av borisotoperna.
Kemiskt utbyte
Om vätet får fördela sig mellan två olika
väte-haltiga kemiska föreningar, är i allmänhet
fördelningen i jämvikt sådan att deuterium
förekommer rikligare i den ena av dessa
föreningar. Så t.ex. är vid rumstemperatur
deuterium-halten över tre gånger så hög i vattnet som i
den vätgas, som står i termodynamisk jämvikt
med det. De separationsfaktorer man erhåller
på detta sätt är i allmänhet betydligt större än
de som erhålls vid destillation av en
väteförening, vilket är förståeligt, då
bindningsenergierna och de därav följande differenserna i
nollpunktsenergi är mycket större.
Å andra sidan är det energiuppbåd som krävs
för överföring av vätet från den ena av dessa
föreningar till den andra, en överföring som är
helt analog med överföring av en väteförening
från t.ex. vätskefas till ångfas vid en
destillation, betydligt större än vid
destillationsmeto-derna. Detta gör att man trots den goda
separationseffekten i regel ej kan tänka sig att
utnyttja kemiskt utbyte i dess enkla form.
Om man t.ex. enbart vill använda utbytet
mellan väte och vatten för tungvattenproduktion,
blir man tvungen att vid kaskadens ena ände
överföra vatten till vätgas för att i den andra
änden förbränna väte till vatten igen för att ge
återflöde i kaskaden. Detta är tydligen
ekonomiskt lika otänkbart som användning av
elektrolys enbart.
Eftersom man alltid ytterst måste utgå från
naturligt vatten som råmaterial, krävs att vätet
överförs till en annan kemisk förening. Då
vidare vätet är mycket starkare bundet till
syre än till andra element av intresse, förstår
man att ett dylikt förfarande i regel skulle
innebära alltför stora energikostnader.
Parasitiska metoder
Av det anförda inses emellertid att kemiskt
utbyte i dess enkla form är gångbart som en
parasitisk metod. I regel har man då kopplat
ihop processen med en utvinning av elementärt
väte för ammoniaksyntes, som sker i mycket
stor omfattning och i mycket stora enheter på
många håll. Det så erhållna vätet får utbyta
isotoper i en motströmskaskad med antingen
vatten eller med en kemisk förening, vars
deuterium lätt kan överföras till vatten, t.ex.
ammoniak.
Vid Genève-konferensen presenterades en ny
brittisk metod av det parasitiska slaget för
tungvattenproduktion, vid vilken man utnytt-
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 <51
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
