Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 1 februari 1955 - Hvorfor er tungt vann så kostbart? av Jomar Brun
<< 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.
8 februari 1955
85
tor Pt på aktivkull) ble D-innholdet i vannstoffet
"utvasket" samtidig som fødevannet ble anriket
på D20 før det gikk inn på vedkommende
elek-trolysetrinn. Den endelige oppkonsentrering —
fra 2,3 til ca 99,8 % — foregikk ved elektrolyse
i en kaskade av små spesialceller, den såkalte
"secondary plant".
Man kan si at etter det i Trail benyttede
system "lånes" vannstoffet for å ekstrahere dets
deuteriuminnhold før det går til
ammoniakk-syntesen. At det tunge vann på denne måte får
karakter av et biprodukt vil dog på ingen måte
si at man får det gratis. Kapitalutlegget til
ut-bytningsapparaturen og resten av den spesielle
tungtvannsapparatur var nemlig meget betydelig
og av de meddelte opplysninger2 fremgår at også
driftsutgiftene må ha vært ganske betydelige.
Den nuværende produksjonspris for tungt vann
i Trail oppgis til "möre than 60 $/lb".
Dersom gjenvinningen av D-innholdet i
vannstoffet fra elektrolysecellene skjer ved
forbren-ning (fig. 2), blir den apparatur som trenges
spesielt for tungtvannsfremstillingen enklere og
billigere enn i Trail, således at
kapitalomkost-ninger og direkte driftsutgifter blir lavere. Til
gjengjeld går H2-innholdet i det vannstoff som
brennes helt tapt for ammoniakksyntesen. En
vesentlig del av verdien av den herved tapte
am-moniakkproduksjon må selvsagt debiteres
tungt-vannsproduksjonen. \
Fraksjonert destillasjon av vann
I vann med lavt D-innhold, såsom naturlig
vann, er deuterium tilstede som HDO. Ved enkel
destillasjon av en H20-HD0-blanding med lavt
D-innhold kan tilnermet settes at
separasjonsfaktoren er lik forholdet mellom damptrykkene av
komponentene H20 og HDO. Ved 100°C er dette
forhold bare ca 1,028. Man vil derför innse at
det trengs meget effektive kolonner for
oppkonsentrering av D-innholdet i vanlig vann ved
fraksjonert destillasjon. Ved lavere temperatur,
dvs. dersom destillasjonen drives ved
under-trykk, blir separasjonsfaktoren noe gunstigere
— ved 65°C f.eks. ca 1,045. Det kan beregnes at
det med 5 = 1,045 vil trenges ca 300 teoretiske
pläter for oppkonsentrering av D-innholdet i
vanlig vann til ca 99 % D20. Ved destillasjon av
en forholdsvis dårlig fuktende væske som vann
synes det ikke å være noen enkel affære å oppnå
en såvidt stort antall teoretiske trinn i praksis.
De tre meget store amerikanske
vanndestil-lasjonsanlegg2, som ble bygget under siste krig i
förbindelse ined "Manhattan Project", hadde
en samlet produksjonskapasitet på bare ca 11,66
t/år D20.
Destillasjonen i disse anlegg foregikk ved
undertrykk men, såvidt det kan ses av
artikke-len, uten effektiv varmeregenerering. Forbruket
av varmeenergi ved sådan destillasjon må nød-
vendigvis bli meget høyt. Det kan beregnes at
ved bruk av en destillasjonskolonne som arbeider
med en separasjonsfaktor s = 1,045 per
teoretisk trinn (65°C) må det destilleres av ca 135 t
vann for hvert kg D20 som akkumuleres i
kolonnen.
Regnes at det til destillasjon uten
varmeregenerering medgår en varmemengde tilsvarende 0,7
kWh/kg vann ses at det kreves en mengde
varmeenergi tilsvarende 95 000 kWh for
frem-stilling av 1 kg D20. I praksis vil det — selv ved
meget effektiv isolasjon av apparaturen — neppe
være mulig å komme under det forannevnte
energiforbruk for elektrolytisk
oppkonsentrering, ca 130 000 kWh/kg. Men ved
destillasjons-prosessen dreier det seg riktignok om
varmeenergi, som jo månge steder kan skaffes
betydelig billigere enn elektrisk energi.
Noen opplysninger ©m varmeforbruket ved de
amerikanske vanndestillasjonsanlegg er ikke
gitt, men etter beskrivelsen av anleggene å
døm-me, må varmeøkonomien ha vært meget slett.
Det må antas at varmeenergiforbruket var långt
høyere enn ovennevnte 130 000 kWh/kg DaO.
Imidlertid fremgår det av artikkelen2 at
økono-miske hensyn spillet en underordnet rolle
den-gang det ble besluttet å bygge disse anlegg. Det
gjalt først og fremst å dekke behovet for tungt
vann på kortest mulig tid.
Det frembyr seg to muligheter for reduksjon
av varmeforbruket til destillasjonsprosessen:
henleggelse av fabrikasjonen til distrikter hvor
det er rikelig med billig varmeenergi;
vesentlig forbedring av varmeøkonomien ved
effektiv isolasjon og særlig ved å innføre
varmeregenerering etter varinepumpeprinsippet2.
Ved effektiv varmeregenerering burde det være
praktisk mulig å redusere energiforbruket til
selve destillasjonen til ca 1/5 av forbruket uten
varmeregenerering. Dessverre blir
varmepumpe-anlegg for så lave damptrykk som det her er
tale om (ca 0,25 ata) temmelig kostbare.
De samlede byggeomkostninger for de nevnte
tre amerikanske destillasjonsanlegg er angitt til
14,5 M$ (1943). Omregnet til nuværende
anleggs-omkostninger skulle ekvivalenten av dette beløp
dreie seg om ca 25 M$ (1954). I de gjengitte
pro-duksjonsomkostninger for D20 er ikke medtatt
kapitalomkostninger. Ekstrapoleres de angitte
produksjonsomkostninger til nuværende
omkost-ningsnivå og adderes hertil kapitalomkostninger
beregnet på samme måte som föran, kommer
man opp i en selvkost på 1 120 $/kg DaO (1954)
for tungt vann fra disse krigstidsanlegg.
Hovedgrunnen til denne meget høye pris var
selvsagt det forhold at destillasjonsanleggenes
produksjonskapasitet bare ble 11,66 t/år D20’
istedenfor 26 t/år, som man opprinnelig hadde
regnet med. Årsaken hertil angis å være "faulty
plate construction". Det oppgis at en omkonstru-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
