Ergebnisse der Tieftemperaturforschung VIII. Rektifikation von H2-HD-D2-Gemischen zur Gewinnung von Deuteriumhydrid, Deuterium und schwerem Wasser

Abstract

Abstract Der Betrieb von Kernenergiemaschinen erfordert u. a. ein geeignetes Bremsmittel für Neutronen, z. B. schweres Wasser. Stellt man es elektrolytisch dar, so werden mindestens 120 kWh für 1 g D2O verbraucht. Daher wird der Vorschlag gemacht, in einem Rieselturm mit flüssigem deuteriumfreien Wasserstoff aus kaltem Wasserstoffgas 90 bis 95% des in ihm enthaltenen Deuteriumhydrids auszuwaschen und durch Rektifikation anzureichern. Stellt man dann das Gleichgewicht' 2 HD ⇄ H2 + D2 + 155 cal ein, so läßt sich durch fortgesetzte Rektifikation schließlich reines Deuterium abtrennen, während das Restgas weiter auf HD verarbeitet wird u. s. f. Zunächst werden die binären Siedediagramme für H2-HD-, HD-D2-und H2-D2-Gemische aus den Dampfdruckkurven mittels des Raoultschen Gesetzes für 760 mm Druck entwickelt. In gleicher Weise läßt sich das für den Endprozeß maßgebende ternäre Siedediagramm ableiten. Die Verbesserung des Trennfaktors durch Übergang vom ein-gefrorenen Hochtemperaturgleichgewicht zum idealen Gleichgewichtsgemisch bei tiefen Temperaturen wird berechnet und diskutiert. Darauf werden Rektifikationsversuche mit H2-HD-D2-Gemischen in einer gläsernen Wendelsäule, die etwa 5 theoretischen Böden entspricht, beschrieben. Es gelingt ohne weiteres, H, mit dem Molgewicht 2,027 (theor. 2,016), HD mit dem Molgewicht 3,030 (theor. 3,023) und D2 mit dem Molgewicht 3,998 (theor. 4,029) abzuscheiden. Abschließend wird eine Anordnung zur technischen D2-Gewinnung nach dem eingangs erörterten Verfahren angegeben. Dabei stellt sich heraus, daß eine Senkung des Energieverbrauchs auf etwa den 25. Teil durch den Tieftemperaturprozeß gegenüber der Elektrolyse möglich ist.