Команда HZDR и Лейпцигского университета впервые осуществила разделение протия, дейтерия и трития

Репортаж от Wedoany，Недавно команда, состоящая из исследователей Гельмгольц-центра Дрезден-Россендорф, Лейпцигского университета, Института Макса Планка и других организаций, опубликовала результаты экспериментов по разделению изотопов водорода. При температуре около 83 кельвинов исследователи пропускали равномолярную смесь протия, дейтерия и трития через цеолит Y-типа с ионным обменом серебра, используя селективную адсорбцию для обогащения трития, что предлагает новый материальный подход к рекуперации топлива из выхлопных газов термоядерных установок.

В эксперименте использовался образец цеолита массой 1,7 миллиграмма, общее давление газовой смеси составляло 1 килопаскаль, время адсорбции — 10 минут. Соотношение трёх изотопов в исходном газе составляло 1∶1∶1, а после адсорбции молярное соотношение протия, дейтерия и трития достигло 1∶41∶175. В бинарных смесях измеренная селективность трития по отношению к протию составила 244, селективность дейтерия по отношению к протию — 29, а трития по отношению к дейтерию — 4,2.

Процесс разделения основан на различии в энергии адсорбции между центрами ионов серебра и изотопами водорода разной массы: более тяжёлый тритий связывается с ионами серебра сильнее и может быть отделён от протия и дейтерия при температурно-программированной десорбции. Рабочий температурный диапазон может быть обеспечен охлаждением жидким азотом; по сравнению с криогенной ректификацией, требующей более низких температур, этот подход потенциально способен снизить нагрузку на систему охлаждения в топливном цикле термоядерного реактора.

После четырёх часов контакта образца с тритием исследователи не обнаружили изменений в десорбционной способности, однако текущие результаты получены в ходе периодических экспериментов на миллиграммовом уровне при низком давлении. Способность к непрерывному разделению в потоке, срок службы при циклировании, масштаб загрузки материала и конструкция безопасности системы, содержащей тритий, ещё требуют проверки, поэтому на данном этапе этот результат представляет собой лабораторную валидацию материала для разделения трития и пока не сформировал оборудование для топливного цикла термоядерного реактора.