de.wedoany.com-Bericht: Ein Team aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, der Universität Leipzig, dem Max-Planck-Institut und weiteren Einrichtungen hat kürzlich Ergebnisse von Experimenten zur Wasserstoffisotopentrennung veröffentlicht. Die Forscher leiteten bei etwa 83 Kelvin ein äquimolares Gasgemisch aus Protium, Deuterium und Tritium durch einen silberionenausgetauschten Y-Zeolithen und reicherten Tritium durch selektive Adsorption an, was ein neues Materialkonzept für die Brennstoffrückgewinnung aus Abgasen von Fusionsanlagen bietet.
Im Experiment wurde eine 1,7 Milligramm schwere Zeolithprobe verwendet, der Gesamtdruck des Gasgemischs betrug 1 Kilopascal und die Adsorptionszeit 10 Minuten. Das Verhältnis der drei Isotope im ursprünglichen Gas betrug 1∶1∶1; nach der Adsorption erreichte das Molverhältnis von Protium, Deuterium und Tritium 1∶41∶175. In binären Mischexperimenten wurde eine Selektivität von 244 für Tritium gegenüber Protium gemessen, während die Selektivitäten von Deuterium gegenüber Protium und von Tritium gegenüber Deuterium 29 bzw. 4,2 betrugen.
Der Trennprozess nutzt die Unterschiede in der Adsorptionsenergie zwischen Silberionenplätzen und Wasserstoffisotopen unterschiedlicher Masse. Das schwerere Tritium bindet stärker an die Silberionen und kann bei temperaturprogrammierter Desorption von Protium und Deuterium getrennt werden. Der Arbeitsbereich kann durch Kühlung mit flüssigem Stickstoff abgedeckt werden; im Vergleich zur kryogenen Rektifikation, die tiefere Temperaturen erfordert, könnte dieser Ansatz die Kühllast im Brennstoffkreislauf von Fusionsanlagen verringern.
Nach vierstündigem Kontakt der Probe mit Tritium stellten die Forscher keine Veränderung der Desorptionsleistung fest, die bisherigen Ergebnisse stammen jedoch aus diskontinuierlichen Experimenten im Milligramm-Maßstab bei niedrigem Druck. Die Fähigkeit zur kontinuierlichen Flusstrennung, die Zykluslebensdauer, der Materialfüllmaßstab sowie die Sicherheitsauslegung tritiumhaltiger Systeme müssen noch verifiziert werden. Daher handelt es sich bei diesen Ergebnissen derzeit um eine Labornachweisführung für Tritiumtrennmaterialien und noch nicht um Ausrüstung für den Fusionsbrennstoffkreislauf.
