Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.10.1972, Síða 18

80
TÍMARIT VFl 1972
Þungavatnsframleiðsla +
l
Eftir Vilhjálm Lúðvíksson
I. Nytsemi
Eins og- flestum er kunnugt, er
þungt vatn, D20, efni, scm myndað
er úr tvívetni (deuterium) og súrefni
á hliðstæðan hátt og vatn er mynd-
að úr vetni og súrefni.
Tvívetni fylgir ávallt vetni í nátt-
úrunni, í hlutföllunum 1 á móti 6700
af einvetni. Þungt vatn er mikilvægt
sem hægir fyrir nifteindir (neutron-
ur) í kjarnorkuofnum. Kosturinn við
notkun þungs vatns er sá, að ekki
þarf úraníum sem auðgað hefur ver-
ið að hinu kjarnkleifa U-235, heldur
er unnt að nota náttúrulegt úraníum.
Þróun þungavatnskjarnofna hefur
verið skrykkjótt og markaðshorfur
fyrir þungt vatn því verið óvissar.
Kanadamenn hafa verið ákveðnastir
í notkun þungavatnsofna og hafa
reist þrjár verksmiðjur til að fram-
leiða þungt vatn fyrir kjamorkuofna
þá, sem þeir hafa á boðstólum til
innanlandsnota og til útflutnings.
Vegna tæknilegra vandamála við eina
þungavatnsverksmiðjuna eru þó horf-
ur á skorti á þungu vatni á næstunni
og hafa Kanadamenn m.a. kannað
hér möguleikana á því að fá fram-
leitt þungt vatn.
II. Framleiðsluaðferð
Sú framleiðsluaðferð, sem helzt
kæmi til greina hér, byggist á ísó-
tópaskiptum milli vatns og brenni-
steinsvetnis við mismunandi hita-
stig samkvæmt líkingunni:
130°C
HDO + H2S ^ H20 + HDS
30°C
Með því að hafa vatn og brenni-
steinsvetni I stöðugri hringrás og
láta efnin mætast við tvö mismun-
andi hitastig, má annars vegar auka
tvívetnisinnihald vatnsins mjög veru-
lega í kaldari hluta kerfisins en á
hinn bóginn minnka það í heitari hlut-
anum og fá þannig smám saman að-
skilnað á tvívetni og venjulegu vetni.
Breyting á HDO í D20 verður svo
samkvæmt jafnvægislíkingu á hverj-
um tíma
2HDO H20 + D20
Flóðrásin fyrir þungavatnsverk-
smiðju er sýnd á mynd 1. Sýnd eru
þrjú þrep í verksmiðjunni, en í raun
og veru er um 80-85% af öllum
stofn- og reksturskostnaði fólginn 1
fyrsta þrepinu einu og við getum
einbeitt okkur að því þrepi einu sam-
an.
Þungavatnsframleiðsla er um það
bil þúsund sinnum orkufrekari bæði
í varma og raforku á þyngdarein-
ingu en nokkur önnur framleiðslu-
grein. Ástæðan er sú að miðað við
sams konar fjárfestingu og umsvif
og gerist í öðrum iðnaði, þá mælast
afköstin í kg á dag, en ekki tonnum
á dag eins og venja er. Við getum
I. Þrep 2. Þrep 3 Prep Lokaeimun