Получение дейтерия и тяжелой воды

концу электролиза в оставшейся жидкости концентрация тяжелой воды должна увеличиваться. В производственных условиях электролиз ведут в специальных ваннах. В них протекают те же процессы, что и в маленьком сосуде, в котором химик разлагает воду при анализе. К погруженным внутрь ванны электродам подводится постоянный (одного направления) электрический ток, достигающий тысячи и более ампер, но малого напряжения (всего 2,5 — 3,5 вольт). В ванну наливается обычная вода. Для повышения ее электропроводности добавляется щелочь. Когда основная масса воды разложится, электролиз прекращают. В небольшом количестве оставшейся после электролиза жидкости концентрация тяжелой воды повышается в несколько раз. Чтобы получить чистую тяжелую воду, надо первоначальный объем воды уменьшить в несколько тысяч раз. Осуществлять такое большое уменьшение объема в одном приборе и в один прием практически нерационально. Подобно тому, как фракционные колонны соединяют в батареи, так из электролизных ванн создаются системы, в которых раствор, последовательно переходя из ванны в ванну, обогащается тяжелой водой.

По мере увеличения концентрации тяжелой воды на электродах наряду с протием выделяется все большее и большее количество дейтерия. Чтобы уменьшить его потери, выделяющуюся смесь изотопов водорода сжигают, а образовавшуюся воду возвращают в предыдущую ванну (рис. 9). Таким образом, на практике одна и та же порция воды многократно подвергается электролизу. Все это связано с большим расходом энергии. На производство одного килограмма тяжелой воды приходится затрачивать свыше 130 000 киловатт-часов электроэнергии. Этой энергии хватило бы для 100-ваттной электрической лампы на 150 лет непрерывного горения.

Электролизные установки экономически выгодно дополнять специальными колоннами, в которых происходит реакция изотопного обмена между газообразным водородом и водяным паром.

Около 70 лет назад, исходя из представления о химическом равновесии, Д. И. Менделеев писал, что атомы одного и того же химического элемента, входящие в состав разных молекул, могут обмениваться друге другом местами: «если даны частицы АВ и АВ9 то А из первой может переходить во вторую частицу и обратно». Проверить эту гипотезу на опыте было невозможно. Действительно, как проследить за двумя атомами, принадлежащими одному и тому же

image

Рис. 9. Упрощенная схема установки для получения тяжелой воды электролизом. А — электролизные ванны, Р — аппараты для сжигания водорода, X — холодильники.

элементу, если они совершенно одинаковы? Скажем, перед вами раствор

Страница 4 of 9« First...45...Last »