¹³C的制造方法

专利名称：¹³C的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种以碳化合物作为原料来制造13C (质量数为13的非放射性的碳的 稳定同位素)的方法，特别涉及用于在低温下获得作为非放射性的碳的稳定同位素的1V的 13C的制造方法。
背景技术：
以往采用的是如下的方法，S卩，将氘和氚加热到1亿度以上，引起核聚变反应，生 成氦等，获得非常大的核聚变能量。该方法具有如下等优点，即，原料基本上无穷无尽，在原 理上不会失控，没有二氧化碳的产生，不会产生高水平的放射性废弃物。另外，在日本特开平08-211191号公报(专利文献1)中，公开了利用数千安培的 大电流所致的电弧放电产生等离子体而使氘、氚在数千万度下发生核聚变反应的技术。另外，如非专利文献1中所示，现在虽然常温核聚变的研究也在积极地进行，然而 尚处于学问研究的阶段，还没有达到工业化水平的程度。另外，在国际公开第2008/072M6号小册子(专利文献2)中，公开了如下的用于 制造1V的技术，即，利用简易装置，使反应温度大幅度降低，设为1000°c以下的温度，作为 原料使用通用的烃化合物，在氢与硫化合物的存在下，使用钼催化剂、钯催化剂等，不产生 放射性废弃物地获得作为非放射性的碳的同位素的13c。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开平08-211191号公报专利文献2 国际公开第2008/072546号小册子非专利文献1 日本原子力学会志Vol. 47,No. 9(2005)大阪大学高桥亮人、三菱 重工株式会社岩村康弘著p. 62-p. 6
发明内容
发明所要解决的课题但是，根据以往的技术，在作为原料使用通用的烃化合物，在氢和硫化合物的存在 下，不产生放射性废弃物地获得作为非放射性的碳的稳定同位素的13C的制造方法中，由于 作为反应催化剂使用产量少且特殊的钼催化剂或钯催化剂等，因此存在难以作为通用的技 术的问题。解决课题的手段为了解决以上的问题，首先，第一发明提供一种"C的制造方法，其特征在于，是以 碳化合物作为原料，在氢、硫化合物和反应催化剂的存在下，利用500°C以上并且1000°C以 下的反应，获得作为非放射性的碳的稳定同位素的13C的制造方法，其中反应催化剂是镍烧 结体或镍合金的烧结体。另外，第二发明提供如下的上述第一发明中所述的13C的制造方法，其特征在于，上述硫化合物的硫含有率为，相对于上述碳化合物为50重量ppm以上，并且为7重量％以 下。另外，第三发明提供如下的上述第一发明中所述的13C的制造方法，其特征在于， 上述氢的压力为9. 8 X IO5Pa以上，并且为22. 3X IO6Pa以下(10kg/cm2以上，并且为250kg/ cm2以下)。另外，第四发明提供一种13C的制造方法，其特征在于，是以碳化合物作为原料，在 氢与惰性气体的混合气体、硫化合物和反应催化剂的存在下，利用500°C以上并且1000°C 以下的反应，获得作为非放射性的碳的稳定同位素的13C的制造方法，其中反应催化剂是镍 烧结体或镍合金的烧结体。本发明中，作为碳化合物，如果大体上分类，则可以选择气体、液体、固体。作为气 体的代表例，有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烃，作为液体的代表例，有苯、甲苯、萘、蒽、汽油、轻 油、煤油、重油、杂酚油、煤焦油等。此外作为固体的代表例，有活性碳、炭黑、煤、焦炭等。它 们既可以单独使用，也可以将上述的气体、液体、固体的碳化合物分别任意地混合使用。另外，本发明中，氢除了在原子核中为1个质子的(H)以外，也可以将在原子核中 有1个质子和1个中子的氘(D)或有1个质子和2个中子的氚(T tritium)等氢的同位素 作为原料，然而最优选在工业上作为通用气体使用的氢。另外，本发明中，即使将惰性气体与氢并用，本发明的反应也会进行。作为惰性气 体的代表例，可以举出氦气、氖气、氩气等稀有气体。例如即使将氢用He稀释100倍左右， 氢气压力为1个大气压(1013X102Pa)的水平，只要提高反应温度，也可以获得同等的反应 速度。从安全性的方面考虑，可以同与大部分的物质都不反应的惰性气体并用，因而优选。另外，本发明的硫(S)化合物只要是在本发明的反应中会产生含硫自由基的化合 物即可，作为代表例，可以从硫化氢、二氧化硫等无机硫化合物、以及甲硫醇、甲硫醚、甲基 化二硫、苯并噻吩等有机硫化合物、以及硫单质中选择。它们既可以单独使用，也可以混合 使用。作为反应时的硫添加量(硫纯度)，优选相对于原料的碳化合物为50重量ppm以 上。在少于50重量ppm的情况下，会有反应进行速度缓慢的情况，不够实用。通常来说，煤 焦油、杂酚油、重油等的硫含有率为50重量ppm以上，并且为7重量％以下的范围，不需要 追加。在硫含有率超过7重量％的情况下，不会有阻碍反应的情况，然而会有在常温下硫作 为固体析出的情况，此时，由于硫附着于容器、配管内而造成妨碍，因此不够理想。对于反应温度和压力，温度和压力越高，则越是促进反应。但是，在封闭型的反应 装置中，从材料的制约方面考虑，压力、温度都被确定有上限。反应中的氢的压力优选为 9. 8 X IO5Pa以上，并且为22. 3 X IO6Pa以下(10kg/cm2以上，并且为250kg/cm2以下)。即使 氢的压力小于9.8Xl(fPa(10kg/cm2)，在温度足够高的情况下，也可以使反应进行。例如， 即使是1个大气压(1013 X IO2Pa),只要提高温度，就可以以与100个大气压(1013 X IO4Pa) 的氢单独使用的情况同等的速度进行反应。作为反应温度，优选为500°C以上并且1000°C以下。更优选为600°C以上并且 900°C以下。在低于600°C的温度下，如果氢气的压力不是足够高，则难以引起反应，如果超 过900°C，则难以应用发电或化工厂用的高温装置构件，因而不够理想。作为反应催化剂优选在工业上容易制造且反应性高的镍烧结体或镍合金催化剂的烧结体。作为用作镍合金的合金用金属，可以举出铁、铬、钴、钼、锰、铝、镁、镧等。利用本发明得到的13C的生成和能量产生的原因的机理尚不确定，然而根据1939 年德国的物理学家 -f和7 4 77力-提出的如下所示的C-N-O循环反应的结果，可 以推定是下述的(1)、O)、(3)式中所示的局部反应的产生。[数1]
权利要求
1.一种"C的制造方法，是以碳化合物作为原料，在氢、硫化合物和反应催化剂的存在 下，利用500°C以上并且1000°C以下的反应，获得作为非放射性的碳的稳定同位素的13C的 制造方法，其特征在于，反应催化剂是镍烧结体或镍合金的烧结体。
2.根据权利要求1所述的13C的制造方法，其特征在于，所述硫化合物的硫含有率为， 相对于所述碳化合物为50重量ppm以上并且为7重量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的"C的制造方法，其特征在于，所述氢的压力为 9. 8 X IO5Pa以上并且为22. 3 X IO6Pa以下(10kg/cm2以上并且为250kg/cm2以下)。
4.一种13C的制造方法，是以碳化合物作为原料，在氢与惰性气体的混合气体、硫化合 物和反应催化剂的存在下，利用500°C以上并且1000°C以下的反应，获得作为非放射性的 碳的稳定同位素的13C的制造方法，其特征在于，反应催化剂是镍烧结体或镍合金的烧结 体。
全文摘要
本发明的目的在于，提供一种13C的制造方法，其作为原料使用通用的烃化合物，不会产生放射性废弃物地获得非放射性的稳定同位素13C。此外，13C的制造方法的构成是以碳化合物作为原料，在氢、硫化合物和反应催化剂的存在下，利用500℃以上并且1000℃以下的反应，获得作为非放射性的碳的稳定同位素的13C的制造方法，其特征在于，反应催化剂是镍烧结体或镍合金的烧结体。
文档编号B01J23/755GK102119121SQ200980131198
公开日2011年7月6日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年8月10日
发明者水野忠彦, 泽田重美 申请人:泽田重美