專利名稱：¹³C的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以碳化合物作為原料來制造13C (質(zhì)量數(shù)為13的非放射性的碳的 穩(wěn)定同位素)的方法，特別涉及用于在低溫下獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的1V的 13C的制造方法。
背景技術(shù)：
以往采用的是如下的方法，S卩，將氘和氚加熱到1億度以上，引起核聚變反應(yīng)，生 成氦等，獲得非常大的核聚變能量。該方法具有如下等優(yōu)點(diǎn)，即，原料基本上無窮無盡，在原 理上不會(huì)失控，沒有二氧化碳的產(chǎn)生，不會(huì)產(chǎn)生高水平的放射性廢棄物。另外，在日本特開平08-211191號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，公開了利用數(shù)千安培的 大電流所致的電弧放電產(chǎn)生等離子體而使氘、氚在數(shù)千萬度下發(fā)生核聚變反應(yīng)的技術(shù)。另外，如非專利文獻(xiàn)1中所示，現(xiàn)在雖然常溫核聚變的研究也在積極地進(jìn)行，然而 尚處于學(xué)問研究的階段，還沒有達(dá)到工業(yè)化水平的程度。另外，在國際公開第2008/072M6號(hào)小冊子(專利文獻(xiàn)2)中，公開了如下的用于 制造1V的技術(shù)，即，利用簡易裝置，使反應(yīng)溫度大幅度降低，設(shè)為1000°c以下的溫度，作為 原料使用通用的烴化合物，在氫與硫化合物的存在下，使用鉬催化劑、鈀催化劑等，不產(chǎn)生 放射性廢棄物地獲得作為非放射性的碳的同位素的13c。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平08-211191號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 國際公開第2008/072546號(hào)小冊子非專利文獻(xiàn)1 日本原子力學(xué)會(huì)志Vol. 47,No. 9(2005)大阪大學(xué)高橋亮人、三菱 重工株式會(huì)社巖村康弘著p. 62-p. 6
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，根據(jù)以往的技術(shù)，在作為原料使用通用的烴化合物，在氫和硫化合物的存在 下，不產(chǎn)生放射性廢棄物地獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的13C的制造方法中，由于 作為反應(yīng)催化劑使用產(chǎn)量少且特殊的鉬催化劑或鈀催化劑等，因此存在難以作為通用的技 術(shù)的問題。解決課題的手段為了解決以上的問題，首先，第一發(fā)明提供一種"C的制造方法，其特征在于，是以 碳化合物作為原料，在氫、硫化合物和反應(yīng)催化劑的存在下，利用500°C以上并且1000°C以 下的反應(yīng)，獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的13C的制造方法，其中反應(yīng)催化劑是鎳燒 結(jié)體或鎳合金的燒結(jié)體。另外，第二發(fā)明提供如下的上述第一發(fā)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為，相對(duì)于上述碳化合物為50重量ppm以上，并且為7重量％以 下。另外，第三發(fā)明提供如下的上述第一發(fā)明中所述的13C的制造方法，其特征在于， 上述氫的壓力為9. 8 X IO5Pa以上，并且為22. 3X IO6Pa以下(10kg/cm2以上，并且為250kg/ cm2以下)。另外，第四發(fā)明提供一種13C的制造方法，其特征在于，是以碳化合物作為原料，在 氫與惰性氣體的混合氣體、硫化合物和反應(yīng)催化劑的存在下，利用500°C以上并且1000°C 以下的反應(yīng)，獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的13C的制造方法，其中反應(yīng)催化劑是鎳 燒結(jié)體或鎳合金的燒結(jié)體。本發(fā)明中，作為碳化合物，如果大體上分類，則可以選擇氣體、液體、固體。作為氣 體的代表例，有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烴，作為液體的代表例，有苯、甲苯、萘、蒽、汽油、輕 油、煤油、重油、雜酚油、煤焦油等。此外作為固體的代表例，有活性碳、炭黑、煤、焦炭等。它 們既可以單獨(dú)使用，也可以將上述的氣體、液體、固體的碳化合物分別任意地混合使用。另外，本發(fā)明中，氫除了在原子核中為1個(gè)質(zhì)子的(H)以外，也可以將在原子核中 有1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子的氘(D)或有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子的氚(T tritium)等氫的同位素 作為原料，然而最優(yōu)選在工業(yè)上作為通用氣體使用的氫。另外，本發(fā)明中，即使將惰性氣體與氫并用，本發(fā)明的反應(yīng)也會(huì)進(jìn)行。作為惰性氣 體的代表例，可以舉出氦氣、氖氣、氬氣等稀有氣體。例如即使將氫用He稀釋100倍左右， 氫氣壓力為1個(gè)大氣壓(1013X102Pa)的水平，只要提高反應(yīng)溫度，也可以獲得同等的反應(yīng) 速度。從安全性的方面考慮，可以同與大部分的物質(zhì)都不反應(yīng)的惰性氣體并用，因而優(yōu)選。另外，本發(fā)明的硫(S)化合物只要是在本發(fā)明的反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生含硫自由基的化合 物即可，作為代表例，可以從硫化氫、二氧化硫等無機(jī)硫化合物、以及甲硫醇、甲硫醚、甲基 化二硫、苯并噻吩等有機(jī)硫化合物、以及硫單質(zhì)中選擇。它們既可以單獨(dú)使用，也可以混合 使用。作為反應(yīng)時(shí)的硫添加量(硫純度)，優(yōu)選相對(duì)于原料的碳化合物為50重量ppm以 上。在少于50重量ppm的情況下，會(huì)有反應(yīng)進(jìn)行速度緩慢的情況，不夠?qū)嵱?。通常來說，煤 焦油、雜酚油、重油等的硫含有率為50重量ppm以上，并且為7重量％以下的范圍，不需要 追加。在硫含有率超過7重量％的情況下，不會(huì)有阻礙反應(yīng)的情況，然而會(huì)有在常溫下硫作 為固體析出的情況，此時(shí)，由于硫附著于容器、配管內(nèi)而造成妨礙，因此不夠理想。對(duì)于反應(yīng)溫度和壓力，溫度和壓力越高，則越是促進(jìn)反應(yīng)。但是，在封閉型的反應(yīng) 裝置中，從材料的制約方面考慮，壓力、溫度都被確定有上限。反應(yīng)中的氫的壓力優(yōu)選為 9. 8 X IO5Pa以上，并且為22. 3 X IO6Pa以下(10kg/cm2以上，并且為250kg/cm2以下)。即使 氫的壓力小于9.8Xl(fPa(10kg/cm2)，在溫度足夠高的情況下，也可以使反應(yīng)進(jìn)行。例如， 即使是1個(gè)大氣壓(1013 X IO2Pa),只要提高溫度，就可以以與100個(gè)大氣壓(1013 X IO4Pa) 的氫單獨(dú)使用的情況同等的速度進(jìn)行反應(yīng)。作為反應(yīng)溫度，優(yōu)選為500°C以上并且1000°C以下。更優(yōu)選為600°C以上并且 900°C以下。在低于600°C的溫度下，如果氫氣的壓力不是足夠高，則難以引起反應(yīng)，如果超 過900°C，則難以應(yīng)用發(fā)電或化工廠用的高溫裝置構(gòu)件，因而不夠理想。作為反應(yīng)催化劑優(yōu)選在工業(yè)上容易制造且反應(yīng)性高的鎳燒結(jié)體或鎳合金催化劑的燒結(jié)體。作為用作鎳合金的合金用金屬，可以舉出鐵、鉻、鈷、鉬、錳、鋁、鎂、鑭等。利用本發(fā)明得到的13C的生成和能量產(chǎn)生的原因的機(jī)理尚不確定，然而根據(jù)1939 年德國的物理學(xué)家 -f和7 4 77力-提出的如下所示的C-N-O循環(huán)反應(yīng)的結(jié)果，可 以推定是下述的(1)、O)、(3)式中所示的局部反應(yīng)的產(chǎn)生。[數(shù)1]
權(quán)利要求
1.一種"C的制造方法，是以碳化合物作為原料，在氫、硫化合物和反應(yīng)催化劑的存在 下，利用500°C以上并且1000°C以下的反應(yīng)，獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的13C的 制造方法，其特征在于，反應(yīng)催化劑是鎳燒結(jié)體或鎳合金的燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)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為， 相對(duì)于所述碳化合物為50重量ppm以上并且為7重量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的"C的制造方法，其特征在于，所述氫的壓力為 9. 8 X IO5Pa以上并且為22. 3 X IO6Pa以下(10kg/cm2以上并且為250kg/cm2以下)。
4.一種13C的制造方法，是以碳化合物作為原料，在氫與惰性氣體的混合氣體、硫化合 物和反應(yīng)催化劑的存在下，利用500°C以上并且1000°C以下的反應(yīng)，獲得作為非放射性的 碳的穩(wěn)定同位素的13C的制造方法，其特征在于，反應(yīng)催化劑是鎳燒結(jié)體或鎳合金的燒結(jié) 體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種13C的制造方法，其作為原料使用通用的烴化合物，不會(huì)產(chǎn)生放射性廢棄物地獲得非放射性的穩(wěn)定同位素13C。此外，13C的制造方法的構(gòu)成是以碳化合物作為原料，在氫、硫化合物和反應(yīng)催化劑的存在下，利用500℃以上并且1000℃以下的反應(yīng)，獲得作為非放射性的碳的穩(wěn)定同位素的13C的制造方法，其特征在于，反應(yīng)催化劑是鎳燒結(jié)體或鎳合金的燒結(jié)體。
文檔編號(hào)B01J23/755GK102119121SQ200980131198
公開日2011年7月6日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月10日
發(fā)明者水野忠彥, 澤田重美 申請人:澤田重美