Girdler-Sulfid-Prozess

Der Girdler-Sulfid-Prozess ist nach dem ersten industriellen Anwender, der Girdler-Company, benannt, ist aber auch als Geib-Spevack-Prozess^[1] nach Karl-Hermann Geib und Jerome S. Spevack bekannt. Unabhängig voneinander erfanden beide Anfang der 1940er-Jahre das Verfahren, das der Gewinnung von Deuterium aus Wasser oder wasserstoffhaltigen Verbindungen dient. Hierbei wird kein Deuterium erzeugt, es wird dem Wasser oder den wasserstoffhaltigen Verbindungen entzogen und angereichert.^[2]

Prinzip

Der Girdler-Sulfid-Prozess beruht auf einem Zweitemperatur-Isotopenaustausch. In diesem Prozess wird eine Lösung aus Wasser und Schwefelwasserstoff verwendet. Beide Komponenten der Lösung sind in der Lage Wasserstoffatome auszutauschen. Deuterium verhält sich in diesem Austauschprozess temperaturabhängig. Bei hohen Temperaturen wandert ein Deuteriumatom bevorzugt zum Schwefelwasserstoff, bei niedrigen Temperaturen wandert es bevorzugt zum Wasser.

Aufbau

Schematische Darstellung des Girdler-Sulfid-Prozesses

Im Girdler-Sulfid-Prozess wird ein Aufbau aus zwei Temperaturstufen verwendet, die Temperaturen betragen circa 20 °C und 130 °C. Beide Temperaturstufen sind über einen Schwefelwasserstoffkreislauf verbunden. In der kalten Stufe wird Frischwasser zugeführt welches über eine Verbindung in die heiße Stufe fließt. Die heiße Stufe hat einen Ablauf für abgereichertes Wasser.

Aufgrund der niedrigen Temperatur der kalten Stufe wandern Deuteriumatome vom Schwefelwasserstoff zum zugeführten Frischwasser. Hierdurch wird das zugeführte Frischwasser angereichert und der Schwefelwasserstoff abgereichert. Das angereicherte Frischwasser fließt über eine Verbindung in die heiße Stufe wo es wieder auf den abgereicherten Schwefelwasserstoff trifft. Aufgrund der hohen Temperatur der heißen Stufe wandern die Deuteriumatome vom angereichertem Wasser über zum abgereichertem Schwefelwasserstoff. Hierdurch wird der Schwefelwasserstoff wieder angereichert und fließt in die kalte Stufe.

In den Verbindungen zwischen den Temperaturstufen wird angereicherter Schwefelwasserstoff und angereichertes Wasser entnommen. Diese angereicherten Substanzen werden durch weitere Stufen dieses Aufbaus geleitet, um den Grad der Anreicherung zu erhöhen.

Quellen

• Nuclear Engineering Handbook, von Ken Kok (als Google-Book)
• Hans G. Hirschberg: Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau: Chemie, Technik und Wirtschaftlichkeit. Springer, 1999, ISBN 3540606238, S. 122 (Digitalisat)

Einzelnachweise

1. ↑ US patent 4620909, Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser induced isotope enrichment process.
2. ↑ Aqueous Systems at Elevated Temperatures and Pressures: Physical Chemistry in Water, Steam and Hydrothermal Solutions, von Donald A. Plamer, Roberto Fernandez-Prini und Allan H. Harvey. books.google.de. Abgerufen am 8. Dezember 2009.