Rensning ved smeltning og frysning - zonesmeltning

[John Larsson]

Men jeg fastholder min afgørende pointe: at det er umuligt at separere to komponenter, når den interessante kun har kogepunkt 1,4° over hovedmængden og kun findes i en mængde på knap 0,2 promille! Hvis der er 15% af den tunge komponent, stiller sagen sig helt anderledes.
Derfor er en form for forbehandling nødvendig!

Du mener vel stadig "praktisk umuligt"? Såvidt jeg kan forstå.  må det kunne lade sig gøre uden en opkoncentrerende proces; det er vel bare det at procestiden bliver længere, måske meget længere?

[Morten Jødal]

Fred Hoyle - den meget kendte Big-Bang-benægter, som døde i en høj alder for få år siden, skrev også science fiction, og hans roman "Den sorte tåge" skulle efter sigende være ret god.
Her arbejder han med et univers, hvor alt liv foregår i gasform ved lav temperatur, og hvor simple livsprocesser tager tusinder af år i stedet for sekunder (ifølge det korte referat jeg har fået af en person, der faktisk har læst bogen).
Under sådanne forudsætninger vil jeg ikke afvise, at du kan have ret, John.
Men er vi ikke ude i flueknepperiet?

[John Larsson]

Fred Hoyle - den meget kendte Big-Bang-benægter, som døde i en høj alder for få år siden, skrev også science fiction, og hans roman "Den sorte tåge" skulle efter sigende være ret god.
Her arbejder han med et univers, hvor alt liv foregår i gasform ved lav temperatur, og hvor simple livsprocesser tager tusinder af år i stedet for sekunder (ifølge det korte referat jeg har fået af en person, der faktisk har læst bogen).
Under sådanne forudsætninger vil jeg ikke afvise, at du kan have ret, John.
Men er vi ikke ude i flueknepperiet?

Nej, Morten, vi kan vist beholde vores skikkelser og bare være lidt mere tålmodige, ikke sandt?

[Morten Jødal]

ikke sandt?

Nej, jeg tror ikke det er sandt!
Jeg tror faktisk forskellen i dette tilfælde er så lille, at man ikke ville kunne nå at producere en liter tungt vand på et enkelt anlæg i et menneskes levetid, hvis man udelukkende måtte bruge destillation af den naturlige blanding.
Ingen af os to har vist haft det "store" destillationskursus, men en del af de  problemer, der vil være, er fælles for flere typer faseovergange - og jfr. trådens start har jeg faktisk beskæftiget mig indgående med andre faseovergange (både praktisk og teoretisk), ligesom jeg har en pænt stor praktisk erfaring med destillation i laboratorieskala. Så min "tro" er bygget på mere end blot en løs fornemmelse.
Men du kan jo prøve - og melde resultatet ind, når du har et!

P.S. Hvis nu nogen begynder at tænke på uranseparation og centrifuger, så vil jeg blot lige minde om, at i en centrifuge vil det være molarmassen, der dominerer processerne, så harbsts indvendinger pludselig bliver helt relevante!

[B Mønnike]

Der er sikkert en grund for at man på Rukjan og siden, har brugt centrifuger til formålet i tungtvandssepareringen og har videreført teknikken til isotop separeringen af uran.

[John Larsson]

Ingen af os to har vist haft det "store" destillationskursus, men en del af de  problemer, der vil være, er fælles for flere typer faseovergange - og jfr. trådens start har jeg faktisk beskæftiget mig indgående med andre faseovergange (både praktisk og teoretisk), ligesom jeg har en pænt stor praktisk erfaring med destillation i laboratorieskala. Så min "tro" er bygget på mere end blot en løs fornemmelse.
Men du kan jo prøve - og melde resultatet ind, når du har et!

Næh, jeg må vist ærligt indrømme at jeg er lidt "doven" og gerne venter på at nogen anden "laver arbejdet"; det er vist i øvrigt et nogenlunde ordret citat af Einstein!  ;-)

Morten, jeg har ikke destilleret så voldsomt meget, men kunne du tænke dig at krystalvandet i inddampet havsalt fra de såkaldte "saliner" har "tunge" brintatomer i et andet forhold end 1:6000?

[Morten Jødal]

Bjarke, jeg VED, at man på Rjukan brugte destillation af elektrolytisk beriget vand i den oprindelige proces, ikke centrifuger.
Centrifuger kan naturligvis udmærket anvendes, hvis man i forvejen ved andre metoder har fået oparbejdet en blanding kraftigt beriget med D₂O og forarmet mht. de andre "specielle" varianter,.
Jeg har ikke studeret udviklingen i deres proces efter 2. verdenskrig, men harbsts indvendinger mht. ¹⁷O og ¹⁸O er 100% relevante, når det gælder centrifugering, så den metode er helt afgjort ikke mulig uden forudgående berigning med D₂O - og helst efter en metode, der har negativ bias i forhold til "tung ilt".

John, jeg har destilleret en del, men mangler altså det "store" destillationskursus.
Jeg vil dog tro du har ret i, at naturlig afdampning beriger vand med D₂O - præcis ligesom vandopløst CO₂ er beriget med ¹³CO₂ i forhold til CO₂ i atmosfæren. Jeg har ikke tilstrækkelige forudsætninger til at regne på effekten, men mener umiddelbart at den mht. tungtvand nok er lavere - pga ringere naturligt indhold og kortere separationstid.

[John Larsson]

John, jeg har destilleret en del, men mangler altså det "store" destillationskursus.
Jeg vil dog tro du har ret i, at naturlig afdampning beriger vand med D₂O - præcis ligesom vandopløst CO₂ er beriget med ¹³CO₂ i forhold til CO₂ i atmosfæren. Jeg har ikke tilstrækkelige forudsætninger til at regne på effekten, men mener umiddelbart at den mht. tungtvand nok er lavere - pga ringere naturligt indhold og kortere separationstid.

Jeg ved ikke om gutterne her http://actachemscand.org/pdf/acta_vol_23_p0765-0781.pdf har været det store destillationskursus igennem, men det virker som de forstår de teoretiske forhold! Jeg vil ikke engang antyde at jeg forstår hvad de forstår, men der er jo i hvert fald at par interessante udsagn om tungt vand i forbindelse med isdannelse og saltvand!

[Morten Jødal]

Ja, Acta Chemica Scandinavica, som de to svenskere publicerede i, var jo et meget anerkendt tidsskrift, og årgang 1969, som artiklen er fra, kom omtrent samtidig med at jeg begyndte at studere faseovergange i større dybde.
Jeg har kun skimmet artiklen, men ikke fundet begreber jeg ikke forstår.
Jeg kan bekræfte, at de også har undersøgt frysning af opløsninger af diverse salte i en blanding af letvand og tungtvand, og at de finder den teoretiske adskillelsesgrad bedre i saltopløsninger end i rent vand ved frysning.
Ligeledes har de undersøgt adskillelsesgraden ved fordampning under forskellige konditioner - altså destillation.
Jeg ved ikke om de har haft DÉT store destillationskursus, de har snarere haft ÉT stort kursus i faseforandringer. De virker nemlig i højere grad som teoretikere end praktikere, selv om de har udført adskillige eksperimenter.
Jeg hæfter mig ved, at de skriver utroligt lidt om praktiske anvendelser under "Conclusions" (side 12-13), idet deres interesse har været at fastlægge præcise adskillelseskoefficienter. Faktisk skriver de der kun om problemer i praksis, som får teorien til ikke at passe helt, og om en enkelt metode med dannelse af salthydrater, som synes teoretisk god, men i praksis alt for langsom.
Der er ingen "recommendations" af nye og forbedrede metoder i artiklen.
Jeg hæfter mig også ved, at deres opløsningsmiddel i alle forsøg har været 10 mol% D₂O - et fornuftigt valg til fundamentale forsøg, men uhyre langt fra den naturlige blanding (10 mol% vil i dette tilfælde sige lidt mere end 10 masse%, da D₂O er tungere end H₂O).
Altså en fin grundvidenskabelig artikel, men ikke en praktisk anvisning på den bedste seprarationsmetode.
Vi har jo teoretisk set været enige om det meste hele tiden - kun uenige om det overhovedet er muligt at bringe den naturlige blanding op på noget i retning af 10 mol% D₂O uden at bruge alternative seprationsmetoder. Den uenighed afklarer denne artikel ikke.
Til gengæld bringer den meget smukt emnet tilbage på sporet ved også at handle om forskellige frysemetoder ...

[Morten Jødal]

Der er sikkert en grund for at man på Rukjan og siden, har brugt centrifuger til formålet i tungtvandssepareringen

Jeg har googlet en del for at finde et grundlag for denne påstand - men har ikke et eneste sted fundet dokumentation for, at der overhovedet er brugt centrifuger i denne produktion - hverken i Rjukan eller andre steder!
Derimod ser det ud som om tungtvandsproduktionen på Vemorkanlæget i Rjukan stoppede og aldrig blev genoptaget, da tyskerne i 1944 demonterede destillationsanlægget og flyttede det til Tyskland.

Som bekendt var der flere sabotageaktioner mod anlægget i Norge, den sidste mod færgen M/F Hydro, som skulle transportere restlageret af tungtvand til Tyskland. Denne Wikipedia-artikel gør rede for sabotagehistorien og slutter hovedteksten med følgende interessante oplysning:

Den 20. februar 1944 blev "D/F Hydro" saboteret ved at placere en tidsindstillet bombe i færgens motorrum. Færgen sank og blev liggende på havbunden i en dybde af 440 meter. 14 nordmænd og fire tyskere omkom ved sænkningen af færgen.

Der er blevet gennemført en stor undersøgelse af vraget i nyere tid. Man ønskede at undersøge, hvor mange af tønderne der var blevet sprængt og om de fortsat indeholdt tungt vand efter at have ligget over 60 år på bunden af Tinnsøen. Det lykkedes at hejse en tønde op fra færgens last. Det viste sig, at den indeholdt Kaliumhydroxid med en koncentration på 1-2% tungt vand. Kaliumhydroxid er udgangspunktet for destillationsprocessen som benyttes for at producere tungt vand. Det var destillationsanlægget, der blev ødelagt i sabotageaktionen på Vemork.

Jeg tolker fundet sådan, at beholderen ikke indeholdt tungtvand, men derimod det råstof, der blev brugt ved destillationen. Kaliumhdroxid er en fin elektrolyt ved vandadskillelse, og Vemorkanlægget har altså brugt denne til deres hydrogenproduktion og kunnet opnå en koncentration af D₂O på 1-2% inden destillation. Formentlig har destillationsanlægget allerede på dette tidspunkt været under demontering, da man har skønnet at det lå for udsat.

"Damninteresting" rummer en god redegørelse for forløbet fra det første mislykkede sabotageforsøg til anlægget blev stoppet - herunder to fine billeder: et fra tungtvandsanlægget og et andet af "tung is" på bunden af et glas almindeligt vand. Den lever op til navnet - de to billeder er årsag til, at jeg linker til den i Ingeniørdebat. men resten er skam også elementært spændende og rummer militærhistoriske og ingeniørmæssigt interessante detaljer.

[B Mønnike]

Du har nok ret Morten

Om Tinnsjøfærgen

Der er blevet gennemført en stor undersøgelse af vraget i nyere tid. Man ønskede at undersøge, hvor mange af tønderne der var blevet sprængt og om de fortsat indeholdt tungt vand efter at have ligget over 60 år på bunden af Tinnsøen. Det lykkedes at hejse en tønde op fra færgens last. Det viste sig, at den indeholdt Kaliumhydroxid med en koncentration på 1-2% tungt vand. Kaliumhydroxid er udgangspunktet for destillationsprocessen som benyttes for at producere tungt vand. Det var destillationsanlægget, der blev ødelagt i sabotageaktionen på Vemork.

Jeg kan heller ikke finde Centrifuger nogen steder, men et eller andet sted i min hukommelse er der et lille afsnit om Rukjan hvor det lykkedes sabotørerne at komme ind og ødelægge lageret og centrifugerne.

Den ville da være ulige smartere at centrifugere vandet i en separator da andelen af det tungevand så kunne maximeres.....inden en destillation

[Morten Jødal]

Den ville da være ulige smartere at centrifugere vandet i en separator da andelen af det tungevand så kunne maximeres.....inden en destillation

Der er to grunde til at du ikke har ret i dette:

1. En teknisk: H₂¹⁸O har - som påpeget af harbst tidligt i tråden - præcis samme molekylmasse som D₂¹⁶O, og ¹⁸O har en relativ hyppighed på 0,2%, ²H (D) kun på 0,015%. Den tunge ilt er altså ca. 13 gange hyppigere end den tunge brint, så energiforbruget vil være enormt og udbyttet ringe.
2. En historisk: Norsk Hydro producerede tungt vand fra 1934, men centrifugering som metode til isotopseparation blev først udviklet i 1942 i USA - direkte til brug med uran. se HER.

Jeg har fundet en lille youtubefilm om sabotagen:

The Rjukan Sabotage - World War 2

Det meste af den (for Youtube) ret lange film er bare elementært spændende, men i ca. 3 sekunder (1:56-1:59) ser man et glimt af destillationen - som forøvrigt også er fint vist i den mest berømte af de to film om aktionen "Telemarkens helte" (1965). Den ældre norske film fra 1948 har jeg ikke set, men jeg gætter på at nogle af klippene i Youtube-filmen er hugget derfra.

Forøvrigt ser det ud til, at det var elektrolyseanlægget der blev ødelagt ved sabotagen. Se herom i dette link

Jeg har sakset en tabel over forskellige produktionsmetoder for tungtvand:
Tabellen er hentet fra en lang artikel, som i sin helhed kan læses her: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2011/030e.pdf
Den nederste af de omtalte metoder er den tidligere omtalte GS-metode - men den er altså meget nyere! Ved 2. Verdenskrigs udbrud var elektrolyse og efterfølgende destillation metodeN - og det høje energiforbrug mindre væsentligt, da Norsk Hydro i forvejen havde brug for den producerede brint.

P.S. Jeg synes forøvrigt det var unødvendigt at gentage den beretning om undersøgelse af den sunkne færge, som jeg havde gengivet fra Wikipedia i det umiddelbart forudgående indlæg!

[B Mønnike]

Nu er den færge så rigtigt sunket 

Jeg havde kun læst det der interesserede mig indtil "centrifugen" og for ud på Google for at se om jeg kunne finde noeget anvendeligt og der har jeg så ramt det samme sted som som du. Ærgerligt, men sådan er det.

Der er som du påpeger ingengrund til at gentage.