Войти
Процесс COLEX (или Разделение COLEX ) - это химический метод разделения изотопов лития-6 и лития-7, основанный на использовании ртути. COLEX означает замену колонки.
С начала атомной эры были разработаны различные методы обогащения лития (такие как химический обмен, электромагнитный, лазерный, центробежный), и процесс COLEX получил наиболее широкое распространение. реализованный метод до сих пор.
Завод Y-12 в Ок-Ридж, штат Теннесси. В США несколько химических обменов методы разделения изотопов лития изучались в 1930-х и 1940-х годах с целью разработки процесса производства лития-6, чтобы можно было получить тритий для исследований в области термоядерного оружия.
В конечном итоге выбранной системой был процесс COLEX, в котором водный гидроксид лития (LiOH) контактировал с амальгамой лития и ртути. Этот процесс первоначально использовался в США в период с 1955 по 1963 год на заводе Y12 в Ок-Ридже, штат Теннесси. У заводов COLEX в Ок-Ридже в 1955 году были очень тяжелые проблемы с этой совершенно новой, сложной и потенциально опасной технологией. Запасы лития-6 и лития-7 того периода были доступны до недавнего времени для удовлетворения относительно небольшого внутреннего и мирового спроса
С тех пор из-за экологических проблем США прекратили операции по обогащению лития в 1963 году.
Южная Африка также построила пилотную установку с использованием метода COLEX для производства лития-6 для своей программы создания ядерного оружия в 1970-х годах.
Литий, плавающий в масле Природный литий содержит около 7,5% лития-6 (. 3Li), а остальное - литий-7 (. 3Li).
Природный литий находит множество неядерных промышленных применений, начиная от литий-ионных батарей, керамики, смазок и заканчивая стеклом.
В начале 21 века устойчивый рост мирового производства лития в основном стимулируется спросом на литий-ионные батареи для электромобилей.
Для ядерных применений лития требуется относительно небольшой годовой количества лития в форме обогащенного лития-6 и лития-7.
Литий-6 ценен как исходный материал для производства трития и как поглотитель нейтронов в реакциях ядерного синтеза.
Обогащенный литий-6 используется в качестве ускорителя нейтронов в термоядерных бомбах и будет ключевым компонентом в модулях воспроизводства трития (требуемое обогащение от 7,5% до 30% -90%) будущих термоядерных реакторов. по удержанию плазмы.
Выделение лития-6 к настоящему времени прекращено в крупных термоядерных державах (особенно в США, России, Китае), но его запасы остаются в этих странах.
Высокообогащенный литий-7 (более 99%) используется в качестве охлаждающей жидкости в реакторах с расплавом солей (MSR) и стабилизатора pH в реакторы с водой под давлением (PWR).
Литий-6 имеет большее сродство, чем литий-7, к элементу ртути. Когда амальгама лития и ртути добавляется к водному гидроксиду лития, литий-6 становится более концентрированным в амальгаме, а литий-7 - в растворе гидроксида.
Метод разделения COLEX использует это, пропуская противоток литий-ртутной амальгамы, текущей вниз, и водного гидроксида лития, поднимающегося вверх через каскад ступеней. Фракция лития-6 предпочтительно выводится ртутью, но литий-7 течет в основном с гидроксидом. Внизу колонны литий (обогащенный литием-6) отделяется от амальгамы, а ртуть извлекается для повторного использования в процессе. Вверху раствор гидроксида лития подвергается электролизу с выделением фракции лития-7.
Обогащение, полученное этим методом, зависит от длины колонки, скорости потока и рабочей температуры.
С технической и экономической точки зрения, разделение COLEX до сих пор было единственным методом, позволяющим производить обогащенный литий в промышленных масштабах с минимальными затратами. Технология является зрелой и мало изменилась с момента ее разработки в 1950-х и 1960-х годах.
Метод не лишен ряда недостатков, главными из которых являются:
Эта технология имеет потенциально катастрофические последствия для окружающей среды. Требуется значительное количество ртути (24 миллиона фунтов было использовано в США в период с 1955 по 1963 год), и существует множество возможностей для утечки в окружающую среду. Очистка остается чрезвычайно сложной и дорогостоящей.
Несмотря на проблемы со здоровьем и окружающей средой, связанные с процессами, основанными на ртути, некоторые исследования по разделению COLEX вместе с более чистыми методами обогащения лития все еще проводятся.
В настоящее время кажется, что Китай - единственная страна в мире, которая официально использует процесс COLEX для обогащения лития. Из-за экологических проблем и относительно низкого спроса на обогащенный литий дальнейшее использование процесса COLEX официально запрещено в США с 1963 года, что укрепляет почти единодушное влияние Китая на рынке обогащенного лития, за которым следует Россия.
Российские обогатительные мощности сосредоточены на производстве лития-7 путем электролиза водного раствора хлорида лития с использованием ртутного катода, что, таким образом, отличается от процесса COLEX.
Хотя ядерная промышленность США в значительной степени зависит от обогащенного лития Китая и России, экологические проблемы процесса могут помешать будущему бытовому использованию в промышленных масштабах.
Однако с ростом исследований в общей области технологии термоядерных реакторов (ITER, DEMO) в последнее десятилетие возобновился интерес к лучшим процессам разделения Li-Li, особенно в Японии и США..
Северная Корея получила необходимые средства для строительства завода по обогащению лития-6 на основе разделения COLEX.
Сегодня не существует промышленных предприятий, которые могли бы удовлетворить будущие потребности коммерческие термоядерные электростанции.
