專利名稱：¹³C的制造方法
13c的鵬施
駄領(lǐng)域
本發(fā)明涉及以碳化，為原料來審隨。C(質(zhì)量數(shù)13糊陸謝性碳的穩(wěn)定同 位萄的方法，尤其涉朋于在媳顯下得到非方謝性碳的穩(wěn)定同位素13C的制造方 法。
背景駄
目前，正^iS行將蕭P氣加熱到i億度以上引發(fā)核融合反應(yīng) 氦等，得到 非常大的核融合能的方法。該方法具有原料娥取之不盡，原SLh不娥，不產(chǎn) 生二氧化碳，不產(chǎn)生高級的方婦寸性廢棄物等優(yōu)點。
另外，日本特開平08-211191號公報(專利文獻(xiàn)l)中公開了使氖、氖在由數(shù)千 安培的大電流弓胞的電3順文電的作用下產(chǎn)生等離子體，在數(shù)千萬度下進行核融合 反應(yīng)的技術(shù)。
另外，如非專利文獻(xiàn)l戶脫，目前，常溫核融合的研究也正在積豐腿行，但
還處于學(xué)術(shù)研究的階段，尚未達(dá)到:oik化的程度。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平08-211191號公報
非專利文獻(xiàn)l:日本原子力學(xué)會志Vo1.47， No.9(2005)大P及大學(xué)高橋亮人、 三菱重工株式會社巖村康弘著p.62—p.63
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了制造原料織氖，需要特殊的驢和大量的工時， 另外，即{贓核融合反應(yīng)的剝牛下，反應(yīng)驗也極其高，而且也需要非常大的裝 置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于，掛共一種13C的制造方法，該方法以通用的碳化 合物為原料，在穀喊化合物的存在下不會產(chǎn)^^l寸ffit棄物的情況下，得到非
方婦寸性碳的穩(wěn)定同位素13c。為了解決以上的課題，首先，第一方面Mi共一種13c的制造方法，其特征在
于，以碳化合物為原料，在氫、硫化，以及反應(yīng)催化劑的存在下于50(TC 100(TC 下進行反應(yīng)，從而得到非方婦寸性的碳的穩(wěn)定同位素13。。
另外，第二方面根據(jù)戶腿第一方面戶脫的13C的制造方法，其特征在于，所 述反應(yīng)催化齊偽鉑催化劑、鈀催化劑、鉑-鈀合金催化劑中的至少一種。
另外，第三方面根據(jù)第一、第二方面戶;M的13C的制造方法，其特征在于，
戶;M硫化合物的硫含有斜目對于戶;M碳化合物為50ppm~7%。
另外，第四方面根據(jù)第一、第二方面戶，的13C的制造方法，其特征在于， 戶/ft&氫的壓力為9.8xl0^a 22.3xl0^a(100kg / cm2~250kg / cm2)。
另外，第五方面衝共一種13C的審隨方法，其特征在于，以碳化激為原料， 在氫與情性氣體的混仏體、硫化^tJ以及反應(yīng)催化齊啲存在下于50(TC 100(rC 下進行反應(yīng)，從而得到非方婦寸性碳的穩(wěn)定同位素130。
本發(fā)明中，作為碳化合物，根據(jù)大致的分類，可選約體、液體、固體。作 為氣體的^樣例，有甲烷、乙烷、丙烯、丁烷等烴，作為液體的代表例，有苯、 甲苯、萘、蒽、汽油、輕油、煤油、柴油、雜芬油、煤焦油等。另外，作為固體 的代表例，有活性碳、炭黑、煤、焦炭等。這些可以與封頓，也可以分別將上 述的氣體、液體、固體的碳化合物任意地混合使用。
另外，本發(fā)明中，除原子核為一個質(zhì)子的氫(H)以外，原子核由一個質(zhì)子和
一個中子構(gòu)成的mp)及由一個質(zhì)子和二個中子構(gòu)成的氖(T:氣)等氫的同位素也
可以作為原料，但最，:iih作為通用氣體使用的氫。-
另外，本發(fā)明中，將惰性氣體和氫并用也可以進行本發(fā)明的反應(yīng)。作為惰性 氣體的4樣例，舉出氦、氖、氬等稀有氣體。例如，即j贓將,He糖腦 倍左右，氫氣壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1013xl()2pa)的7jC平下，只要提高反應(yīng)^Jt， 也可以得到同等的反^3I度。從安全性方面考慮，可以fM并用與大部^tl質(zhì)均 不發(fā)生g的情性氣體。
另外，本發(fā)明的硫化合物只要是在本發(fā)明的反應(yīng)中產(chǎn)生含硫自由基的化糊 即可，作為ft^例，可以從硫化氫、二氧化硫等無機硫化合物，甲硫醇、硫化甲 基二硫化甲基苯并噻吩雜機硫化，以及硫單體中選擇。這些可以^^喊 混合頓。
作為反應(yīng)時的硫添加量(硫純組分)，只要是相對于原茅 化合物為50ppm以上即可。在50ppm以下時，往往反iSifflt慢，不實用。通常，煤焦油、雜芬油、
柴油等的硫含有率在50ppm 7c/。以下的范圍，不需要添補。硫含有率^317%時， 雖然不會阻礙反應(yīng)，但在常溫下，硫往往以固體的形式析出，此時，硫附著在容 器、配管內(nèi)造成不變，因此不優(yōu)選。
關(guān)于反應(yīng)驗和壓力，？驢和壓力越高，越iS4反應(yīng)。但是，在封閉式反應(yīng) 裝置中，受材料的制約，壓力、溫度都規(guī)定上限。反應(yīng)中的氫的壓力優(yōu)選 9.8xl0》a 22,3xl0^a(100kg / cm2 250 kg / cm2)。即使氫的壓力不足 9.8xl0^a(100kg/cm2)，貝i依，充分高的情況下，也可以迸行反應(yīng)。例如，即 使在1個大氣壓(1013xl()2pa)下，只要升高，，也會,以與ft^[蟲在100個大 氣壓(1013xl0，a)盼瞎況同等的鵬進行反應(yīng)。
作為反應(yīng)i^it， iM為500°C~1000°C。更ttii為600°C^00°C。在低于600°C 的》驢下氫氣的壓力不足夠高時，難以弓撥反應(yīng)，艦90(TC時，難以應(yīng)用發(fā)電
及化學(xué):DM幾械設(shè)備用的高溫裝置部件，不i^。
作為反應(yīng)催化劑，，鉬催化劑、鈀催化劑、鉑一鈀合金催化劑中的至少一
種。催化劑的微沒有特別限定。也可以為金網(wǎng)狀、多 L質(zhì)狀、粉末、碳或氧化
鋁的復(fù)合粉末^P立、鉑黑。
由本發(fā)明得到的13C的生成和能量發(fā)生的原因的機理未知，但根據(jù)1939年德 國物理學(xué)家柏特和魏茲扎克衝昌的下述C一N—O循環(huán)反應(yīng)的結(jié)果推定發(fā)生下 述(l)、 (2)、 (3)5^標(biāo)的部分反應(yīng)。
(數(shù)l)H —+ r + 2MeV ..........(1)
+ /5 + + v + 1. 2MeV ......(2)
H —+ r + 8MeV ..........(3)
H — \5。 + r + 7MeV .........(4)
'75N + j8+ + v + 1.7MeV '…(5)
H — C + $He + 5MeV ........(6)
(Y: Y射線P+:正電子束V:微中子)
根據(jù)本發(fā)明，M以通用的碳化合物為原料，且在氫和硫化，的存在下，
可以得至排方婦t性的碳的穩(wěn)定同位素13c并產(chǎn)生發(fā)生。反應(yīng)中發(fā)生的過熱相對于
設(shè)定，(鄉(xiāng)M^g)呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)增減的關(guān)系，因此容易進行反應(yīng)控制。


圖1是作為實，置的反應(yīng)器的概略圖。
圖2(a)是標(biāo)實施例1的反應(yīng)器的鵬變化的圖，系列1表示高壓反應(yīng)釜內(nèi) 部溫度，系列2 g高壓反應(yīng)對卜壁面的溫度，(b)為(a)的局部放大圖。 圖3是g生成物的GC-MS分析結(jié)果的圖。. 圖4是標(biāo)圖3的13C的^(2)的質(zhì)譜分析結(jié)果的圖。
圖5(a)是，實施例2的反應(yīng)器的，變化的圖，系列1表示高壓反應(yīng)釜內(nèi) 漸驢，系列2標(biāo)高壓反應(yīng)釜外壁面的纟鵬，(b)為(a)的局部放大圖。
圖6(a)是標(biāo)實施例3的反應(yīng)器的離變化的圖，系列1表示高壓反應(yīng)釜內(nèi) M度，系列2表示高壓反應(yīng)釜外壁面盼溫度，(b)為(a)的局部放大圖。
圖7是^:反應(yīng)中發(fā)生的過熱與內(nèi)Wj^(鄉(xiāng)^(t，之間的關(guān)系的圖。
圖8是g反應(yīng)中發(fā)生的過熱和氫的壓力之間的關(guān)系的圖。
符號說明
1 反應(yīng)器
162c + !
'73N —
6。卞1
15o —2高壓反應(yīng)釜
2a高壓反應(yīng)釜牛體
2al凹部
2a2貫通孔
2b高壓反應(yīng)釜蓋
2bl凸部
2b2貫通孔
3加熱器
3a電源
4鉑催化劑
5螺栓
6排氣閥
7氫供給閥
8a、 8b熱電偶^Jt計9個人計穀幾
10襯墊
11 碳化合物
參照附圖對本發(fā)明的13c的制造方法之一實施方式進行具體地說明。另外，
本發(fā)明不限于這些實施方式。另外，M31本發(fā)明的13C的制造方法得到的13C的 分析可以通過GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry;氣相色i普-質(zhì)譜分 析儀)、13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance;核磁共振)、^)6t行。 實施例1
對于圖1戶標(biāo)的反應(yīng)器1而言，將主體部外徑為56mrn、內(nèi)徑為26mm、內(nèi) 部容積為88cc的INCONEL制的圓筒形高壓釜2設(shè)置于與電源3a連接的電熱式 加熱器3內(nèi)，以碳化，11為原料，并將含有硫化合物的雜芬油麻含有率為 0.07。/。)12cc和金屬網(wǎng)狀鉬催化劑4插入高壓反應(yīng)^i體2a內(nèi)，之后，隔著金屬 制襯墊10將高壓反應(yīng)釜蓋2b的凸部2bl嵌合于高壓反應(yīng)ia體2a的凹部2al ， 并將六根螺栓5穿過設(shè)于高壓反應(yīng)M體2a及高壓反應(yīng)M 2b的各周邊部的六個部位的貫通孔2a2、 2b2，將螺母12與該螺栓5螺紋結(jié)合，將高壓反應(yīng)錢2b 固定在高壓反應(yīng)釜主體2a。
其后，打開氫{雜合閥7，向高壓反應(yīng)釜2內(nèi)供會媳氣，同時使掃汽閥6—直 打開數(shù)併中，將殘留在該高壓反應(yīng)釜2內(nèi)的空氣置換為氫氣。其后，關(guān)閉排氣閥 6使高壓反應(yīng)釜2內(nèi)的氫氣的壓力上升到100大氣壓(10Bxl()4pa)將氫i真充在高壓 反應(yīng)釜2內(nèi)，之后，關(guān)閉氫供給閥7。這樣，從電源3a對設(shè)置有封入了氫氣的高 壓反應(yīng)釜2的加熱器3通電，加熱至高壓反應(yīng)釜2的內(nèi)部^^達(dá)到54(TC，停止 向該加熱器3通電。
還有，圖1中，8a、 8b為熱電偶纟，計，熱電偶g計8a設(shè)置在高壓反應(yīng) 釜2內(nèi)部，測定該高壓反應(yīng)釜2內(nèi)部的驢，熱電偶驗計8b設(shè)置在高壓反應(yīng) 釜2的夕卜壁面，測定該高壓反應(yīng)釜2的外壁面的 ，。由熱電偶i^Jt計8a、 8b 領(lǐng)幌的》鵬翻信息被輸送至(J個人計^I幾9并如圖2及圖5戶;f^tfiH己錄。
將由熱電偶驢計8a、8b領(lǐng)幌的高壓反應(yīng)釜2內(nèi)外的鵬領(lǐng)啶結(jié)果示于圖2。 圖2中，系列1標(biāo)由熱電偶》鵬計8a觀幌的高壓反應(yīng)釜2的內(nèi)MJt。系列2 表示由熱電偶溫度計8b測得的高壓反應(yīng)釜2的外壁面的溫度。如圖2所示，發(fā) 現(xiàn)在停鵬加熱器3加熱的數(shù)辦巾后高壓反應(yīng)釜2的各M^急劇上升的5嫁。 將高壓反應(yīng)釜2的》鵬恢復(fù)到室溫并采集該高壓反應(yīng)釜2內(nèi)的殘留氣體，三天后， 利用GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry;氣相色譜-質(zhì)譜分析儀)進行 氣體成分分析。
將氣相色if^析儀分析的結(jié)果示于圖3。圖3的橫軸，各成分的洗提時間 (min)，縱軸表示檢測強度。如圖3所示，氣體成分為圖3的(l)所示的CO(— 氧化碳)，由圖4的質(zhì)譜分析(MassSpectrometry)的結(jié)果可知，圖3的(2)所 示的成分為C-13(13C)，圖3的(3) (8)分別表示CH4(甲垸;Methane)、C2H6(乙 烷；Ethane)、 (:3118(丙烷；Propane)、 C4H!。(丁烷；Butane)、 。6^16(苯；Benzene)、 C7Hs(甲苯；Toluene)的碳化合物成分。
圖4(a)標(biāo)圖3的氣相色譜分析的Hi(2)(5f銜的結(jié)果，圖4(b)標(biāo)峰(2)的質(zhì)譜 分析的結(jié)果。圖4(b)的橫軸^^質(zhì)識/電荷數(shù)(m / z)，縱軸標(biāo)檢測離子的相 對3驢。如圖4所示，確定了質(zhì)難13糊陸鄉(xiāng)性的碳的穩(wěn)定同位素13<:。
另外，從高壓反應(yīng)釜2內(nèi)部回收的固態(tài)碳狀的塊和微量液體的總重量，與 己填充的雜芬油相同。200780045570.0
說明書第7/8頁
圖2中，可知由于系列1戶麻的由熱電偶^it計8a領(lǐng)啶的高壓反應(yīng)釜2的 內(nèi)部溫度比系列2所示的由熱電偶溫度計8b測定的高壓反應(yīng)釜2的夕卜壁面的溫 度高，因此在高壓反應(yīng)釜2內(nèi)部發(fā)生了核熔融弓胞的放熱反應(yīng)。
實施例2
使用具有，實施例1中使用的反應(yīng)器1的高壓反應(yīng)釜 加熱，，用碳化 合物11為原料，并用含有硫化合物的煤焦油喊含有率為3%)12cc來代替雜酚油 插入高壓反應(yīng)釜2內(nèi)，除此以外，以與戰(zhàn)實施例1相同的操作將氫氣以100個 大氣壓(1013xl0卞a)封入，用相同的鉬催化劑4進行同樣的操作，禾鵬加熱器3 加熱高壓反應(yīng)釜2，將該高壓反應(yīng)釜2內(nèi)部的溫j^人室溫加熱到60(TC。如圖5 所示，高壓反應(yīng)釜2的內(nèi)部^J^最高上升到66(TC。
反應(yīng)結(jié)束后，在高壓反應(yīng)釜2內(nèi)^ 有10cc固態(tài)碳狀的i央和微量的液體。 與i^實施例1同樣，利用GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry;氣相 色譜-質(zhì)譜分析儀灘行氣體成分分析，結(jié)果是，檢測到質(zhì)量數(shù)13的非鵬t性的碳 的穩(wěn)定同位素13C。
圖5中也同樣，可知由于系列1所示的由熱電偶St計8a測定的高壓反應(yīng) 釜2的內(nèi)部溫度比系列2所示的由熱電偶皿計8b測定的高壓反應(yīng)釜2的夕卜壁 面的^Jt高，因此在高壓反應(yīng)釜2內(nèi)部發(fā)生了核熔融弓胞的放熱反應(yīng)。
如上戶腿，以碳化^"t) 11為原料，在氫、硫化働以及作為反應(yīng)催化劑的
鉑催化劑4的存在下，在50(rc iooot:下可得到13(3。硫化合物的硫含有率只要
相對于碳化合物11為50ppm 7%即可，氫的壓力只要為 9.8xl0，a 22.3xl0中a(100kg / cm2~250 kg / cm2)即可。 實施例3
將lcc雜芬油及鉬催化劑4力口入與戰(zhàn)實施例1同樣的鵬器1的高壓反應(yīng) 釜2內(nèi)，以與，實施例1相同的操作， 氣在1個大氣壓(1013xl()2pa)下， 并使氦氣在70個大氣壓(7091xl0卞a)下，調(diào)勸喊織3的輸A(功率)，將高壓反 應(yīng)簽2的內(nèi)^P^^設(shè)定為66(TC。如圖6(a)、 (b)所示，高壓反應(yīng)釜2的內(nèi)剖^jt 達(dá)到66(TC后，該高壓反應(yīng)釜2的內(nèi)^Jt也上升，且在加秉繊3輸入后，在約 4小時內(nèi)達(dá)到69(TC，具有3(TC的溫度上刑過熱)。
〔實施例^實施例31〕
用與，實施例3同樣的反應(yīng)器1、雜芬油，在與蟲為氫氣時(35個大氣壓(355xl()4pa加勺12禾tMit^[牛下，根據(jù)過熱和其f轉(zhuǎn)賣時間求出過熱的瓦數(shù)(Watt)。 在此，瓦數(shù)(Watt)是J歸單位時間發(fā)生的焦審Joule)數(shù)。其結(jié)果是，如圖7所示， 過熱的瓦數(shù)(Watt)相對于由加熱器3施加的劍[]熱器3的鄉(xiāng)^j^Jt(T)呈指數(shù)函數(shù) 增加。由該結(jié)果斷定，該反應(yīng)中阿雷尼厄斯方程規(guī)立。在此，阿雷尼厄斯方程 式是指在通常的化學(xué)反應(yīng)中，反/SiM和鄉(xiāng)敘t鵬之間的^系如圖7戶標(biāo)，過 熱的對數(shù)和纟^1SJt的倒數(shù)成直線的關(guān)系，將iM線所表示的一 ^i稱為阿雷尼 厄斯方程式。
還有，圖7的橫軸戶;f^的T為纟M^Jt(K)， 0。C為273K。 1000/T用1000 倍纟^t，的倒數(shù)的值，，例如，以60(TC為例，1/T為0.001145...， 1000 倍時，表示為1.145...。
〔實施例32 實施例68〕
與戰(zhàn)實施例3同樣，j柳反應(yīng)器l、雜酚油，在25(TC^65T:的驗范圍 內(nèi)，在單獨為氫氣時的35種壓力條件下，根據(jù)過熱和其持續(xù)時間求出過熱的瓦 數(shù)(Watt)。其結(jié)果是，如圖8所示，過熱與氣體的壓力成正比地增加。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明麟一種13C的制造方法，其用通用的碳化合物作為原料，在穀口硫 化合物的存在下不會發(fā)生方婦寸'M棄物的情況下，可以得到非方M性的碳的穩(wěn)定
同位素13c。
權(quán)利要求
1、一種13C的制造方法，其特征在于，以碳化合物為原料，在氫、硫化合物以及反應(yīng)催化劑的存在下于500℃～1000℃下進行反應(yīng)，從而得到非放射性的碳的穩(wěn)定同位素13C。
2、 如權(quán)利要求1戶腐的13C的制造方法，其特征在于， 戶脫反應(yīng)催化劑為鉑催化劑、鈀催化劑、鉬-鈀合金催化劑中的至少一種。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的13C的制造方法，其特征在于， 戶;M硫化合物的硫含有對目對于戶;M碳化合物為50ppm 7%。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的13C的制造方法，其特征在于， 戶腿氫的壓力為9.8xl0^a 22.3xl0卞a，即100kg / cm2 250kg / cm2。
5、 一種13C的帝隨方法，其特征在于，以碳化，為原料，在氫與情性氣體的混仏體、硫化合物以及反應(yīng)催化劑 的存在下于50(TC 100(TC下進行反應(yīng)，從而得至排方謝性的碳的穩(wěn)定同位素13C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種¹³C的制造方法，其目的在于，用通用的碳?xì)浠衔镒鳛樵?，在不發(fā)生放射性廢棄物的情況下，得到非放射性的穩(wěn)定同位素¹³C。而且，其構(gòu)成的特征在于，以碳化合物為原料，在氫、硫化合物以及反應(yīng)催化劑的存在下，在500℃～1000℃下得到¹³C。
文檔編號C01B31/02GK101610979SQ200780045570
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者副島秀雄, 水野忠彥, 澤田重美 申請人:澤田重美