(57)【要約】【課題】特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる一酸化炭素安定同位体の製造方法の提供。【解決手段】１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合して、二酸化炭素安定同位体を得、前記二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する、一酸化炭素安定同位体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合して、二酸化炭素安定同位体を得、
前記二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する、一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項２】
前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する際、前記水蒸気の流量Ｖ１と前記一酸化炭素の流量Ｖ２との体積比（Ｖ１／Ｖ２）を１〜１００とする、請求項１に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項３】
前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合する際、前記水素の流量Ｖ３と前記二酸化炭素安定同位体の流量Ｖ４との体積比（Ｖ３／Ｖ４）を１〜２０とする、請求項１又は２に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項４】
前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する前に、前記一酸化炭素における炭素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項５】
前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する前に、前記水蒸気における酸素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項６】
前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合した後に、炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項７】
前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合する操作を複数回行なう、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項８】
前記水蒸気が、Ｈ２１６ＯとＨ２１７ＯとＨ２１８Ｏとの合計１００原子％に対し、Ｈ２１８Ｏを９５原子％以上含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項９】
前記一酸化炭素が選択的に含む安定同位体が有する少なくとも一種類の酸素原子の安定同位体と、前記水蒸気に選択的に含まれる安定同位体が有する酸素原子の安定同位体とが異なる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項１０】
前記水蒸気が、Ｈ２１６Ｏ及びＨ２１７Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む、請求項９に記載の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
【請求項１１】
１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合する、二酸化炭素安定同位体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素安定同位体の製造方法及び二酸化炭素安定同位体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化炭素の安定同位体は反応性に富むため、自然科学及び医療等の産業分野における標識用物質等として有用であり、工業的に広く製造されている。一酸化炭素の安定同位体としては１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ、１３Ｃ１８Ｏの六種類の安定同位体が主に存在する。
【０００３】
複数種類の安定同位体を含む一酸化炭素から、特定の種類の一酸化炭素の安定同位体を濃縮する方法の一つとして、深冷分離方法が知られている。深冷分離方法によれば、１３Ｃを有する一酸化炭素の安定同位体（１３ＣＯ）を濃縮し、１３Ｃの存在比率を上げ、一酸化炭素中の１３ＣＯの濃度を、例えば９５原子％以上に高くできる。
【０００４】
深冷分離方法と同位体の交換反応とを組み合わせた濃縮方法も知られている（非特許文献１）。非特許文献１に記載の方法では、例えば、まず深冷分離方法によって１２Ｃ１８Ｏを濃縮し、濃縮した１２Ｃ１８Ｏの一部を、下式（１）に示す同位体の交換反応によって１３Ｃ１８Ｏに変換する。次いで変換した１３Ｃ１８Ｏを深冷分離方法で再び濃縮することで、１３ＣＯを９８〜９９原子％の高濃度にまで濃縮し、１３Ｃの存在比率をさらに高くすることも可能である。
１２Ｃ１８Ｏ＋１３Ｃ１６Ｏ→１３Ｃ１８Ｏ＋１２Ｃ１６Ｏ  ・・・式（１）
【０００５】
一方で深冷分離法によれば、特定の種類の一酸化炭素の安定同位体を濃縮し、一酸化炭素中の１３ＣＯの濃度を９５原子％未満の値に任意に制御しながら濃縮することもできる。
表１は深冷分離法によって濃縮される一酸化炭素の各安定同位体の存在比の一例を示す。表１に示すように深冷分離法によれば、天然存在比では１．１原子％である１３Ｃ１６Ｏを９２．４原子％程度にも濃縮できる。
このように従来技術においては、１３Ｃの存在比率を任意の値に自在に制御しながら特定の種類の一酸化炭素の安定同位体を濃縮することが可能であった。
【０００６】
【表１】
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【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｂ．Ａｎｄｒｅｅｖ著，“Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｓｏｔｏｐｅｓ  ｏｆ  Ｂｉｏｇｅｎｉｃ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｔｗｏ−ｐｈａｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，第１版，ＩＳＢＮ：９７８０４４４５２９８１７，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６年１２月２８日，ｐ２１７−２４５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら非特許文献１に記載の従来の方法では、酸素原子の安定同位体の存在比率についてなんら検討がなされていない。そのため従来の方法にあっては、酸素原子の安定同位体の存在比率は１３ＣＯの濃縮と同時に成り行きで決定されてしまう。よって非特許文献１に記載の従来の方法では、特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御することが困難であった。
【０００９】
本発明の発明者が従来の方法で１３ＣＯを濃縮して確認したところ、濃縮した１３ＣＯにおける１８Ｏの存在比率は８〜１７原子％程度であったため、従来の方法で濃縮された１３ＣＯはそのままでは産業上の用途に適用困難な場合があることが判った。
例えば、約１５原子％の１３Ｃ１８Ｏと約８５原子％の１３Ｃ１６Ｏとを主に含む１３ＣＯは、さらに高濃度の１３Ｃ１６Ｏを必要とする産業上又は医療上の用途には適用しにくい場合がある。この場合、１３Ｃ１８Ｏの存在比率を１原子％未満に減少させるプロセスがさらに必要となる。
一方で従来の方法で濃縮した１３ＣＯにおける１８Ｏの存在比率は８〜１７原子％程度であるため、高濃度の１３Ｃ１８Ｏを必要とする用途に適用するには、１３Ｃ１８Ｏの存在比率を９８原子％以上に増大させるプロセスがさらに必要となる場合もあった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる一酸化炭素安定同位体の製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］  １２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合して、二酸化炭素安定同位体を得、前記二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する、一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［２］  前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する際、前記水蒸気の流量Ｖ１と前記一酸化炭素の流量Ｖ２との体積比（Ｖ１／Ｖ２）を１〜１００とする、［１］の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［３］  前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合する際、前記水素の流量Ｖ３と前記二酸化炭素安定同位体の流量Ｖ４との体積比（Ｖ３／Ｖ４）を１〜２０とする、［１］又は［２］の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［４］  前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する前に、前記一酸化炭素における炭素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する、［１］〜［３］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［５］  前記一酸化炭素と前記水蒸気とを混合する前に、前記水蒸気における酸素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する、［１］〜［４］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［６］  前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合した後に、炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御する、［１］〜［５］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［７］  前記二酸化炭素安定同位体と前記水素とを混合する操作を複数回行なう、［１］〜［６］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［８］  前記水蒸気が、Ｈ２１６ＯとＨ２１７ＯとＨ２１８Ｏとの合計１００原子％に対し、Ｈ２１８Ｏを９５原子％以上含む、［１］〜［７］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［９］  前記一酸化炭素が選択的に含む安定同位体が有する少なくとも一種類の酸素原子の安定同位体と、前記水蒸気に選択的に含まれる安定同位体が有する酸素原子の安定同位体とが異なる、［１］〜［７］のいずれかの一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［１０］  前記水蒸気が、Ｈ２１６Ｏ及びＨ２１７Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む、［９］の一酸化炭素安定同位体の製造方法。
［１１］  １２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合する、二酸化炭素安定同位体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法に適用可能な製造装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法に適用可能な製造装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書において「安定同位体を選択的に含む」とは、特定の種類の安定同位体を天然存在比率より多く含むことを意味する。
本明細書で数値範囲を示す際に「〜」を用いた場合、「〜」の前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む。
【００１５】
以下、本発明を適用した一実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法及び二酸化炭素安定同位体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法に適用可能な製造装置１の構成の一例を示す模式図である。製造装置１は複数種類の安定同位体を含む一酸化炭素における特定の種類の安定同位体の存在比率を制御するための装置である。図１に示すように、製造装置１は、供給源３，４，５と供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ４と接続ラインＬ３と導出ラインＬ５と触媒管Ｃ１，Ｃ２と温度調節手段６，７と除湿器Ｆ１，Ｆ２とを備えている。
【００１７】
供給ラインＬ１は第１の端部が供給源３と接続され、第２の端部が触媒管Ｃ１の一次側（上流側）と接続される。供給ラインＬ１には一次側から流量調整器Ｍ１と熱交換器Ｈ１とがこの順に設けられている。
供給ラインＬ２は第１の端部が供給源４と接続され、第２の端部が熱交換器Ｈ１と触媒管Ｃ１との間の部分の供給ラインＬ１と接続される。供給ラインＬ２には一次側からポンプＰと熱交換器Ｈ２とがこの順に設けられている。
接続ラインＬ３は第１の端部が触媒管Ｃ１の二次側（下流側）と接続され、第２の端部が触媒管Ｃ２の一次側と接続される。これにより、接続ラインＬ３は触媒管Ｃ１の二次側と触媒管Ｃ２の一次側とを接続する。接続ラインＬ３には一次側から除湿器Ｆ１と熱交換器Ｈ３とがこの順に設けられている。
供給ラインＬ４は第１の端部が供給源５と接続され、第２の端部が熱交換器Ｈ３と触媒管Ｃ２との間の部分の接続ラインＬ３と接続される。供給ラインＬ４には一次側から流量調整器Ｍ２と熱交換器Ｈ４とがこの順に設けられている。
導出ラインＬ５は第１の端部が触媒管Ｃ２の二次側と接続され、図示略の第２の端部が図示略の貯蔵容器と接続される。導出ラインＬ５には除湿器Ｆ２が設けられている。なお、除湿器Ｆ２の二次側の部分の導出ラインＬ５には図示略の分析計が設けられている。図示略の分析計としては、ＦＴ−ＩＲ、ガスクロマトグラフィー等が例示される。ただし、分析計はこれらの例示に限定されない。
【００１８】
触媒管Ｃ１，Ｃ２が備える触媒としては、特に限定されない。Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ２Ｏ３系の触媒、Ｃｕ／Ｃｒ／Ｆｅ系の触媒、Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｍｇ系の触媒、Ｆｅ／Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃ系の触媒、Ｎｉ／Ａｌ系の触媒等が例示される。
【００１９】
温度調節手段６は、熱交換器Ｈ１，Ｈ２及び触媒管Ｃ１の温度を調節できる形態であれば特に限定されない。同様に、温度調節手段７は、熱交換器Ｈ３，Ｈ４及び触媒管Ｃ２の温度を調節できる形態であれば特に限定されない。
【００２０】
供給源３は一酸化炭素の供給源である。供給源３は供給ラインＬ１を介して一酸化炭素を触媒管Ｃ１に供給する。
一酸化炭素は１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む。一酸化炭素は複数種類の安定同位体を含んでもよい。ここで複数種類の安定同位体とは、１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも二種類以上である。
【００２１】
一酸化炭素が選択的に含む特定の安定同位体の含有量は、一酸化炭素に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、３０原子％以上が好ましく、５０原子％以上がより好ましく、９０原子％以上がさらに好ましく、９５原子％以上が特に好ましい。一酸化炭素が選択的に含む安定同位体の含有量がこの範囲内であると、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の炭素原子の安定同位体の存在比率及び特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御しやすくなる。
本明細書において、特定の炭素原子の安定同位体とは、１２Ｃ及び１３Ｃのいずれか一方又は両方であり、特定の酸素原子の安定同位体とは、１６Ｏ、１７Ｏ及び１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類である。
【００２２】
一酸化炭素が選択的に含む安定同位体は１２Ｃ又は１３Ｃの存在比率があらかじめ任意の値に制御されていることが好ましい。これにより、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御すると同時に、特定の炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる。
さらに、一酸化炭素が選択的に含む特定の安定同位体は１２Ｃ又は１３Ｃのいずれか一方を有することが好ましい。一酸化炭素が選択的に含む特定の安定同位体が１２Ｃ又は１３Ｃのいずれか一方を有すると、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御すると同時に、特定の炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御しやすくなる。
【００２３】
一酸化炭素は、深冷分離法で特定の種類の安定同位体を濃縮することにより調製してもよい。他にも深冷分離法と同位体の交換反応とを組み合わせて、特定の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素を調製してもよい。例えば深冷分離法又は深冷分離法と同位体の交換反応とを組み合わる方法により、一酸化炭素における炭素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御できる。
【００２４】
供給源４は水の供給源である。供給源４は供給ラインＬ２と供給ラインＬ１の一部とを介して熱交換器Ｈ２で加熱された水蒸気を触媒管Ｃ１に供給する。水蒸気はＨ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む。
【００２５】
水蒸気が選択的に含む特定の安定同位体の含有量は、水蒸気に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、３０原子％以上が好ましく、５０原子％以上がより好ましく、９０原子％以上がさらに好ましく、９５原子％以上が特に好ましい。特定の安定同位体の含有量がこの範囲内であると、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御しやすくなる。
【００２６】
本実施形態においては、水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ又はＨ２１８Ｏのいずれか一種類を選択的に含むことが好ましい。水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ又はＨ２１８Ｏのいずれか一種類を選択的に含むと、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に高く制御する、すなわち任意の値に濃縮できる。
例えば、水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１８Ｏの一種類を選択的に含む場合、得られる一酸化炭素安定同位体における１８Ｏの存在比率を任意の値に濃縮できる。
【００２７】
供給源５は水素の供給源である。供給源５は供給ラインＬ４と接続ラインＬ３の一部とを介して水素を触媒管Ｃ２に供給する。
【００２８】
以上説明した構成を備える製造装置１は、触媒管Ｃ１で一酸化炭素と水蒸気とを混合し、二酸化炭素安定同位体を含む反応生成物を生成できる。ここで生成可能な二酸化炭素安定同位体は、１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１２Ｃ１６Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１８Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１７Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１８Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の二酸化炭素の安定同位体を選択的に含む。
なお、二酸化炭素安定同位体は、複数種類の二酸化炭素の安定同位体を含んでもよい。ここで複数種類の二酸化炭素の安定同位体とは１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１２Ｃ１６Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１８Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１７Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１８Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏからなる群より選ばれる少なくとも二種類以上である。
【００２９】
二酸化炭素安定同位体が選択的に含む特定の二酸化炭素の安定同位体の含有量は、二酸化炭素安定同位体に含まれる全種類の二酸化炭素の安定同位体の合計１００原子％に対し、３０原子％以上が好ましく、５０原子％以上がより好ましく、９０原子％以上がさらに好ましく、９５原子％以上が特に好ましい。二酸化炭素安定同位体が選択的に含む特定の二酸化炭素の安定同位体の含有量がこの範囲内であると、製造装置１を用いて得られる一酸化炭素安定同位体における特定の炭素原子の安定同位体の存在比率及び特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御しやすくなる。
【００３０】
製造装置１においては、二酸化炭素安定同位体が特定の二酸化炭素の安定同位体として１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類を選択的に含むように、一酸化炭素安定同位体及び水蒸気を選択することが好ましく、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類を選択的に含むように、一酸化炭素安定同位体及び水蒸気を選択することがさらに好ましい。二酸化炭素安定同位体が特定の二酸化炭素の安定同位体として１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類を選択的に含むと、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御しやすくなる。
特定の二酸化炭素の安定同位体として１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類を選択的に含む二酸化炭素安定同位体を得る方法としては、後述する本実施形態の二酸化炭素安定同位体の製造方法を適用できるが、これに限定されない。
【００３１】
（一酸化炭素安定同位体の製造方法）
次に図１を参照しながら、第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法について説明する。なお、説明を簡略化するため以下の第１の実施形態においては、一酸化炭素が特定の安定同位体として１３Ｃ１６Ｏの一種類を選択的に含み、水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１８Ｏの一種類を選択的に含む場合を一形態例として説明する。
【００３２】
まず第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法では、一酸化炭素と水蒸気とを混合する。具体的には、供給源３から一酸化炭素を触媒管Ｃ１に供給し、供給源４から水蒸気を触媒管Ｃ１に供給することで、触媒管Ｃ１で一酸化炭素と水蒸気とを混合する。このとき、供給ラインＬ１を流れる一酸化炭素は、流量調整器Ｍ１で流量が調節され、熱交換器Ｈ１で加熱された後、触媒管Ｃ１に供給される。また供給ラインＬ２を流れる水蒸気は、ポンプＰによって圧力が調節され、熱交換器Ｈ２で加熱された後、触媒管Ｃ１に供給される。
【００３３】
触媒管Ｃ１で一酸化炭素と水蒸気とを混合することにより、下式（２）に示す平衡反応が起きる。下式（２）に示す平衡反応が生じることで、水蒸気が選択的に含む特定の安定同位体が有する酸素原子（本形態例では１８Ｏ）が、一酸化炭素が選択的に含む安定同位体（本形態例では１３Ｃ１６Ｏ）に導入され、この例では１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏが生成する。
１３Ｃ１６Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ⇔１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（２）
【００３４】
式（２）に示す平衡状態において、水蒸気（本形態例ではＨ２１８Ｏ）を過剰に供給することで、下式（３）に示す同位体の交換反応が起きる。下式（３）に示す反応が生じることで、１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏの酸素原子が過剰量の水蒸気に含まれる１８Ｏと交換され、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏが生成する。
１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ→１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ  ・・・式（３）
【００３５】
次に、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏを選択的に含む二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する。具体的には、式（３）の反応生成物は、触媒管Ｃ１から接続ラインＬ３を経由し、除湿器Ｆ１で水分が除去され、熱交換器Ｈ３で加熱された後、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏを選択的に含む二酸化炭素安定同位体として触媒管Ｃ２に供給される。一方で、供給ラインＬ４を流れる水素は、流量調整器Ｍ２で流量が調節され、熱交換器Ｈ４で加熱された後、触媒管Ｃ２に供給される。
【００３６】
触媒管Ｃ２では、特に水素を過剰に供給することで下式（４）に示す化学反応が起きる。下式（４）に示す化学反応を行う際の温度は触媒管Ｃ１が備える触媒の種類に合わせて適宜選択すればよく、特に制限されない。
１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２→１３Ｃ１８Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ  ・・・式（４）
【００３７】
その後、式（４）に示す化学反応の反応生成物は除湿器Ｆ２で水分が除去され、導出ラインＬ５を経由して図示略の貯蔵容器に１３Ｃ１８Ｏを選択的に含む一酸化炭素安定同位体として導出される。この際、図示略の分析計で特定の種類の一酸化炭素安定同位体（本形態例では１３Ｃ１８Ｏ）の存在比率を分析してもよい。
【００３８】
式（４）に示す化学反応が生じることで、二酸化炭素安定同位体が選択的に含む特定の二酸化炭素の安定同位体（本形態例では１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ）と水素との間で酸素原子が交換される。その結果、特定の安定同位体（本形態例では１３Ｃ１６Ｏ）に特定の酸素原子の同位体（本形態例では１８Ｏ）を導入できる。このような化学反応により、一酸化炭素における酸素原子の同位体の存在比率を容易且つ効率的に変更でき、特定の一酸化炭素安定同位体を選択的に生成させることが可能になる。
【００３９】
一酸化炭素と水蒸気とを混合する際、水蒸気の流量Ｖ１と一酸化炭素の流量Ｖ２との体積比（Ｖ１／Ｖ２）を１〜１００とすることが好ましい。ただし、前記体積比（Ｖ１／Ｖ２）は、一酸化炭素が選択的に含む特定の安定同位体における炭素原子の安定同位体又は酸素原子の安定同位体の存在比率にあわせて適宜設定できる。特に、本形態例で説明するように、１３Ｃ１６Ｏを選択的に含む一酸化炭素における酸素原子の安定同位体の存在比率を制御する場合、前記体積比（Ｖ１／Ｖ２）は、１〜１０がより好ましく、５〜１０がさらに好ましい。前記体積比（Ｖ１／Ｖ２）が前記下限値以上であると、一酸化炭素と水蒸気との化学反応が進行しやすくなる。前記体積比（Ｖ１／Ｖ２）が前記上限値以下であると、コスト面で有利である。
一酸化炭素と水蒸気とを混合する際の温度は、特に限定されない。前記温度は例えば、１００〜７００℃とすることができる。前記温度は触媒管Ｃ１が備える触媒の種類に合わせて適宜選択してもよい。
【００４０】
二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する際、水素の流量Ｖ３と二酸化炭素安定同位体の流量Ｖ４との体積比（Ｖ３／Ｖ４）を１〜２０とすることが好ましく、５〜２０とすることがより好ましい。前記体積比（Ｖ３／Ｖ４）が前記下限値以上であると、二酸化炭素安定同位体と水素との化学反応が進行しやすくなる。前記体積比（Ｖ３／Ｖ４）が前記上限値以下であると、コスト面で有利である。
二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する際の温度は、特に限定されない。前記温度は例えば、６００〜８００℃とすることができる。前記温度は触媒管Ｃ２が備える触媒の種類に合わせて適宜選択してもよい。
【００４１】
本実施形態では、下記の操作Ａ１〜Ａ３のうち少なくとも一つを行うことが好ましい。
操作Ａ１：一酸化炭素と水蒸気とを混合する前に、一酸化炭素における炭素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する操作。
操作Ａ２：一酸化炭素と水蒸気とを混合する前に、水蒸気における酸素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御する操作。
操作Ａ３：二酸化炭素安定同位体と水素とを混合した後に、一酸化炭素安定同位体における炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御する操作。
【００４２】
操作Ａ１〜Ａ３のうち少なくとも一つを行うと、本実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御すると同時に、特定の炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる。
操作Ａ１，Ａ３において、炭素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御する方法としては、製造装置１内の一酸化炭素安定同位体又は二酸化炭素安定同位体を導出ラインＬ５から貯蔵容器に導出し、深冷分離法又は深冷分離法と同位体の交換反応とを組み合わる方法を適用する方法が例示される。
操作Ａ１〜Ａ３はいずれか１つを単独で行ってもよく、複数の操作を組み合わせて行ってもよい。複数の操作を組み合わせて行う場合でも、組み合わせたそれぞれの操作による効果を得ることができる。
【００４３】
操作Ａ２についてより詳細に説明する。第１の実施形態において一酸化炭素と水蒸気とを混合する前に、水蒸気における酸素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御すると、得られる二酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意に制御できる。その結果、得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意に制御できる。
より具体的に説明すると、一酸化炭素と水蒸気とを混合する前に、水蒸気における酸素原子の安定同位体の存在比率をあらかじめ任意の値に制御し、Ｈ２１６ＯとＨ２１７ＯとＨ２１８Ｏとの合計１００原子％に対し、Ｈ２１８Ｏを９５原子％以上含む水蒸気を用いる場合にあっては、得られる二酸化炭素安定同位体における１８Ｏの存在比率を９５原子％以上に制御できる。その結果、得られる一酸化炭素安定同位体における１３Ｃ１８Ｏの存在比率を９５原子％以上にまで任意に制御して濃縮できる。
このように、水蒸気に含まれる特定の種類の安定同位体（上述の形態例ではＨ２１８Ｏ）が有する酸素原子の存在比率を任意に変更することにより、得られる二酸化炭素安定同位体及び一酸化炭素安定同位体における特定の種類の酸素原子の安定同位体（上述の形態例では１８Ｏ）の存在比率を任意に制御できる。
【００４４】
（二酸化炭素安定同位体の製造方法）
二酸化炭素安定同位体の製造方法について説明する。本実施形態では、１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合する。
【００４５】
具体的には、供給源３から一酸化炭素を触媒管Ｃ１に供給し、供給源４から水蒸気を触媒管Ｃ１に供給することで、触媒管Ｃ１で一酸化炭素と水蒸気とを混合し、一酸化炭素と水蒸気との化学反応による反応生成物から除湿器Ｆ１で水分を除去し、接続ラインＬ３及び導出ラインＬ５を経由して図示略の貯蔵容器に二酸化炭素安定同位体を導出する。これにより、特定の種類の二酸化炭素の安定同位体を選択的に含む二酸化炭素安定同位体を得ることができる。
一酸化炭素と水蒸気とを混合する際における好ましい条件及び態様は、上述した第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法と同様である。
【００４６】
（作用効果）
以上説明した第１の実施形態にあっては、１２Ｃ１６Ｏ、１２Ｃ１７Ｏ、１２Ｃ１８Ｏ、１３Ｃ１６Ｏ、１３Ｃ１７Ｏ及び１３Ｃ１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む一酸化炭素と、Ｈ２１６Ｏ、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏからなる群より選ばれる少なくとも一種類の安定同位体を選択的に含む水蒸気とを混合して、特定の種類の二酸化炭素の安定同位体を選択的に含む二酸化炭素安定同位体を得るため、水蒸気由来の特定の酸素原子の同位体を一酸化炭素に導入できる。よって、第１の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法によれば、特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を減損又は増大させるプロセスを追加することなく、特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に制御できる。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
以下、図１を参照しながら、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の説明において、第１の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００４８】
第２の実施形態においては、一酸化炭素が特定の安定同位体として１３Ｃ１８Ｏを選択的に含み、水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１６Ｏ及びＨ２１７Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む場合について説明する。
【００４９】
まず、第２の実施形態では一酸化炭素と水蒸気とを触媒管Ｃ１に供給してこれらを混合する。これにより、触媒管Ｃ１で下式（５）〜（１０）に示す平衡反応の少なくとも１つが、一酸化炭素が含む安定同位体の種類に応じて起きる。
１３Ｃ１８Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ⇔１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（５）
１３Ｃ１８Ｏ＋Ｈ２１７Ｏ⇔１３Ｃ１７Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（６）
１３Ｃ１７Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ⇔１３Ｃ１６Ｏ１７Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（７）
１３Ｃ１７Ｏ＋Ｈ２１７Ｏ⇔１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（８）
１３Ｃ１６Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ⇔１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（９）
１３Ｃ１６Ｏ＋Ｈ２１７Ｏ⇔１３Ｃ１６Ｏ１７Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（１０）
【００５０】
式（５）に示す平衡状態において、Ｈ２１６Ｏを過剰に供給すると、下式（１１）に示す同位体の交換反応が起きる。下式（１１）に示す反応が生じることで、１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏの酸素原子が過剰量の水蒸気に含まれる１６Ｏと交換され、１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏが生成する。
１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ→１３Ｃ１６Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ  ・・・式（１１）
【００５１】
式（６）に示す平衡状態において、Ｈ２１７Ｏを過剰に供給すると、下式（１２）に示す同位体の交換反応が起きる。下式（１２）に示す反応が生じることで、１３Ｃ１７Ｏ１８Ｏの酸素原子が過剰量の水蒸気に含まれる１７Ｏと交換され、１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏが生成する。
１３Ｃ１７Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２１７Ｏ→１３Ｃ１７Ｏ１７Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ  ・・・式（１２）
【００５２】
式（１１），（１２）に示すように第２の実施形態においては、１３Ｃ１８Ｏの酸素原子が１６Ｏ又は１７Ｏと交換され、二酸化炭素安定同位体における１８Ｏの存在比率が低下する。このように１８Ｏの存在比率が低下した二酸化炭素安定同位体と水素とを触媒管Ｃ２に供給してこれらを混合することで、触媒管Ｃ２では式（１３）に示す化学反応が主に起きる。式（１３）に示す反応が生じることで、１８Ｏの存在比率が低下した一酸化炭素安定同位体が得られる。
１３ＣＯＯ＋Ｈ２→１３ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  ・・・式（１３）
ただし式（１３）において、Ｏは１６Ｏ又は１７Ｏのいずれか一方である。
【００５３】
第２の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法では、式（５）〜（１３）に示す反応を行う際の流量及び温度等の条件については、第１の実施形態における式（２）〜（４）に示す反応を行う際と同様である。
【００５４】
（作用効果）
以上説明した第２の実施形態にあっては、１３Ｃ１８Ｏを選択的に含む一酸化炭素とＨ２１６Ｏ及びＨ２１７Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む水蒸気とを混合するため、１８Ｏの存在比率が低下した二酸化炭素安定同位体が得られる。よって、第２の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法によれば、１８Ｏを減損する工程を追加することなく、１８Ｏの存在比率を任意の値に低下させて希釈できる。
【００５５】
第２の実施形態によれば、一酸化炭素が１６Ｏを有する安定同位体と１７Ｏを有する安定同位体と１８Ｏを有する安定同位体との合計１００原子％に対し、１８Ｏを有する安定同位体（この形態例では１３Ｃ１８Ｏ）を１〜２０原子％含む場合であっても、得られる二酸化炭素安定同位体における１８Ｏの存在比率を８原子％未満に制御できる。その結果、第２の実施形態の方法で得られる一酸化炭素安定同位体における１３Ｃ１８Ｏの存在比率を８原子％未満に低下させて希釈できる。
【００５６】
このように第２の実施形態によれば、一酸化炭素が選択的に含む安定同位体が有する少なくとも一種類の酸素原子の安定同位体（上述の形態例では１８Ｏ）と、水蒸気に選択的に含まれる安定同位体が有する酸素原子の安定同位体（上述の形態例では１６Ｏ又は１７Ｏ）とが異なるため、一酸化炭素と水蒸気とを混合することで得られる二酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体（上述の形態例では１８Ｏ）の存在比率を任意の値に低下させて希釈できる。こうして得られる二酸化炭素安定同位体と水素とを混合することにより、得られる一酸化炭素安定同位体における特定の酸素原子の安定同位体の存在比率を任意の値に低下させて希釈できる。
【００５７】
以上説明した第２の実施形態に係る一酸化炭素安定同位体の製造方法は複数の安定同位体を含む一酸化炭素における特定の種類の安定同位体の存在比率を低下させて特定の種類の安定同位体を希釈する方法である。第２の実施形態では水蒸気がＨ２１６Ｏ及びＨ２１７Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む場合を一例として説明を行ったが、第２の実施形態はこの一例に限定されない。例えば、一酸化炭素における１３Ｃ１６Ｏの存在比率を任意の値に低下させて希釈するには、Ｈ２１７Ｏ及びＨ２１８Ｏのいずれか一方又は両方を選択的に含む水蒸気と一酸化炭素とを混合すればよい。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の説明において、第１の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５９】
図２は、第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法に適用可能な製造装置２の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、製造装置２は供給源３，４，５と供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ７と触媒管Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と温度調節手段６，７，８と接続ラインＬ３，Ｌ６と導出ラインＬ８と除湿器Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３とを備えている。
【００６０】
接続ラインＬ６は第１の端部が触媒管Ｃ２の二次側と接続され、第２の端部が触媒管Ｃ３の一次側と接続される。これにより、接続ラインＬ６は触媒管Ｃ２の二次側と触媒管Ｃ３の一次側とを接続する。接続ラインＬ６には一次側から除湿器Ｆ２と熱交換器Ｈ５とがこの順に設けられている。
供給ラインＬ７は、第１の端部が供給源５と流量調整器Ｍ２との間の部分の供給ラインＬ４と接続され、第２の端部が熱交換器Ｈ５と触媒管Ｃ３との間の部分の接続ラインＬ６と接続される。供給ラインＬ７には一次側から流量調整器Ｍ３と熱交換器Ｈ６とがこの順に設けられている。
供給源５は水素の供給源である。第３の実施形態では、供給源５は供給ラインＬ４と接続ラインＬ３の一部とを介して水素を触媒管Ｃ２に供給し、供給ラインＬ４の一部と供給ラインＬ７と接続ラインＬ６の一部とを介して水素を触媒管Ｃ３に供給する。
触媒管Ｃ３が備える触媒としては、触媒管Ｃ１，Ｃ２が備える触媒と同様の触媒が例示される。
温度調節手段８は、熱交換器Ｈ５，Ｈ６及び触媒管Ｃ３の温度を調節できる形態であれば特に限定されない。
導出ラインＬ８は第１の端部が触媒管Ｃ３の二次側と接続され、図示略の第２の端部が図示略の貯蔵容器と接続される。導出ラインＬ８には除湿器Ｆ３が設けられている。なお、除湿器Ｆ３の二次側の部分の導出ラインＬ８には図示略の分析計が設けられている。
【００６１】
次に図２を参照しながら、第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法について説明する。なお、説明を簡略化するため以下の第３の実施形態でも第１の実施形態と同様に、一酸化炭素が特定の安定同位体として１３Ｃ１６Ｏの一種類を選択的に含み、水蒸気が特定の安定同位体としてＨ２１８Ｏの一種類を選択的に含む場合を一形態例として説明する。ただし、第３の実施形態はこの一形態例に限定されない。
【００６２】
まず第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法では、一酸化炭素と水蒸気とを混合する。具体的には、供給源３から一酸化炭素を触媒管Ｃ１に供給し、供給源４から水蒸気を触媒管Ｃ１に供給する。これにより、触媒管Ｃ１では、下式（２）に示す平衡反応が起きる。
１３Ｃ１６Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ⇔１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２  ・・・式（２）
【００６３】
式（２）に示す平衡状態において、水蒸気を過剰に供給することで、下式（３）に示す同位体の交換反応が起きる。下式（３）に示す反応が生じることで、１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏの酸素原子が過剰量の水蒸気に含まれる１８Ｏと交換され、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏが生成する。
１３Ｃ１８Ｏ１６Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ→１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２１６Ｏ  ・・・式（３）
【００６４】
次に第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法では、二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する操作を行う。式（３）の反応生成物である１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏは、接続ラインＬ３を経由し、除湿器Ｆ１で水分が除去され、熱交換器Ｈ３で加熱された後、１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏを選択的に含む二酸化炭素安定同位体として触媒管Ｃ２に供給される。一方で、触媒管Ｃ２には、供給源５から供給ラインＬ４等を経由して過剰量の水素が供給される。そのため、触媒管Ｃ２では、下式（４）に示す化学反応が起きる。
１３Ｃ１８Ｏ１８Ｏ＋Ｈ２→１３Ｃ１８Ｏ＋Ｈ２１８Ｏ  ・・・式（４）
【００６５】
次に第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法では、二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する操作をさらにもう一回行う。接続ラインＬ６内には、式（４）によって水素と反応しなかった未反応の二酸化炭素安定同位体が流れている。未反応の二酸化炭素安定同位体は、式（４）に示す化学反応の反応生成物である１３Ｃ１８Ｏとともに接続ラインＬ６を経由し、除湿器Ｆ２で水分が除去され、熱交換器Ｈ５で加熱された後、触媒管Ｃ３に供給される。一方で、触媒管Ｃ３には供給源５から供給ラインＬ７等を経由して過剰量の水素が供給される。そのため、触媒管Ｃ３では、式（４）に示す化学反応がもう一回起きる。
その後、式（４）に示す化学反応の反応生成物である１３Ｃ１８Ｏは、導出ラインＬ８を経由し、除湿器Ｆ３で水分が除去された後、図示略の貯蔵容器に導出される。
【００６６】
（作用効果）
以上説明した第３の実施形態にあっては、二酸化炭素安定同位体と水素とを混合する操作を複数回行うため、１回目の式（４）に示す化学反応では水素と反応しなかった未反応の二酸化炭素安定同位体を確実に水素と反応させることができる。よって、第３の実施形態の一酸化炭素安定同位体の製造方法によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる他、特定の酸素原子の安定同位体の存在比率が任意の値に制御された一酸化炭素安定同位体の収量が第１の実施形態の場合と比較して多くなる。
【００６７】
以上、いくつかの実施の形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
【００６８】
例えば上述した第１の実施形態及び第３の実施形態においては、一酸化炭素が１３Ｃ１６Ｏの一種類を選択的に含み、水蒸気がＨ２１８Ｏの一種類を選択的に含む場合を一例として説明を行ったが、第１の実施形態はこの一例に限定されない。すなわち、一酸化炭素は１３Ｃ１６Ｏ以外の一種類の安定同位体を選択的に含んでもよく、少なくとも二種類以上の安定同位体を含んでもよい。同様に、水蒸気はＨ２１８Ｏ以外の一種類の安定同位体を選択的に含んでもよく、少なくとも二種類以上の安定同位体を含んでもよい。
【００６９】
＜実施例＞
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、下記の実施例では一酸化炭素は１７Ｏを有する安定同位体（Ｃ１７Ｏ）を含むが、説明の簡略のためＣ１７Ｏの記載を省略することがある。
【００７０】
（実施例１）
実施例１では１２Ｃ１６Ｏと１２Ｃ１７Ｏと１２Ｃ１８Ｏとからなる一酸化炭素Ｘ１をあらかじめ調製した。一酸化炭素Ｘ１に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、１２Ｃ１６Ｏの含有量は、約９９原子％であり、１２Ｃ１８Ｏの含有量は、約１原子％であり、１２Ｃ１７Ｏの含有量は、１２Ｃ１６Ｏの含有量と１２Ｃ１８Ｏの含有量との合計を一酸化炭素Ｘ１の全量から除いた残りである。
次にＨ２１６ＯとＨ２１７ＯとＨ２１８Ｏとからなる水蒸気Ｙ１を用意した。Ｈ２１６Ｏの含有量は、水蒸気Ｙ１に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、約２原子％であり、Ｈ２１８Ｏの含有量は、約９８原子％であり、Ｈ２１７Ｏの含有量は、Ｈ２１６Ｏの含有量とＨ２１８Ｏの含有量との合計を水蒸気Ｙ１の全量から除いた残りである。
一酸化炭素Ｘ１と水蒸気Ｙ１とを製造装置１を用いて触媒管Ｃ１で混合した。実施例１では、供給ラインＬ４から触媒管Ｃ２に水素を供給せず、接続ラインＬ３を介して導出ラインＬ５から二酸化炭素安定同位体Ｚ１を得た。なお、実施例１では触媒管Ｃ１が備える触媒として、Ｃｕ／Ｃｒ／Ｆｅ系触媒を適用し、触媒管Ｃ１の温度を２５０℃とした。分析計を用いて二酸化炭素安定同位体Ｚ１に含まれる二酸化炭素の安定同位体の組成を分析した。その結果、二酸化炭素安定同位体Ｚ１は、二酸化炭素安定同位体Ｚ１に含まれる全種類の二酸化炭素の安定同位体の合計１００原子％に対し、約２原子％の１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏと、約９５原子％の１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏと、約３原子％の１２Ｃ１８Ｏ１６Ｏとを主に含有していた。
【００７１】
実施例１によれば、１２Ｃ１６Ｏを選択的に含む一酸化炭素Ｘ１とＨ２１８Ｏを選択的に含む水蒸気とを混合して、特定の種類の二酸化炭素の安定同位体として、１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏを選択的に含む二酸化炭素安定同位体Ｚ１を得ることができ、水蒸気由来の酸素原子の同位体である１８Ｏを一酸化炭素Ｘ１に導入できたことが判った。
【００７２】
（実施例２）
次に、実施例１と同様にして二酸化炭素安定同位体Ｚ１を得、得られた二酸化炭素安定同位体Ｚ１と水素とを触媒管Ｃ２で混合し、一酸化炭素安定同位体Ｅ１を得た。なお、なお、実施例２では触媒管Ｃ２が備える触媒として、Ｎｉ／Ａｌ系の触媒を適用し、触媒管Ｃ２の温度を６００℃とした。分析計を用いて一酸化炭素安定同位体Ｅ１の組成を分析した。その結果、一酸化炭素安定同位体Ｅ１は、一酸化炭素安定同位体Ｅ１に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、約４原子％の１２Ｃ１６Ｏと、約９６原子％の１２Ｃ１８Ｏとを主に含有していた。
【００７３】
実施例２によれば、一酸化炭素Ｘ１で約９９原子％であった１６Ｏの存在比率を、一酸化炭素安定同位体Ｅ１で約４原子％に制御でき、一酸化炭素Ｘ１で約１原子％であった１８Ｏの存在比率を、一酸化炭素安定同位体Ｅ１では約９６原子％に制御できたことが判った。
【００７４】
（実施例３）
実施例３では一酸化炭素Ｘ１と水蒸気Ｙ１とを製造装置２を用いて混合し、二酸化炭素安定同位体Ｚ１を得た。なお、実施例３においても触媒管Ｃ１の温度を２５０℃とし、一酸化炭素Ｘ１、水蒸気Ｙ１及び二酸化炭素安定同位体Ｚ１の組成は実施例１と同様である。
次に、得られた二酸化炭素安定同位体Ｚ１と水素とを製造装置２を用いて触媒管Ｃ２で混合し、二酸化炭素安定同位体Ｚ１を含む反応混合物Ｒ１を得た。なお、触媒管Ｃ２の温度を６００℃とした。分析計を用いて反応混合物Ｒ１の組成を分析した。その結果、反応混合物Ｒ１は、反応混合物Ｒ１に含まれる全種類の安定同位体の合計１００原子％に対し、約２原子％の１２Ｃ１６Ｏ１６Ｏと、約９５原子％の１２Ｃ１８Ｏ１８Ｏと、約３原子％の１２Ｃ１８Ｏ１６Ｏとを主に含有していた。
さらに、反応混合物Ｒ１と水素とを製造装置２を用いて触媒管Ｃ３で混合し、一酸化炭素安定同位体Ｅ２を得た。なお、実施例３では触媒管Ｃ３が備える触媒として、Ｎｉ／Ａｌ系の触媒を適用し、触媒管Ｃ３の温度を６００℃とした。分析計を用いて一酸化炭素安定同位体Ｅ２の組成を分析した。その結果、一酸化炭素安定同位体Ｅ２は、一酸化炭素安定同位体Ｅ２に含まれる全種類の一酸化炭素安定同位体の合計１００原子％に対し、約４原子％の１２Ｃ１６Ｏと約９６原子％の１２Ｃ１８Ｏとを主に含有していた。
【００７５】
実施例３によれば、一酸化炭素Ｘ１で約９９原子％であった１６Ｏの存在比率を、得られる一酸化炭素安定同位体Ｅ２中では約４原子％に制御でき、一酸化炭素Ｘ１で約１原子％であった１８Ｏの存在比率を、得られる一酸化炭素安定同位体Ｅ２中では約９６原子％に制御できたことが判った。また、実施例３で得られた一酸化炭素安定同位体Ｅ２の収量は実施例２で得られた一酸化炭素安定同位体Ｅ１の収量より多かった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の一酸化炭素安定同位体の製造方法及び二酸化炭素安定同位体の製造方法は、安定同位体標識ガスの製造産業に適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１，２…製造装置、３〜５…供給源、６〜８…温度調節手段、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ７…供給ライン、Ｌ３，Ｌ６…接続ライン、Ｌ５，Ｌ８…導出ライン、Ｃ１〜Ｃ３…触媒管、Ｆ１〜Ｆ３…除湿器、Ｈ１〜Ｈ６…熱交換器、Ｍ１〜Ｍ３…流量計
【図１】
2019137569.tif 000003
【図２】
2019137569.tif 000004