"同位体交換工程によって、汚染されたガス状混合物からトリチウムを回収するための装置であって、鋼、他の適切な金属、またはガラスのいずれかで形成されており、好ましくは円筒形状である、モジュール1として参照される容器を備えており、前記モジュール1は選択的に水素およびその同位体を透過する金属または金属合金で製造される少なくとも1つの浸透管Tを含んでおり、前記管Tは、その自由端が閉止されてカンチレバー形式に設定されており、さらに、前記浸透管Tの前記自由端へ軸方向の引張力を加えるための手段と、前記管T自体の前記自由端をこれに隣接する前記モジュール1のエンドフランジFFへ電気接続するための手段と、が設けられていることを特徴とするトリチウムを回収するための装置。前記モジュール1はシールフランジ密閉つば部でその両端を閉止されており、前記浸透管TはPd-Ag合金で製造され、かつ蝋付けまたは溶接によって前記モジュールの第1のフランジへ固定されており、前記浸透管Tは一方の端を閉止され、かつ残余分の回収は、前記浸透管自体の管腔内に指状構造で設定される鋼製または他の適切な材料製であるさらなる小径の管によって実行されており、Pd-Ag製の前記浸透管Tの前記閉止された端は、軸方向の引張力を加えかつ通電を行うように設計されるばねMによって、前記モジュール1の第2のフランジFFへ接続されるており、前記第2のフランジFFは、電気絶縁材料製のガスケット、および前記フランジを締めるための電気絶縁材料製のボルト用ブッシングによって前記モジュールへ固定されていることを特徴とする、請求項1に記載のトリチウムを回収するための装置。軸方向の引張力を加えかつ通電を可能にするための前記手段は、絶縁された電気通路によって前記第2のエンドフランジFFへ接続されるばねMによって構成されており、前記第2のエンドフランジは金属ガスケットを装備しかつ電気絶縁材料製のブッシングを必要としないことを特徴とする請求項1に記載のトリチウムを回収するための装置。蝋付け溶接によって密封式に閉鎖されるように設計された調整ロッドを装備している前記ばねMによって加えられる引張力を調整するための手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載の装置。前記浸透管TはPd-Ag金属合金製の管よりなることを特徴とする請求項1に記載の装置。軸方向の引張力を加えかつ通電を可能にするための前記手段は、インコネル登録商標/銀製のバイメタルばねMによって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。軸方向の引張力を加えかつ通電を可能にするための前記手段は、-全く同一の渦巻に巻かれる異なる材料による2つのワイヤによって達成されるばねMと、あるいは、-一方は引張力を加えるためのばねであり、他方は低抵抗の電気接続を設定するためのばねである2つの別個の同軸ばねとによって構成されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。この機器は、トリチウムによって汚染された物質が取り扱われる実験室およびプラントから持ち込まれる物質所謂、軟質のハウスキーピング廃棄物家庭内廃棄物、即ち、手袋、紙、他からトリチウムを回収するための革新的な方法を実行するために発明されている。本明細書に記載する膜反応器では、軟質のハウスキーピング廃棄物のトリチウム除去工程から生じるトリチウムガス流と、逆流するように設定されるフラッシング水素の流れとの間で同位体交換が発生する。本発明は、その基本構成において、指状または二重管方式により一方の端が閉止されかつ通電によるジュール効果で加熱されるパラジウム合金製の管の採用を想定している。具体的には、浸透管へ引張応力を加えることと、浸透管自体を抵抗加熱するための通電を可能にすることを同時に行うことができる手段を装備した機器が提供される。本発明は、後述する詳細な説明によって、かつ純粋に限定的ではない例として本発明の幾つかの好適な実施形態を例示する添付の図面を参照することによって、さらに良く理解されるであろう。1.本技術の現状核融合炉の燃料サイクルが研究対象である適用分野アプリケーションにおいて、ガス流からトリチウムを除去するために[参考文献1,2]、パラジウム銀合金製の浸透管を用いる膜反応器PERMCATが提案されている。既知であるこの反応器の第1の構成では、図1に示されているように、水素流は、水素同位体に対して選択的浸透性であるパラジウム銀合金製の管状膜内へ、反応器自体の外殻内へ位置決めされる触媒床上へ送られるトリチウムおよびトリチウム化合物を含む例えば、CO、CO2および不活性物質にトリチウム水およびトリチウム化メタンが加わったガス流とは逆する流関係で送り込まれる。図1では、トリチウムが文字Qで示されている。使用されるPd-Ag製浸透管は肉厚0.100mmを有し、かつ長さ対直径比が高い外径3.3mmおよび長さ500mmことによって特徴づけられる。概して、パラジウム合金製の管を用いるこの膜反応器は、管自体の伸延/収縮を伴う熱サイクルおよび水素化/脱水素化サイクルに関連する欠点を呈する。この変形は、反応器モジュールによって防止される、または妨げられるとしても、膜の急速な不具合を引き起こして機器の選択性、ひいては機能を喪失させうる、繰返し応力等の機械的応力を生み出す可能性がある。これらの欠点を克服するために、出願人ENEAは過去に、薄壁0.050mmの浸透管が使用される、水素同位体の浸透流量がより高いことを特徴とする特定構造の膜反応器について研究を行っている[参考文献3]。この構造では、パラジウム管は、異なる変形を補償することができる2つの金属の蛇腹構造ベローズを介して反応器モジュールへ流体密封式に接続され、さらには、据付けの間、このパラジウム管は金属の蛇腹に張力テンションをかけることによって反応器モジュールへ溶接により固定され、金属の蛇腹は膨張機器を用いて静止位置に合わせて便宜的に伸張される図2。この方法では、その動作状態において、管状膜が物質の構造および特性に適合する軸方向の引張応力を受ける。しかしながら、薄い肉厚0.050mmは、結果的に、触媒床に接触した場合の摩耗または腐食によって欠陥小さい穴または亀裂を形成する可能性がある。その他、例えばトリチウムの除去工程および脱水素化反応の双方のための既知の適用用途、アプリケーションでは、浸透管が一方の端のみで反応器モジュールへ固定される膜反応器が研究されていて、この構造は、指状または二重管構造と称される。実際に、浸透管はその両端のうちの一方を閉じられ、同時に残余分リテンテート、未透過ガスの供給または回収の入口としてより小さい管が管腔内部に挿入される。例えば、図3には、指状構造のPd-Ag製浸透管を用いる膜モジュールの方法手法、スキーム、即ち、膜を透過する水素は、フラッシングガス押し流し用ガスによって反応器の外殻シェル内に集められ、一方で残余分未透過ガスは浸透管の管腔内部へ挿入される小径の鋼管を介して回収される、という方法が示されている。しかしながら、この既知の構造は、特に浸透管がかなり長い場合即ち、高いトリチウム除去係数が要求される場合、浸透管T自体が熱サイクルおよび水素化サイクルの結果として変形することにより、管Tが膜モジュール1の内壁へ接触して詰まるという欠点を呈する。これに関しては、熱サイクルおよび水素化サイクルによる長時間試験前後のPd-Ag合金製浸透管を示す図4を参照されたい。最後に、必要な電力を低減し、かつ必要でない場合は処理されるガス流の加熱を防止するために、最近では、パラジウム合金製浸透管の抵抗加熱が提案されている[参考文献4]。しかしながら、これらの機器は、反応器モジュールの壁を介する特別な電気通路、および浸透管を電気通路自体へ可撓的に接続するための適切なシステムを必要とする。本発明の主たる目的は、上述の問題点を、モジュール1と称される略円筒形の容器が想定されている後述する請求項1に記載されている膜反応器を提供することによって克服することにあり、このモジュール1は、好ましくは鋼製であるが、他の金属および他の物質で製造されることも可能であって、例えば研究用途の場合、ガラス例えば、パイレックス登録商標が好まれることが多い。2.発明の一般的な説明本発明の対象を形成する膜反応器は、約0.050mmから0.200mmまでの肉厚を有するパラジウム銀合金好ましくは、Ag含有重量23~25製の少なくとも1つの浸透管Tを備える。約0.050mmの肉厚を有する管の場合、これは圧延およびこれに続く拡散溶接によって製造される薄壁管であり[参考文献5]、約0.200mmの肉厚を有する管の場合、これは厚さ約100μmから始まる市販の管である。浸透管として一般に使用される合金は、例えばPdCu等のパラジウム基合金であるが、Ni、Nb、V、Ta、Tiをベースとする金属合金も研究されていることは留意されるべきである。この高密度金属管状膜に関して実際に関心の高い厚さは、事実上、先に述べたように50~200μmの範囲にある。浸透管Tは、管腔へ送り込まれる、および外殻へ送り込まれる2つのガス流が逆流する様式で動作する指状構造のモジュール1内に収容される。約300~400°Cの処理温度まで管Tを加熱することは、直接抵抗加熱を達成するための通電によって達成される。本発明の固有の特性によれば、浸透管Tの閉止された端へ装着される特別な機器が提供され、これは基本的には、下記の極めて明確な2つの機能を有する好ましくはバイメタルばねMよりなる。すなわち、-熱サイクルおよび脱水素化サイクルの結果として被る変形により、浸透管Tが膜モジュール1の内壁へ接触して詰まることを防止できる引張荷重を浸透管Tへ与える機能、および、-管自体のジュール効果による加熱を可能にするように、浸透管Tの閉止された自由端と膜モジュール1の外部との間の電気的連続性を保証する機能。本明細書に記載するこの実施形態の例では、上記機械的に張力を与え、且つ電気的に接続する機器を提供するために、下記により構成されるばねMが研究されている。-作業温度においても要求される機械的性能、即ち浸透管Tをその膨張の間にその長手軸に沿って直線状に導くに足る引張荷重を保証することができるインコネル登録商標主としてニッケル48~72およびクロム14~29をベースとする合金製ワイヤ針金、および、-ばねM自体の加熱を防止し、かつ浸透管Tに対するオーム効果抵抗の効果による加熱に限界を画するように、低抵抗での通電を保証することができる銀ワイヤ。具体的には、銀の機械的剛性は無視できる程度と見なされてもよい。同様に、インコネル登録商標を介する通電ひいては、ジュール効果による対応する加熱も、より低い抵抗率およびインコネル登録商標ワイヤの断面より適度に大きい断面によって特徴づけられる銀ワイヤの導電率が遙かに大きい結果として、無関係である。図5および図6は本発明の方法を示し、図中における強調表示は、下記の二つの変形例のバイメタルばねMの詳細を示す。a絶縁有機物質シリコーン、バイトン、ベスペル、他製であるフランジつば状部自体のシールガスケット、およびフランジを締めるボルトのためのやはり絶縁物質製である特殊なブッシング軸受筒を用いることによる、膜モジュール1のエンドフランジ終端のつば状部FFの電気絶縁図5、および、b膜モジュール1のエンドフランジFFを介する絶縁された電気通路の使用図6。図7および図8に示されている本発明の第2の実施形態は、ばねMによって浸透管Tへ印加される引張力を調整するための手段を想定している。またここには、エンドフランジの電気絶縁図7および絶縁された電気通路の使用図8の2つの事例が示されている。より具体的には、ばねMにより加えられる引張力は、はんだ蝋付けにより最終的にエンドフランジへ図7または絶縁された電気通路へ図8直に密封式に閉鎖される意図的に設けられた調整ロッドを作動することによって調整される。2.1バイメタルばねのサイジング寸法最適化試験に際して、バイメタルばねMのサイジング寸法最適化を、温度範囲約300~400°Cにおける動作状態での浸透管Tの機械的特性降伏点および電気的特性固有抵抗を基礎として行った。具体的には、例として、直径10mmのPd-Ag管の事例について、異なる値の肉厚0.050mmおよび0.200mmおよび長さ250mmおよび500mmで検討した。浸透管の過剰な変形を防止するために、かつ動作温度300~400°Cにおけるクリープ現象を考慮して、印加されるべき引張荷重を、温度400°Cで参照される極限引張強度UTSの約5に定めた。[参考文献6,7]に提供されているデータから、Pd-Ag合金Ag重量23~25のUTS値280MPaを計算した。故に、肉厚0.050mmおよび0.200mmを有する浸透管の場合、ばねMにより管Tへ印加される引張荷重の値は、UTSの約5で計算すると、各々20Nおよび80Nである。先行する研究[参考文献8]で既に考慮されている温度範囲および水素化の状態の場合、Pd-Ag管に関して推定された長さ変化比率は約1.5であり、故にこれは、全長250mmを有する浸透管Tの場合で約4mmの絶対長さ変化に相当し、かつ長さ500mmを有する管Tの場合で約8mmの絶対長さ変化に相当する。表Iは、バイメタルばねMのインコネル登録商標部分のサイジングを示している。巻数は、動作状態において、ばねMの長さ変化巻数×たわみが、熱サイクルおよび水素化サイクルの結果としての浸透管Tの絶対長さ変化より10倍大きくなるようにして計算されている。この方法では、浸透管Tの伸延/収縮に続いてばねMにより印加される引張荷重の変化は事実上無視できる程度即ち、最初に印加される荷重の約10であることが合理的に見いだされている。抵抗が可能な限り低い導電性でのバイメタルばねMの銀部分のサイジングは、銀ワイヤがインコネル登録商標ワイヤと同じ長さを有する即ち、銀ワイヤとインコネル登録商標ワイヤは1つのコイルに巻かれてバイメタルばねを形成することを考慮して行った。さらに、銀部分の電気抵抗は浸透管Tの抵抗より遙かに低いことも考慮されるべきであり、具体的には、銀ワイヤの抵抗をPd-Ag管Tの抵抗の10に定めたが、これは、この合金の抵抗率値4×10-7Ωmを想定して計算されている。銀ワイヤの直径の計算値は、肉厚0.050を有する浸透管Tの場合で約ψ=1.5mm、および肉厚0.200mmを有する管Tの場合でψ=3mmである表II参照。2.2反応器の例JET欧州トーラス共同研究施設のトリチウム除去システムに関する用途では、長さ250mm、直径10mmおよび肉厚0.050mmのPd-Ag製浸透管Tを備える反応器モジュール1を設計した。この場合、バイメタルばねMは、直径1mmのインコネル登録商標ワイヤおよび厚さ1.5mmの銀ワイヤによる20巻で構成した。図9および図10は、問題のモジュール1をエンドフランジFFが電気絶縁されたガスケットにより接続される場合図9と、絶縁された電気通路を用いる場合図10の2つの事例で示す2図である。何れの場合も、据付け作業の終わりで事例によってエンドフランジFFへ直に、または絶縁された電気通路を介して密封式にはんだ蝋付け、TIG溶接、他で固定される意図的に設けられたロッドにより構成される引張力を調整するためのシステムを用いることが想定されている。また、このモジュール1は、浸透管の中央部近くの温度を検出するための熱電対の使用も想定している。本明細書に記載されているバイメタルであるばねMは、その二重の機能、即ち引張力の印加と導電性が保証されることを条件として、異なる方法で実行することが可能な物体であることは留意されるべきである。例えば、全く同一のコイルに巻かれる2つの別々の金属ワイヤインコネル登録商標ワイヤと銀ワイヤで製造される可能性に加えて、これは、異なる直径、異なるピッチ等の2つの別個の同軸ばねの一方をもう一方の内側へ設けることによって実装されることも可能であり、あるいはやはり、必要な特性である既に指摘した動作温度での優れた機械抵抗および高い導電性の双方を有する特殊材料で製造される1つのばねMによって構成されることが可能である。先に述べた、好ましくはバイメタルであるばねMは、浸透管Tの変形熱サイクルおよび水素化サイクルの結果としての伸延および収縮が適切な引張力の印加によって軸方向へ導かれることを保証する上で極めて重要であることは留意されるべきである。これらの機器の、指状構造である、即ち自由端が閉止されたカンチレバー片持ち梁形式に設定されるPd-Ag合金製浸透管Tを用いる膜反応器の特有の用途が、Pd-Ag管Tの外側と膜モジュール1の外殻の内側との間の環形を極めて小さくすることを要求している点は留意されるべきである。実際に、トリチウム除去係数で表される、即ち入ってくるガスと出て行くガスのトリチウム濃度間の割合で表されるこれらの機器による動作の有効性レベルが高いことは、触媒床で発生する同位体交換反応の速度論だけでなく、主として管状膜の壁を介する、但し様々なガス膜をも介する水素同位体の透過の速度論にも著しく依存する。透過の速度論は、次に、水素同位体物質の輸送抵抗性によって決定される。即ち、この意味において、浸透管とモジュールの外殻との間の環形における厚さが大きいガス層の存在は、輸送抵抗性の要因である水素同位体の濃度勾配を生み出す。故に、高い除染係数を達成するためには、精確には、浸透管Tとモジュール1の外殻との間の環形を可能な限り縮小する必要がある。しかしながら、小サイズの環形は、指状構造の場合、かつ熱サイクルおよび脱水素化サイクルの結果として、浸透管が膜モジュール1の内壁に接触して詰まる原因となる可能性がある。この目的に沿って、本発明によるトリチウム除去工程の特殊用途で、かつより一般的には、高い透過速度論が要求される全ての事例で、浸透管へ適切な引張力を加えることにより達成される、浸透管Tの変形を軸方向へ導くことができるシステムは特定の利点をもたらす。3.適用アプリケーション本発明の対象を形成する機器は、具体的には、実験室の所謂軟質のハウスキーピング廃棄物即ち、手袋、紙、他を処理するための炉から生じるガス流のトリチウム除去用に発明されている。より一般的には、本発明は、磁気閉込め実験機例えば、JETおよびITER-国際熱核融合実験炉のプラズマ排気処理において、またはPd-Ag合金製の管状膜を用いる水素同位体H、D、Tの気相における全ての分離工程、例えばガス流の浄化トリチウム除去、同位体分離または濃縮工程等において使用されることが可能である。しかしながら、潜在的市場に関して最も重要な用途は、水素精製用膜モジュール、および脱水素化反応による超高純度水素製造のための膜反応器の製造に関連している。これらの用途が目指すものは、実験室用の超高純度水素を製造する機器に加えて、化学産業の特殊部門ファインケミストリ、製薬部門においてポリマー型の燃料電池PEM燃料電池を用いるシステムを対象とすることができる。これらの様々な用途では、幾つかの浸透管Tを含む機器も提供するために、または幾つかの膜モジュール1の直列式または並列式の組み合わせを提供するために、これまでに述べた物体の大きさ長さ、直径、触媒のタイプおよび量、他を修正することが必要であると分かる場合がある。最後に、ガス流の異なるフラッシングモード洗浄モードが想定されてもよい。結論として、膜H2を供給する流れは小径の鋼管を介して送られてもよく、かつ残余分Q2を多く含む流れの回収は浸透管を介して行われてもよい。この場合も、管腔に送り込まれる流れは、モジュールの外殻に送り込まれる流れと交換されてもよい即ち、H2/Q2の流れは反応器の外殻へ送り込まれ、かつ流れCH4COCO2H2H2O/CQ4COCO2Q2Q2Oは浸透管の管腔へ送り込まれる。さらに、管腔および外殻へ送り込まれるガス流は、逆流向流式に、あるいは等流式に即ち、反応器を同じ方向へ横断して動作することができる。最後に、触媒の使用および位置合わせは、浸透管Tの内側に想定されている場合もあれば、外側に想定されている場合もある。4.参考文献[1]M.Glugla、A.Perevezentsev、D.Niyongabo、R.D.Penzhorn、A.Bell、P.Hermann共著JET活性ガス処理システムにおける不純物処理用PERMCAT原子炉APERMCATReactorforImpurityProcessingintheJETActiveGasHandlingSystemFusionEngineeringandDesign49-50、2000年、817~823ページ。[2]B.Bornschein、M.Glugla、K.Gunther、R.Lasser、T.L.Le、K.H.Simon、S.Welte共著ITER排気の最終浄化のための工業的Permcatによるトリチウム試験TritiumtestswithatechnicalPermcatforfinalclean-upofITERexhaustgasesFusionEngineeringandDesign69、2003年、51~56ページ[3]S.Tosti、L.Bettinali、F.MariniDispositivoperlarimozioneditriziodacorrentigassoseイタリア特許第RM2005U000165号2005年12月14日。[4]S.Tosti、L.Bettinali、R.Borelli、D.Lecci、F.MariniDispositivoamembranadipermeazioneperlapurificazionediidrogenoイタリア特許RM2009U0001432009年9月15日[5]S.Tosti、L.Bettinali、D.Lecci、F.Marini、V.Violante水素を選択的に透過する金属合金製薄膜を接着し、具体的には膜機器を提供する方法およびその実行装置Methodofbondingthinfoilsmadeofmetalalloysselectivelypermeabletohydrogen,particularlyprovidingmembranedevices,andapparatusforcarryingoutthesame欧州特許第1184125A1号。[6]ASMハンドブック第2巻特性と選択:非鉄合金および特殊用途材料ASMInternational1990年、ISBN0-87170-378-5第2巻[7]http://www.platinummetalsreview.com。[8]S.Tosti、L.Bettinali、F.Borgognoni、D.K.Murdoch共著PERMCAT原子炉モジュールの機械的設計MechanicaldesignofaPERMCATreactormoduleFusionEngineeringandDesign82、2007年153~161ページ。"