Krypton in modern high-purity gas storage systems

Abstract

Krypton is a significant natural resource with great importance for modern industry, medicine, and science. This article considers the issue of preserving the purity of this inert gas of various grades, describes the main processes that can affect the amount of impurities in krypton, and highlights its current applications. Experimental data aimed at elaborating questions about the methodology of surface preparation before contact with high-purity krypton are presented. Moreover, the amount of impurities from the time of container preparation for gas grade 5.8 is evaluated, and dependences of moisture content on the method of preparation and type of surface, which is in contact with high-purity gas, are obtained. Further, statistics on filling containers with argon grade 6.0 and its preliminary preparation are collected. For parameter estimation, cylinders with different types of surfaces are used, both unused and with a service life of more than 10 years. The paper shows various parameters that can affect the purity of krypton. Thanks to the data collected during the experiments, the requirements for future works can be adjusted.

Keywords

inert gases / krypton / surfaces / purity of gas / impurities / adsorption / diffusion

References

[1] Knunyants IL, editor. Chemical Encyclopedia. Vol. 2. Moscow: Soviet Encyclopedia; 1990. 673 p. (In Russ).

[2] Химическая энциклопедия. В 5 т. Т. 2. М.: Советская Энциклопедия, 1990.

[3] Pakhomov SA. Development of an express low-background method for determination of beta-activity of gas preparations and experience of its practical application in monitoring of atmospheric krypton-85. [dissertation]. Saint Petersburg; 2000. (in Russ). EDN QDISNV

[4] Пахомов С.А. Разработка экспрессного низкофонового метода определения бета-активности газовых препаратов и опыт его практического применения при проведении мониторинга атмосферного криптона-85. дисс. канд. техн. наук. СПб., 2000. EDN QDISNV

[5] Pronko VV. Ecological monitoring of krypton-85 on the territory of Krasnodar region. [dissertation]. Krasnodar; 2004. (in Russ). EDN NMSXXP

[6] Пронько В. В. Экологический мониторинг криптона-85 на территории Краснодарского края. дисc. канд. хим. наук. Краснодар, 2004. EDN NMSXXP

[7] Petryanov-Sokolov IV, Stanzo VV, Chernenko MB. Popular library of chemical elements. Moscow: Nauka; 1972. (In Russ).

[8] Петрянов-Соколов И.В., Станцо В.В., Черненко М.Б. Популярная библиотека химических элементов. Марганец-олово. М.: Наука, 1972.

[9] Savinov MYu. Research of working processes and development of modern cryogenic technologies in the production of krypton and xenon. [dissertation]. Saint Petersburg; 2008. (in Russ). EDN QEHRCD

[10] Савинов М.Ю. Исследование рабочих процессов и разработка современных криогенных технологий в производстве криптона и ксенона: дисc. д-р. техн. наук. СПб., 2008. EDN QEHRCD

[11] Bagaev VG. Combined anesthesia with xenon for children. [dissertation]. Moscow; 2016. (in Russ). EDN RHQYTI

[12] Багаев В.Г. Комбинированная анестезия ксеноном у детей. дисc. д-р. мед. наук. М., 2016. EDN RHQYTI

[13] Skobelev VM. Krypton incandescent lamp. The Big Soviet Encyclopedia in 30 vols. Moscow: Soviet Encyclopedia, 1969–1978. (in Russ). EDN SITKHI

[14] Скобелев В.М. Криптоновая лампа накаливания. В кн.: Большая советская энциклопедия [в 30 т.] / гл. ред. А.М. Прохоров. 3-е изд. М.: Советская энциклопедия, 1969–1978. EDN SITKHI

[15] Ishlinsky AYu, editor. New Polytechnic Dictionary. Moscow: Bolshaya Rossiyskaya entsiklopediya; 2000. (in Russ). EDN OVINRW

[16] Новый политехнический словарь. Москва: Большая Российская энциклопедия, 2000. С. 249 [internet] [дата обращения: 19.03.2024.]. EDN OVINRW

[17] Mechkov BCh. Development and research of electrodes of energy-efficient fluorescent lamps. [dissertation]. Moscow; 1985. (in Russ). EDN NPGWEJ

[18] Мечков Б.Ч. Разработка и исследование электродов энергоэкономичных люминесцентных ламп. дисc. канд. техн. наук. М., 1985. EDN NPGWEJ

[19] Keldysh MV Research Center. Rocket engines. (Accessed 13 December 2022) Available from: https://keldysh-space.ru (in Russ).

[20] Ракетные двигатели. Исследовательский центр им. М.В. Келдыша [internet] [дата обращения: 13.12.2022.] Доступ по ссылке https://keldysh-space.ru

[21] Gorshkov OA, Muravlev AA, Shagaida AA. Hall and ion plasma engines for spacecraft. Koroteev AS, editor. Moscow: Mashinostroenie; 2008. (in Russ). EDN QNVHXT

[22] Горшков О.А., Муравлев В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов. М.: Машиностроение, 2008. EDN QNVHXT

[23] Site of Telegraphic Agency for Communication and Message. (Accessed 20 December 2023) Available at: https://tass.ru/armiya-i-opk/15489501?utm_source=yandex.ru&utm_medium=organic&utm_campaign=yandex.ru&utm_referrer=yandex.ru (in Russ).

[24] Криптон и аргон рассматривают как альтернативу ксенону в ионных двигателях // ТАСС [internet] [дата обращения: 20.12.2023.]. Доступ по ссылке https://tass.ru/armiya-i-opk/15489501?utm_source=yandex.ru&utm_medium=organic&utm_campaign=yandex.ru&utm_referrer=yandex.ru

[25] Shepel EV. Experimental and clinical substantiation of the possibility of using krypton as a working body for gas-plasma coagulation during surgical interventions. [dissertation]. Tver; 2017. (in Russ). EDN DBKKVM

[26] Шепель Е.В. Экспериментальное и клиническое обоснование возможности использования криптона в качестве рабочего тела для газоплазменной коагуляции при оперативных вмешательствах. дисc. канд. мед. наук. Тверь, 2017. EDN DBKKVM

[27] Patent VOIS W02011081612 А1 / 31.12.2009. Bondarenko VL, Grafov AP, Lozitskiy VP, et al. Use of krypton or xenon as an antiviral agent. (Accessed 19 March 2024) Available from: https://patents.google.com/patent/WO2011081612A1/ru (in Russ).

[28] Патент на изобретение ВОИС W02011081612А1 / 31.12.2009. Бондаренко В.Л., Графов А.П., Лозицкий В.П. и др. Применение криптона или ксенона в качестве противовирусного средства. [дата обращения: 19.03.2024.]. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/WO2011081612A1/ru

[29] Kussmaul AR. Biological effect of krypton on animals and humans under conditions of increased pressure. [dissertation]. Moscow; 2007. (in Russ). EDN NOPIXB

[30] Куссмауль А.Р. Биологическое действие криптона на животных и человека в условиях повышенного давления. дисс. канд. биол. наук. М., 2007. EDN NOPIXB

[31] Rybka DV. Intense spontaneous emission of VUV and UV ranges in nanosecond and microsecond high-current discharges at high pressures. [dissertation]. Tomsk; 2010. (in Russ). EDN QEUFBN

[32] Рыбка Д.В. Интенсивное спонтанное излучение ВУФ и УФ диапазонов в наносекундных и микросекундных сильноточных разрядах при высоких давлениях. дисc. канд. физ.-мат. наук. Томск, 2010. EDN QEUFBN

[33] Kozlovsky EA. Mountain Encyclopedia. Vol. 3. Moscow: Soviet Encyclopedia; 1987. (In Russ).

[34] Козловский Е.А. Горная энциклопедия. Т. 3. М.: Советская энциклопедия, 1987.

[35] Kolesnikov AV. Optical methods of analysis and development of measuring instruments for microimpurities in argon, krypton and xenon. [dissertation]. Tomsk; 2002. (in Russ). EDN QDQFYF

[36] Колесников А.В. Оптические методы анализа и разработка средств измерений микропримесей в аргоне, криптоне и ксеноне. дисс. канд. техн. наук. Томск, 2002. EDN QDQFYF

[37] Chekirda KV. Perfection and research of the state primary standard of length unit. [dissertation]. Saint Petersburg; 2013. (in Russ). EDN SUVLXV

[38] Чекирда К.В. Совершенствование и исследование государственного первичного эталона единицы длины. дисc. канд. техн. наук. СПб., 2013. EDN SUVLXV

[39] Bondarenko VL, Symonenko YM. Cryogenic rare gas extraction units. Odessa: Publishing Center; 2009. (in Russ). EDN XKOEFX

[40] Бондаренко В.Л., Симоненко Ю.М., Криогенные технологии извлечения редких газов. Одесса: Издательский центр, 2009. EDN XKOEFX

[41] Ustyugova TG, Kupriyanov MY. Moisture Contamination in High Purity Gas Separation Products. Chem Petrol Eng. 2020;56:371–377. doi: 10.1007/s10556-020-00783-y

[42] Ustyugova T.G., Kupriyanov M.Y. Moisture Contamination in High Purity Gas Separation Products // Chem. Petrol. Eng. 2020. Vol. 56. P. 371–377. doi: 10.1007/s10556-020-00783-y

[43] Bondarenko VL, Kupriyanov MY, Ustyugova TG. Gas Chromatography in Technology of High-Purity Noble Gases. Chem Petrol Eng. 2019;55:384–391. doi: 10.1007/s10556-019-00635-4

[44] Bondarenko V.L., Kupriyanov M.Y., Ustyugova T.G. et al. Gas Chromatography in Technology of High-Purity Noble Gases // Chem. Petrol. Eng. 2019. Vol. 55. P. 384–391. doi: 10.1007/s10556-019-00635-4

[45] Handbook of Vacuum Science and Technology. Moscow: Technosphere; 2011. (In Russ). doi: 10.1016/b978-012352065-4/50053-5

[46] Справочник по вакуумной технике и технологиям. М: Техносфера, 2011. doi: 10.1016/b978-012352065-4/50053-5

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector