Способ разделения изотопов и химическихэлементов и устройство для его реализации

Патент 616913

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И C=A Í "É"Å

ИЗОБРЕТЕН ИЯ т

Союз Советакик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 12.04. 7б (21) 2344494/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 23,07.81, Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 23.07.81 (51)М. Кд .

H 05 Н 1/00

В 03 С 1/26

Гесудерстееииый комитет

СССР ио делен изобретений и открытий (53) УДК 533.92 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.А.Иванов и В.В.Шапкин (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ И ХИМИЧЕСКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к плазменной технологии в химическом производ= стве и может быть использовано для разделения изотопов и химических элементов, находящихся в различных состояниях.

Известен способ разделения элементов по массам, при котором разделяемые частицы приводят во вращение внутри замкнутого объема в ре10 зультате разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях 11 $.

Однако этот способ до сих пор не нашел практического применения в связи с тем, что разделение таким способом может осуществлять только в импульсном режиме,-что обуславливает низкую производительность разде" ления и невозможность отбора продуктов за короткое время (нродолжительность импульса несколько мс)

Попытка осуществления данного способа в стационарном режиме не увенчалась успехом, так как в этом случае плазма оказывалась слабоионизованной и увлечения нейтральных частиц во вращение не происходило.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения изотопов и химических элементов, включающий ионизацию вещества в пучково-nnasменном разряде с продольным магнитным полем $2 f.

В этом способе вещество пропускают через плазму, создаваемую при инжекции электронного пучка в рабочий объем.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить пространственного разделение (центри@угирования) химических элементов, что приводит к низкой эффективности всего процесса разделения.

Цель изобретения вЂ” повышение эффективности и производительности разделения.

3 61691

Это достигается способом Разделения изотопов и химических элементов, включающим ионизацию вещества s пучково-плазменном,разряде при продольном магнитном поле, осуществление которого обуславливается применением устройства новой конструкции.

Иредлагаемый способ отличается тем, что. магнитное поле устанавливают достаточным для выполнения усло- 1о вия замагниченности ионов и в плазме создают радиальное электрическое поле, Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции, д5 содержащим цилиндрическую камеру . с соосно установлеиньми на ее торцовых стенках инжектором электронов и приемником электронного пучка, магнитную систему, систему напуска и прокачки рабочего вещества и источник электропитания инжектора электронов.

ФЬ

Отличие устройства, позволяющего осуществить новый способ, состоит в том, что в устройство введен дополнительныи источник питания, один полюс которого соединен с анодом инжектора электронов, а другой вЂ” с цилиндрической стенкой камеры, и торцовые стенки камеры выполнены из зо диэлектрического материала.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство представляет собой цилиндрическую камеРУ 1 с диэлектрическими торцовыми стенками 2. Соосно с камерой установлен инжектор электронного пучка, состоящий из катода 3 и анода 4, а также приемник 5 электронов. Магнитная систе- @ ма выполнена, например,. в виде катушек 6.

Система 7 прокачки представляет собой насос одного из известных типов. Устройство содержит также источник 8 анодного питания инжектора и дополнительный источник 9 питания, включенньй между цилиндрической камерой 1, а также анодом 4 инжектора и приемником 5 электронного пучка, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В объем камеры 1, помещенной в продольное магнитное поле, создаваемое катушками 6, июкектируют по оси камеры стационарный электронный пучок. Через объем камеры с помощью

3 ф системы 7 прокачивают рабочую смесь, которая при взаимодействии с электронным пучком переводится в полностью иониэованное состояние за счет сильной диссипации энергии электронного пучка вследствие развития пучковой неустойчивости.

Иежду цилиндрической стенкой камеры 1, а также анодом 4 и приемником 5 пучка прикладывают разность потенциалов от источника 9.Слой плазмы около оси установки, который находится в контакте с анодом и приемником, приобретает их потенциал за счет проводимости плазмы вдоль силовых линий магнитного поля, за счет чего в плазме создают радиальное электрическое поле„вызывающее вращение плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Для того, Чтобы осуществлялось

Разделение ионов по массе, необходимо обеспечить условие замагниченности ионов: УА ((Я, где 1" вЂ” ларморовский радиус ионов, а К вЂ” радиус цилиндрической камеры. Это условие выполняют установлением соответствующей величины магнитного поля с помощью магнитной системы.

Повышение коэффициента разделения химических элементов и изотопов по сравнению с известными способами связано с большой скоростью вращения плазмы, которую можно получить в скрещенных Е.Н полях. Производительность установки повышается за счет возможности работы ее в стационарном

Режиме °

Таким образом, осуществление нбвого способа позволяет значительно повысить эффективность плазмохимических методов разделения изотопов и химических элементов.

Формула изобретения

Способ Разделения изотопов и химических элементов, включающий иоиизацню вещества s пучково-плазменном разряде при продольном магнит" иом попе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и производительности разделения, магнитное поле устанавливают достаточным для выполнения условия замагниченности ионов в плазме создаю. радиальное электрическое Ьоле.

6169

Составитель Е. Обухов

Редактор Т. Колодцева Техред М. Рейвес Корректор Г. Решетник

Заказ 5763(39 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее цилиндрическую камеру с соосно установленными на ее торцовых стенках инжектором электронов, включающнм в себя аноД, и приемником электронного пучка, магнитную систему, систему напуска и прокачки рабочего вещества и источник электропитания инжектора электронов, отличающееся тем, IO что в устройство введен дополнительный источник питания, один полюс которого соединен с анодом инжектора

l3 6 электронов, а другой вЂ” с цилиндрической стенкой камеры, и торцовые стенки камеры выполнены из диэлектрического материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

В.Bonnevier., Diffusion due to

ion-ion Со!1iз1ons in à multicomponent piasma" Arkiv for fysik, Ь.33, У 15, р. 255-270, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 492245, кл. Н 05 Н 1/00, 24.04.75 (прототип).