Способ разделения изотопов и химическихэлементов и устройство для его реализации
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 — 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 — 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" — 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 — 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).
