Способ разделения изотопов Советский патент 1991 года по МПК B01D59/00 

Изобретение относится к разделению изотопов, преимущественно к лазерному разделению, и может быть использовано для разделения изотопов элементов, образующих в химических соединениях структурно нежесткие молекулы.

Цель изобретения - снижение напряженности отклоняющего электрического поля и исключение электрического пробоя разделяемой газовой смеси.

Процесс разделения осуществляют, воздействуя на проходящий вакуумную камеру пучок структурно нежестких молекул разделяемого химического элемента инфракрасным лазерным излучением и отклоняя колебательно возбужденные молекулы в неоднородном электрическом поле. Отдельные атомы или фрагменты структурно нежестких молекул могут двигаться свободно, без существенных энергетических затрат из одного участка молекулы в другой по некоторым направлениям, не приводя молекулу к диссоциации. Дипольный момент ц структурно нежестких молекул проявляет резкую аномальную зависимость от колебательного квантового числа V так, что отличие дипольного момента в основном |д() и возбужденном ц() колебательных состояниях молекул может достигать порядка 10D. Эта особенность нежестких молекул позволяет на три-четыре порядка снизить напряженность электрического поля, отклоняющего возбужденные молекулы

Пример. Тигель с естественным содержанием изотопов Li в неорганических солях типа LiO2, LiPO3, LiBF4, LiClO4, LbCO, (и т. д.) нагревают до температуры Т 1000 К. Вылетающий из тигля в вакуумную камеру пучок нежестких молекул того же состава, что и их соль, подвергают селективному воздействию лазерного излучения с частотой в области 400-2000 в зависимости от конкретного типа выбранной соли.

При этом молекулы с изотопами Li возбуждаются в верхнее колебательное состояние с малой полярностью |a.()«;10D. Молекулы с изотопами Li остаются в осоэ ю

N3

новном колебательном состоянии полярными с fx()10D. Попадая в неоднородное электрическое поле с градиентом VE 5 ед. СГСЭ и с протяженностью 1 20 см, пучок структурно нежестких молекул пространственно разделяется на две компоненты, отстоящие одна от другой в поперечном направлении на расстоянии Д5 1 см при массе молекул г и скорости пучка см/с:

Д5«(ц() - ji()h VE- I2/ /(2- М- V2).

В результате приемлемое пространственное разделение изотопов 6Li и Li достигается уже при полях с напряженностью Е 10:i В/см.

Изобретение позволяет до 104 раз понизить напряженность электрического поля по сравнению с известным способом, что до

восьми порядков величины снижает энергоемкость экстракции целевого изотопа и исключает возникновение электрического пробоя разделяемой смеси.

Формула изобретения

Способ разделения изотопов селективным воздействием на проходящий вакуумную камеру молекулярный пучок инфракрасным лазерным излучением с последующим отклонением колебательно возбужденных молекул в неоднородном электрическом поле, отличающийся тем, что, с целью снижения напряженности отклоняющего электрического поля и исключения электрического пробоя разделяемой газовой смеси, молекулярный пучок формируют из структурно нежестких молекул химического соединения разделяемого элемента.

Изобретение относится к ядерной энергетике и технологии. Преимущественная область использования - разделение изотопов. Целью изобретения является снижение напряженности отклоняющего электрического поля и исключение электрического пробоя разделяемой смеси. Пучок структурно нежестких молекул подвергают селективному лазерному облучению в ИК-области спектра. При селективном колебательном возбуждении резко изменяются электрические свойства молекул строго определенного изотопного состава вследствие аномальной зависимости дипольного момента нежестких молекул от колебательного квантового числа. На основе сильного отличия дипольного момента у изотопических компонент облученного молекулярного пучка достигается пространственное разделение изотопов в неоднородном электрическом поле малой напряженности.