CN1304784A - 在使用离子源的电磁分离器中分离钯同位素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁分离钯同位素的技术。该方法包括将包含金属钯的工作物质放在与气体放电室结合的离子源的石墨坩埚中,加热工作物质成为蒸汽状态,在从热阴极放出电子的作用下在离子源的气体放电室中电离工作物质的蒸汽,通过离子－光学系统的电极形成离子束,在磁场中分离和聚束同位素离子束,用接受盒俘获离子,这样加热坩埚和气体放电室的温度保持在1500—1700℃。该方法能有效地用于工业上电磁分离钯同位素,并获得具有较高富集度的同位素:Pd－102、Pd－104、Pd－105、Pd－106、Pd－108和Pd－110。
Description
本发明涉及电磁分离化学元素同位素的技术，具体地说，本发明涉及钯同位素的电磁分离。
本发明在用于工业上电磁分离稳定的钯同位素：钯-102、钯-104、钯-105、钯-106、钯-108、钯-110中是最有效的。
已知一种用于工业上电磁分离同位素的分离化学元素同位素的方法，它用有效耐热加热器的热辐射来加热盛有工作物质的坩埚和气体放电室，在气体放电室中使工作物质的分子电离，从中提取出离子，形成离子束，在磁场中按同位素的质量被分开和聚束(focused)，并被接受器俘获(N.A.Kascheev,V.A.Dergatchev.“电磁分离同位素和同位素分析”.Moscow,“Energoatomizdat”,1989)。
所述方法的缺点是其分离铂-钯组元素的效率低。
在V.P.Botchin,B.E.Gavrilov,V.S.Zolotariov的著作(“Isotopenpraxis”Heft 6(1971)232)中所述的方法与使用离子源的工业上电磁分离器中分离钯同位素的已知方法在技术本质上最接近。
在引用文献中所述的分离钯同位素的方法由下述步骤组成。在源坩埚中高达1000℃的温度下加热期间产生工作物质的蒸汽，使金属粉末钯和通过渗入体系进入坩埚的氟气进行反应。在热阴极发射电子的作用下在源气室中的工作物质蒸汽中产生离子，将它们抽出并通过离子-光学系统的电极形成离子束。在通过泵出分离室的过程中，在静磁场中按同位素的质量(Pd-102、Pd-104、Pd-105、Pd-106、Pd-108和Pd-110)分离钯同位素的离子束，在此磁场中聚束，并被相关的接受器俘获。
使用离子源在电磁分离器中分离钯同位素的已知方法的缺点在于技术结果无法令人满意，因为俘获的同位素的富集度(enrichment)低，这是由于同位素束对于剩余气体(主要是氟气)的分子的散射，不与金属钯反应。除此之外，在源坩埚和分离室中附加参数(氟气压)对聚集方式的选择变得相当复杂。
已知方法的其它缺点如下：
-必需使用耐氟腐蚀的特殊结构的材料；
-要采取特殊安全的保护措施，该措施在工业制造条件下是一个复杂的问题。
本发明的技术结果是提高被分离的钯同位素的富集度。
所述目的是通过使用金属钯作为工作物质达到的。这种工作物质不吸湿，与结构材料略微反应，并且在1500-1700℃的温度范围内能产生足以保持稳定电弧放电的压力蒸汽(pressure vapors)。使用金属钯(粉末、海绵、锭块等形式)作为工作物质，在制造条件下使离子束很好地聚束并提高被分离的钯同位素的富集度。
为了说明本发明，下面举出一个在使用离子源的电磁分离器中分离钯同位素方法的实例。使用工业上的电磁分离器“SU-20”(由俄罗斯工业联合企业“Electrohimpribor”制造)的一个分离室来进行试验。将海绵状金属钯的称重部分放在与离子源的气体放电室结合的石墨坩埚中。在分离器的分离室中安装好离子源和六盒接受器后，用真空泵抽空分离室达压力为(1-2)×10-3Pa，并且用高达33-35 kV的电压对离子源作高压处理。
为了在离子源的气体放电室中获得电子束，对阴极块施加电压应确保：灯丝电流为70-80A，灯丝和热阴极之间的电压为0.8-1.0kV，发射电流为0.5-0.6A。在电弧放电电流为0.5-1.5A并且放电电压为150-350V时，在坩埚加热器的功率为2500-4000W时对所形成的工作物质的蒸汽进行电离。
所形成的钯离子在离子-光学系统的帮助下通过气体放电室缝隙被抽出，成形为离子束，该离子束在加速电压和该室中2600奥斯特静磁场的作用下按离子的质量分成六股同位素离子束。这些同位素束由磁场聚束到安置有接受器盒入口的焦平面上。
聚集后，将接受器从分离室中取出，采用阳极浸泡法从盒中取出同位素，分析所得富含同位素的溶液的富集度，并加工成最终产品。
在电磁分离器“SU-20”上在实验-工业分离过程中获得下述同位素：
-富集度为85.4-92.9％的同位素Pd-102-3g；
-富集度为96.6-98.4％的同位素Pd-104-34g；
-富集度为98.4-99.1％的同位素Pd-105-65g；
-富集度为99.1-99.5％的同位素Pd-106-82g；
-富集度为99.4-99.6％的同位素Pd-108-86g；
-富集度为99.2-99.5％的同位素Pd-110-35g。
上表说明了按所要求的技术方案分离钯同位素方法获得的基本参数。
与已有的方法相比，所提出的在使用离子源的电磁分离器中分离钯同位素的方法在所取得的技术和经济效果上都是非常显著的。在实践中使用所要求的技术方案能将所述方法有效地用于工业上电磁分离钯同位素，并获得具有较高富集度的同位素：Pd-102、Pd-104、Pd-105、Pd-106、Pd-108和Pd-110。取消了氟化过程可以在工作时无需使用由于氟气而需采用的复杂的安全措施，这样就改善了工作人员的工作条件。
| 序号 | 基本参数 | 所要求的技术方案 |
| 1． | 源 | 没有渗入体系 |
| 2． | 工作物质 | 金属Pd |
| 3． | 电弧放电电流，A | 0.5-1.5 |
| 4． | 电弧放电电压，V | 150-350 |
| 5． | 坩埚加热器功率，W | 2500-4000 |
| 6． | 在分离室中的压力，Pa | (1-2)×10-3 |
| 7． | 在坩埚中装载的Pd,g | 15-20 |
| 8． | 源的平均操作时间，小时 | 25-30 |
| 9． | 在接受器上的离子电流，mA | 15-25 |
Claims (1)
1．一种在使用离子源的电磁分离器中分离钯同位素的方法，它包括将工作物质放在与气体放电室结合的离子源的石墨坩埚中，加热工作物质成为蒸汽状态，在从热阴极发射出电子的作用下在离子源的气体放电室中电离工作物质的蒸汽，通过离子-光学系统的电极形成离子束，在磁场中分离和聚束同位素离子束，用接受盒俘获离子，其特征在于使用金属钯作为工作物质，并且加热坩埚和气体放电室的温度保持在1500-1700℃。
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