DE1939310C - Verfahren und Vorrichtung zur fotochemischen Trennung einer gasförmigen Isotopenmischung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Ver- setzung wieder abgeführt werden. Beim erfindungsge-

fahren zur fotochemisch^ Trennung einer gas- maßen Verfahren wird das flüssige Trögermedium vor-

förmigen Isotopenmischung, insbesondere einer Queck- teilhafterweise in regelbarer Menge im Kreislauf ge-

sjlberisotopenmisebung, durch Bestrahlung mit einer führt. Als flüssiges Trägermedium ist jeder Stoff ge-

monoisotopischen Entladungslampe und Umsetzung S eignet, der eine nur geringe Oxydationsfähigkeit auf»

der angeregten Atome der Isotopenmischung mit.einem weist und mit dem Element, das in Form verschiedener

gasförmigen Reagenz, insbesondere mit Wasserdampf Isotopen vorliegt, nicht reagiert,

und Butadien oder mit Sauerstoff und Butadien. Die Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine mit

Erfindung betrifft weiterhin eine Isotopentrennvor- einer monoisotopischen Entladungslampe ausgerüstete

richtung zur Ausführung dieses Verfahrens. »o Isotopentrennvorrichtiing, die erfindungsgemäß da-

Aus der USA.-Patenischrift 2 713 025 ist ein Ver- durch gekennzeichnet ist, daß die Entladungslampe fahren zur fotochemischen Abtrennung eines bestimm- mittels Halterungen in einer in Form eines stehenden, ten Quecksilberisotops bekannt, wobei das Queck- oben und unten verschlossenen Zylinders ausgebildeten silber in Gegenwart von Wasser verdampft, darauf das Reaktionskammer senkrecht angeordnet ist, und die Gemisch von Quecksilberisotopen mit einer Entladungs- 15 Reaktionskammer mit einem oberen Einlaßstutzen lampe bestrahlt wird, welche nur die Anregungs- und einem unteren Auslaßstutzen für das flüssige strahlung de^ gewünschten Isotops abgibt (mono- Trägermedium und zwei seitlichen Rohranschlüsscn isotopische Entladungslampe), so daß selektiv dieses für die Einführung und Abführung der Isotopenisotop angeregt wird, und die Auslösung einer ehe- mischung und des Reagenzes versehen sowie auf ihrer mischen Reaktion zwischen diesem Isotop und dem in ao ganzen Länge nut einer Induktionsspule umwunden dem Gemisch enthaltenen Wasserdampf ermöglicht ist. In weiterer Ausgestaltung kann hei der erhndunuswird. Vorzugsweise wird eine Strahlung mit der Wellen- gemäßen Isotopentrennvorrichtung irn oberen Drittel länge 2537 A. welche dem Isotop l')8 des Quecksilbers der Reaktionskammer eine mit Durchlaßöffnungen entspricht, benutzt. versehene Querj latte angeordnet sein. Außerdem kann

Hei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens »5 bei der Isotopentrennvorrichtung gemäß einem weite ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile, >'or allem ren Merkmal der Erfindung die Reaktionsltamnier der einer geringen Stundenleistung, welcher die Wirt- mittels des cheren Emlaßstutzcns und des unteren Schädlichkeit c.-s Verfahrens unmittelbar beeinflußt, Auslaßstutzens mit einer Ringleilung. in welcher sich Zur Behebung dieses Nachteil· ist es bereits bekannt. ein Kühler, eine Förderpumpe und ein Pufferbehälter dein paslormigen Reagenz, das heißt dem mit Wasser- 30 befinden, verbunden sein. Die in der erfindungsgfdampf versetzten Isotop.'ngcmi' -h ein /iisatzmittel, mäßen Isoiopentrennvorrichtung verwendete f ntlawie Sauerstoff, C'hlorwasserstoffsäure und insbesondere dungslampe besitzt einen für Lichtstrahlungen Jer Butadien (C₁H₈) oder bestimmte Kombinationen Wellenlänge von 2537 Λ durchlässigen Kolben oder dieser Verbindungen in pcemgetcn Mengcnanteilen zu- ein Rohr mit gleichen Eigenschaften
zusetzen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch Um- 35 Weitere Eigenschaften und Vorteile der erfindungssetzung des selektiv angeregten Isotops mit dem Gas- gemäßen Isotopentrenn.orricntung ergeben sich aus gemisch gebildete Quecksilberverbindung sich im der folgenden Beschreibung einer crfindunpsgemäßen wesentlichen an den Wänden der Kammer, wo die Ausführungsform, die sich auf die beigefügte, die Vorchemische Reaktion erfolgt, abscheidet und unter dem richtung schematisch und teilweise im Schnitt zeigende Einfluß des Lichts rasch zersetzt. Diese fotochemische 40 Zeichnung bezieht.

Zersetzung hat wiederum eine begrenzte Ausbeute an Wie aus dieser figur ersichtlich, besitzt die Iso-

dem gewählten Quccksilherisotop zur Folge. Schließ- topentrcnnvorrichtung im wesentlichen eine Reak-

lich hat sah auch gezeigt, daß Nebenreaktionen an den tionskammer 1 in Form eines stehenden Zylinders. An

Kammerwänden ablaufen, welche zur Bildung einer ihrem oberen und unteren Ende ist die Kammer 1

Verbindung des natürlichen Quecksilbers beitragen 45 mit zwei Halterungen 2 und 3 versehen, zwischen denen

und infolgedessen die Reinheit des aufgefangenen Iso- in der Achse der Kammer 1 eine Entladungslampe 4

tops herabsetzen eingesetzt ist. deren durchsichtiges Rohr 5 aus Gias

Die Erfindung bezweckt nun ein kontinuierliches Ver- besteht. Außerhalb der Kammer 1 ist eine Induktions-

fahren zur fotochemischen Trennung, welches die spule 6 angeordnet, die mit einem (nicht gezeigten)

obengenannten Nachteile weitestgehend ausschaltet 5° Stromerzeuger verbunden ist, der einen durch die

und insbesondere die kontinuierliche Produktion Induktionsspule gehenden Hochfrequenzstrom erzeugt,

eines bestimmten Isotops eines Elements, insbesondere Im Inneren besitzt die Kammer 1 eine in der Nähe

eines Quecksilber-Isotops ermöglicht, sowie eine zur ihres oberen Endes angeordnete Querpiatte 7, die cmc

Ausführung dieses Verfahrens geeignete Isotopen- Reihe von Durchlaßöffnungen 8 besitzt. In dem zwi-

trennvorrichtung 55 sehen dieser Querplatte 7 und der oberen Endwand der

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur foto- Kammer 1 liegenden Raum befindet sich der Einlaßehemischen Trennung einer gasförmigen Isotopen- stutzen 9 einer Ringleitung 10, deren anderes Ende am mischung, insbesondere einer Quecksilberisotopen- Auslaßstutzenil am Boden der Kammer 1 angemischung, durch Bestrahlung mit einer monoisoto· schlossen ist. Diese Ringleitung 10, die für den Kreispischen Entladungslampe und Umsetzung der enge· ^6o lauf eines flüssigen Tragermediums mit weiter unten regten Atome der Isoiopenmischung mit einem gas· angegebenen Eigenschaften bestimmt ist, verläuft durch förmigen Reagenz, insbesondere mit Wasserdampf und einen Kühler 12, und ist an eine Förderpumpe 13 und Butadien oder mit Sauerstoff und Butadien, erfindungs- einen Pufferbehalter 14 angeschlossen, die beide eine gemäß dadurch gelöst, daß die Isotopenmischung und Regelung der Durchflußmenge des flüssigen Mediums das Reagenz in cm um die Entladungslampe von oben *S ermöglichen. Schließlich besitzt die Vorrichtung noch nach unten strömendes flüssiges Trägermedium, wel- zwei seitlich in der Kammer 1 mündende Rohrenehe» insbesondere aus Wasser und/oder Äthylenglykol Schlüsse 13 und 16, die beliebig zur Zuführung oder besteht, eingeführt und nach mindestens teilweiser Um- Abführung eines Ciasgemisches dienen, das einerseits

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Die erfmdungsgemiiße Vorrichtung Kann nicht nur in der beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, sondern insbesondere auch in Form einer großen Zahl solcher Vorrichtungen, die hintereinander 5 oder parallel geschaltet sind, um Produktinnsanlagen mit hoher Leistung zu erstellen. Schließlich ist Usonders darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgeinä'ße Vorrichtung nicht nur zur selektiven Abtrennung eines

lus einer Isotopenmischung, aus der man ein be-Itimmtes Isotop abtrennen möchte, und andererseits lus einem Reagenz besteht, das chemisch mit diesem Isotop reagieren kann.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist besonders gelignet zur Abtrennung eines Quecksilberisotops aus
liner Quecksilberisotopenmischung. Zu diesem Zweck
irbeitet die Vorrichtung wie folgt: Durch die Ringleitung 10 strömt kontinuierlich ein flüssiges Träger- ^.., , ._,-,

medium in Richtung des Pfeils 17. Dieses Medium tritt io Bestrahlung jeder Verbindung und jedes Elements jtunächst durch den Einlaßstutzen 9 in die Reaktions- nutzt werden kann, das ein gewinnbares und von kammer I ein, strömt dann durch die Diirchlaßöffnun·
gen 8 der Querplatte 7 und kommt anschließend in
Berührung mit dem Rohr 5 der Entladungslampe 4,
tievor sie zum Auslaßstutzenende 11 der Ringleitung 10 i₅
gelangt. Das Trägermedium wird durch den Kühler 12
gekühlt, wobei die Förderpumpe 13 und der Pufferbehälter 14 die Regelung und Steuerung der Diirchflußmenge gewährleisten. Das Tr??ermedium besteht
beispielsweise aus Wasser, Äthylenglykol oder einem ₂o
Gemisch dieser Verbindungen. Die Entladungslampe4
ist eine monoisotopische Quecksilberdampflampe, deren Entladung durch das von der Spule 6 erzeugte
Hochfrequenzfeld bewirkt wird. Die ausgesandte
Lichtstrahlung mit einer Wellenlänge von 2537 A er- 25
möglicht die Anregung eines Quecksilberisotops.
Dieses Quecksilber wird in Dampfzustand durch die
Rohranschlüsse 15 oder 16 in die Kammer 1 eingeführt,
und das angeregte Isotop gibt mit dem dem Quecksilber zugemischten gasförmigen Reagenz ein Reak- 30
tionsprodukt, welches die Neigung zeigt, sich an den
Wänden der Kammer und der Entladungslampe abzuscheiden. Die gasförmige Mischung tritt durch den
anderen Rohranschluß 16 oder 15 aus. Vorteilhafterweise besteht das gasförmige Reagenz aus verdampftem 35
Wa ser und Butadien oder aus Sauerstoff und Butadien Die gebildete Quecksilberverbindung wird in dem
' Trägermedium gelöst, aus dem sie abgetrennt wird.

Die so ausgebildete Isotopentrennvorrichtung ermöglicht infolge ihres kontinuierlichen Betriebs die Vermeidung der ciwähntcn, bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Nachteile. Das dauernd durch die Reaktionskammer strömende flüssige Trägermedium ermöglicht gleichzeitig die Abführung der durch die chemische Reaktion mit dem gasförmigen Reagenz gebildeten Quecksilberverbindung, indem die Wände der Kammer und der Entladungslampe dauernd gespült werden, sowie eine wirksame Kühlung der Lampe. Diese Ausbildung vermeidet insbesondere d,t fotochemische Zersetzung der Quecksilberverbindung, da diese sofort nach ihrer Entstehung abgeführt wird. Außerdem ist zu bemerken, daß die beschriebene Vorrichtung in einem großen Druckbereich benutzt werden kann, wobei man jedoch einen Kompromiß zwischen niedrigen Drücken, wo die Trennung wirksam, jedoch die Menge des aufgefangenen Quecksilberisotops gering ist, und hohen Drucken, wo die Trennung weniger gut, jedoch die Menge an Isotop größer ist, schließen muß. Außerdem verbreitert sich bei hohen Drücken der Absorptionsbereich, was keine selektive Anregung mehr ermöglicht.

Quecksilberisotops, sondern auch zur fotochemischcn Bestrahlung jeder Verbindung und jedes Elements benutzt werden kann, das ein gewinnbares und von einem geeigneten Medium mitführbares Produkt liefert.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich.>* Verfahren zur fotochemischen Trennung eine gasförmigen Isotopenmischung, insbesondere einer Quecksiiberisotopenmischung. durch Bestrahlung mit einer mono· isotopischen Ϊ ntladiingslampe und Umsetzung der angeregten Atome der Isotopenmischung mit einem gasförmigen Reagenz, insbesondere mit Wasserdampf und Butadien oder mit Sauerstoff und Butadien, dadurch gekennzeichnet, daß die Isotopenmischung und das Reagenz in ein um die Entladungslampe von oben nach unten strömendes llüssiges Trägermedium, welches insbesondere aus Wasser und oder Äthylenglykol besteht, eingeführt und nach mindestens teilweiscr Umsetzung wieder abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Trägermedium in regelbarer Menge im Kreislauf geführt wird.

3. Isotopentrennvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, ausgerüstet mit einer monoisotopisehen Entladungslampe.dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampe (4) mittels Halterungen (2. 3) in einer in Form eines stehenden, oben und unten verschlossenen Zylinders ausgebildeten Reaktionskammer (1) senkrecht angeordnet ist, und die Reaktionskammer (1) mit einem oberen Einlaßstutzen (9) und einem unteren Auslaßstutzen (11) für das flüssige Trägermedium und zwei seitlichen Rohranschlüssen (15, 16) für die Einführung und Abführung der Isotopenmischung und des Reagenzes versehen sowie auf ihrer ganzen Länge mit einer Induktionsspule (6) umwunden ist.

4. Isotopentrennvorricht-jng nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Drittel der Reaktinnskammer (1) eine mit Durchlaßöffnungen (8) versehene Querplatte (7) angeordnet ist.

5. Isotopentrennvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (1) vermittels des oberen Eintaßstutzens(9) und des unteren Auslaßstutzens (11) mit einer Ringleitung (10), in welcher sich ein Kühler (12), eine Förderpumpe (13) und ein Pufferbehälter (14) befinden, verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen