DE2150232A1 - Verfahren zur Isotopentrennung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Isotopentrennung nach Patent ...........
• (Zusatz zur Patentanmeldung P 19 59 767.2) ========================================== Gegenstand der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zur Trennung von Isotopen, bei dem mit der betreffenden Atomsorte Moleküle hergestellt werden, die ein Molekülgas bilden und für ein Isotop eine Absorptionslinie (Rotations-Schwingungs-Linie) besitzen, die einer Emissionslinie eines Lasers entspricht, wobei sich das Uranatom an der Schwingung des Moleküls beteiligt, und bei dem durch Zuführung einer oder mehrerer Reaktionspartner ein Reaktionsgemisch hergestellt sowie mit Hilfe eines Lasers bestrahlt wird und bei dem nach chemischer Umwandlung der absorbierenden Moleküle die Reaktionsprodukte auf bekannte Weise, z.B. durch fraktionierte Kondensation, getrennt werden.
• Es hat sich nun herausgestellt, daß sich bei Verwendung des bereits in der Beschreibung der Hauptanmeldung erwähnten Moleküles UF6 der Isotopen 235U und 238U als Molekülgas für die isotopenspezifische Anregung in Verbindung mit einem CO-Laser zur Bestrahlung des Reaktionsgemisches ein für die in der Hauptanmeldung vorgeschlagene Isotopentrennung besonders günstiges Verfahren ergibt, das sich u.a. durch einen überraschend großen Trenneffekt auszeichnet, der sich vorteilhaft auf die Wirtschaftlichkeit des Isotopen-Trennverfahrens auswirkt.
• Anstelle des CO-Lasers kann erfindungsgemäß auch ein C02-Laser eingesetzt werden, bei dem als Sauerstoff das Isotop 18o Verwendung findet. Andererseits ist es jedoch auch möglich, den CO-Laser durch einen NO-Laser oder durch einen CN-Laser zu ersetzen.
• Des weiteren hat sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen, vor Einstrahlung des Laserlichtes das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur zu bringen, bei der gerade die chemische Umwandlung beginnt. Es ist auch möglich, die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches derart zu wählen, daß dieser "Schwellwert der Temperatur, bei der die chemische Umwandlung beginnt, bei oder gar unterhalb der Zimmertemperatur liegt.
• Bei dem gemäß vorliegender Erfindung weiter ausgebildeten Isotopen-Trennverfahren nach dem Patent ..... (Patentanmeldung P 19 59 767.2) wird somit als Nolekülgas UF6 verwendet. Dabei wird selektiv in eine Linie eingestrahlt, die zu einer Rotations-Schwingungs-Bande entweder von 235#6 oder von 238UF6 gehört. Beide Möglichkeiten sind gegeben. Je nachdem ob Natururan angereichert oder abgereichert und im letzteren Fall das über ein Reaktionsprodukt zu gewinnende 235U verwendet werden soll, wird von der einen oder anderen Möglichkeit Gebrauch gemacht.
• Besonders geeignete Laserlinien finden sich auf verschiedenen Kombinationsfrquenzen mit derv 3-Schwingungs-Bande des UF6, insbesondere im Bereich der Banden Bande Wellenzahl Laser 3 v 3 (1869 cm 1) CO, CN 2 V 3 + V2 (1808 cm~1) CO 2 2 +V3 (1684 cm 1) CO, NO w 2 +V3 (1159 cm~1) C 180 Die jeweils zur selektiven Einstrahlung geeigneten Laser sind in der rechten Spalte der vorstehenden Tabelle angegeben. Wegen der höheren Quantenenergie gegenüber dem mit dem Isotop 180 arbeitenden C9#Laser und des geringeren technischen Aufwandes dürfte im allgemeinen die Isotopentrennung von Uran unter Verwendung des CO-Lasers am günstigsten sein.
• Wie bereits erwähnt wurde, ist es vorteilhaft, die Temperatur in dem Reaktionsgemisch so zu wählen, daß ohne Lasereinstrahlung gerade noch keine merkliche Umsetzung stattfindet, wobei die Temperatur dieses Schwellwertes auch unter der Zimmertemperatur liegen kann. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nämlich proportional einem Faktor exp(-E/kT), worin E in bestimmter Definition die Aktivierungsenergie darstellt. Diese vermindert sich bei Anregung geeigneter Molekülschwingungen um die Anregungsenergie A E. Im Exponenten steht dann E -d E anstelle von E, d.h., daß die Reaktionsgeschwindigkeit um den Faktor F = exp (+# E/kT) erhöht wird. Für Zimmertemperatur und A #E = 0,116 eV (C02-Laser) ergibt sich F = 108; dieser Faktor steigt mit sinkender Temperatur.
• Eine bei Zimmertemperatur einsetzende Reaktion wird somit durch die Laserstrahlung im Fall einer Anregung aller betrachteten Moleküle um den Faktor 108 verstärkt.
• Das Arbeiten bei Zimmertemperatur hat des weiteren den Vorteil, daß sich diese mit verhältnismäßig geringem Aufwand einstellen und aufrechterhalten läßt.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Trennung von Isotopen, insbesondere 235U und 238U bei dem mit der betreffenden Atomsorte Moleküle hergestellt werden, die ein Moleküle gas bilden und für ein Isotop eine Absorptionslinie (Rotations-Schwingungs-Linie) besitzen, die einer Emissionslinie eines Lasers entspricht, wobei sich das Uranatom an der Schwingung des Moleküls beteiligt, und bei dem durch Zuführung einer oder mehrerer Reaktionspartner ein Reaktionsgemisch hergestellt sowie mit Hilfe eines Lasers bestrahlt wird und bei dem nach chemischer Umwandlung der absorbierenden Moleküle die Reaktionsprodukte auf bekannte Weise, z.B. durch fraktionierte Kondensation, getrennt werden, nach Patent ..... (Patentanmeldung P 19 59 767.2), dadurch gekennzeichnet, daß als Molekülgas für die isotopenspezifische Anregung UF6 und als Laser ein CO-Laser verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des CO-Lasers ein C02-Laser verwendet wird, bei dem als Sauerstoff das Isotop 18o Verwendung findet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des CO-Lasers ein NO-Laser verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des CO-Lasers ein CN-Laser verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einstrahlung des Laserlichtes das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur gebracht wird, bei der gerade die chemische Umwandlung beginnt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches derart gewählt wird, daß die chemische Umwandlung bereits bei oder unterhalb der Zimmertemperatur beginnt.