DE2423945C3 - Verfahren zur Trennung von gasförmigen Stoffgemischen - Google Patents

Description

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Die Laserlinien hängen dabei von der Isotopeimisam- zeigt die in den interessierenden Bereichen liegenden

mensetzung des CO ab, d.h. ihre Lage kann durch Laserlinien bzw. deren Wellenlängen in μιη in

entsprechende Wahl dieser Isotopenzusammensetzung Abhängigkeit der Kombination der Kohlenstoff- und

beeinflußt und eingestellt werden. Die folgende Tabelle Sauerstoffisotope.

Isotopenkombination	Weüsnlange in um
121-16,,	5,304
12c17o	5,3009 5,304 5,3100
12c18o	5,2976 5,3086 5,3031
13(16()	5,2982 5,3091
13c-17o	5,3034 5,2976 5,3077
13c-18o	5,2985 5,3044
14(16o	5,2984 5,3088

Es ist anzunehmen, daß auch bei anderen zu j» Figur) auftriit. Für die dort gewünschten Trennvorgäntrennenden Stoff- bzw. Isotopengemischen ein ahn!·.- ge gelten dann praktisch die glichen, hier am Beispiel eher wellenlängenabhängiger Absorptionsverlauf (siehe von UF_b gezeigten Gesichtspunkte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Trennung von gasförmigen Stoffgemischen unter Verwendung von Laserstrahlen zur Ermöglichung einer gezielten chemischen Reaktion eines Gemischanteiles mit einem Reaktionspartner, bei dem die Moleküle des abzutrennenden Stoffes in üblicher Weise durch schmalbandige Lichtquellen angeregt werden und die zur Ermöglichung der chemischen Reaktion benötigte Restenergie lediglich dem anderen Reaktionspartner gezielt zugeführt wird, nach Patent 23 24 779, dadurch gekennzeichnet, daß im FaHe eines Isotopengemisches von 235 UFe und 238 UFe entweder zur Anregung des 235 UFe ein CO-Laser einstellbarer Isotopenzusammensetzung mit Laserlinien der Wellenlängen Λ = 5315 μτη, vorzugsweise λ = 5,304 μπι sowie λ = 5308 μπι oder zur Anregung des 238 UF₆ Laserlinien der Wellenlänge A = 5389 μπι und λ = 5,400 μπι verwendet werden.

   Die vorliegende Erfindung betrifft entsprechend dem Hauptpatent ein Verfahren zur Trennung von gasförmigen Stoffgemischen unter Verwendung von Laserstrahlen zur Ermöglichung einer gezielten chemischen Reaktion eines Gemischanteiles mit einem Reaktionspartner, wobei die Moleküle des abzutrennenden Stoffes in üblicher Weise durch schmalbandige Lichtquellen angeregt werden und die zur Ermöglichung der chemischen Reaktion benötigte Restenergie lediglich dem anderen Reaktionspartner gezielt zugeführt wird. Im Zuge der praktischen Durchführung dieses Verfahrens stellte sich die Aufgabe, die Anwendbarkeit eines CO-Lasers im Hinblick auf die von diesen ausgehenden Laserlinien weiter zu entwickeln. Dabei wurde erfindungsgemäß gefunden, daß im Falle eines Isotopengemisches von 235 UFe und 238 UF_t entweder zur Anregung des 235 UFb ein CO-Laser einstellbarer Isotopenzusammensetzung mit Laserlinien der Wellenlängen λ — 5,315 μπι vorzugsweise λ = 5,304 μπι sowie λ = 5,308 μπι oder zur Anregung des 238 UFe Laserlinien der Wellenlänge λ = 5,389 und λ = 5,400 μπι verwendet werden. Es findet somit entweder nur eine Anregung des 235 UF₆ oder eine Anregung des 238 UF₆ statt, beide können im Sinne des Hauptpatentes zur Isotopentrennung bzw. Anreicherung des einen Isotopes verwertet werden.

   Die Untersuchungen am UFe, als Ausgangsmaterial für die Isotopentrennung, haben ergeben, daß die einzelnen Schwingungs-Rotations-Linien weitgehend verschmelzen und ein breites Absorptionsband zeigen. In diesem Falle ist eine selektive Absorption einer Laserlinie nur dann möglich, wenn das Absorptionsband wenigstens zu einer Seite hin steil abfällt und die beiden Bänder der Isotopenverbindungen 235 UFe und 238 UF₆ um einen genügend großen Betrag infolge des

   ι ο Isotopieffektes gegeneinander verschoben sind.

   Diese Verschiebung ist in der Figur, die die Absorption der CO-Laserlinien durch 235 UFe und 238UF₆ zeigt, dargestellt Auf der Abszisse ist die Wellenlänge λ in μπι und auf der Ordinate der

   ι^r) Extinktionskoeffizient ε aufgetragen, der eine Stoffkonstante darstellt und für eine gegebene Substanz und bei konstantem Druck praktisch nur von der Wellenlänge des Lichtes abhängt Ein Blick auf die Figur zeigt, daß dieser Extinktionskoefäzient für die beiden Uranisotope auf eine bestimmte Laserlinie bezogen unterschiedliche Werte aufweist. Dies bedeutet, daß durch die Einstrahlung dieser Linie die beiden Uranisotope zu unterschiedlichen Teilen angeregt werden. Ideal wäre es dabei, wenn das eine Uranisotop überhaupt nicht angeregt

   -'"> werden würde, dann wäre jedoch die Zahl der erzielten chemischen Reaktionen und damit die Ausbeute äußerst gering. Dies wäre beispielsweise der Fall bei Wellenlängen unter 5,30 μπι. Das Verhältnis der beiden Extinktionskoeffizienten für die Uranisotope kann dabei als

   κι Trennfaktor für eine solche erfindungsgemäße Isotopentrennstufe bezeichnet werden. Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst guten Ausbeute aber auch eines möglichst guten Trennfaktors wurde nun gefunden, daß für die Anregung des 235 UF₆ Laserlinien der Wellen-

   r> längen λ 5315 μπι, vorzugsweise 5304 μπι sowie 5,308 μπι besonders gut geeignet sind. Wie bereits erwähnt, haben die Linien mit einer Wellenlänge kleiner als 5,304 μιτι einen größeren Trennfaktor, zeigen aber eine kleinere Absorption, oberhalb von 5,304 μπι ist die

   κι Absorption größer, der Trenneffekt aber kleiner.

   In der nachstehenden Tabelle sind eine Reihe geeigneter Laserlinien-Wellenlängen mit ihren zugehörigen Extinktionskoeffizienten für die beiden Uranisotope sowie der entsprechende Trennfaktor zusammenge-ί stellt. Mit ( + ) sind dabei jene Trennfaktoren bezeichnet, die sich auf die 235 U-Abtrennung beziehen, die mit (—) bezeichneten Trennfaktoren geben die Werte für die 238 U-Abtrennung an.

   Wellenlänge «· 235 j 238 Trcnnliiklor gemessen ν 235 (|im) (K) ⁷Torr 'cm ') (K) ⁷Torr 'cm ') ί 23Χ 5,304 1,97 0,43 4,6 + 5,315 8,1 5,2 1,56 + 5,325 12,5 10,6 1,18 + 5,339 16,2 15,4 1,05 + 5,343 5,355 11,5 13,4 1,17 5,3(ö 8,3 10,2 1,23 - 5.."> /6 5,0 6,2 1,24 ■- 5.38^l> 2,1 .4 1,62 v40() 0.59 1,4 2.37