DE2806162C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Uranisotopverbindungen mit Hilfe eines Infrarotlasers.

Die Isotopentrennung mit Lasern hat den Vorteil, daß der Trennungskoeffizient im allgemeinen sehr hoch ist und die Trennkosten daher gesenkt werden können. Die Laser-Isotopentrennung eignet sich insbesondere für solche Fälle, bei denen Isotopen mit einem sehr kleinen Molekulargewichtsverhältnis getrennt werden sollen. Dies trifft z. B. für die Trennung von Uranisotopen mit dem Ziel der Anreicherung von ²³⁵U zu.

Bekanntlich liegt das Molekulargewicht der Uranisotopen sehr nahe, so daß bisher mehrstufige Verfahren angewandt wurden, z. B. das Diffusions- oder Zentrifugenverfahren, die einen beträchtlich höheren Kostenaufwand erfordern.

Die photochemische Isotopentrennung kann je nach der verwendeten Wellenlänge, d. h. sichtbares Licht oder Infrarotlicht, unterteilt werden. Es ist auch bekannt, daß sich Laser aufgrund ihrer monochromatischen Strahlung und hohen Intensität als Lichtquellen eignen. Erfolgt die Trennung mit einem Laserstrahl im sichtbaren Bereich, so beträgt die Isotopenverschiebung der zu absorbierenden Wellenlänge, d. h. die Wellenlängendifferenz zwischen den Absorptionen der jeweiligen Uranisotopen im Metalldampf, nur 0,08 Å bei 5915,4 Å und die Ausgangsleistung der verfügbaren Laser ist nur sehr klein. Außerdem ist die Energieübertragung von der selektiv angeregten Isotopverbindung zu der anderen Isotopverbindung relativ groß, da das angeregte Energieniveau der Isotopverbindung relativ hoch liegt.

Wenn andererseits gasförmiges Uranhexafluorid mit einem Infrarot- Laserstrahl selektiv angeregt wird, beträgt die Isotopverschiebung z. B. für den ν₃-Schwingungszustand 0,65 cm^-1 bei 625,5 cm^-1. Dies ist etwa das 100-fache des mit sichtbarem Licht erzielbaren Wertes, so daß die Uranisotopverbindungen relativ einfach voneinander getrennt werden können. Darüberhinaus kann ein Laser mit großer Ausgangsleistung verwendet werden. Da die Lichtenergie der Infrarotstrahlung im allgemeinen einige Kilo-Kalorien/Mol beträgt, was im Vergleich zu den für gewöhnliche chemische Reaktionen erforderlichen einigen zehn Kilo-Kalorien/Mol sehr wenig ist, muß jedoch die Reaktion, über die die Trennung der selektiv angeregten Moleküle von den anderen erfolgen soll, sorgfältig ausgewählt werden.

Bisher wurden die gasförmigen Isotopmoleküle üblicherweise mit einem Gas vermischt, das mit ihnen reagierte. In diesem Fall ist es jedoch unmöglich, eine direkte und/oder indirekte Energieübertragung von den angeregten auf die nicht angeregten Moleküle aufgrund der Zusammenstöße der Gasmoleküle zu vermeiden. Es kommt daher zu einem Abbau der Anregungsenergie der selektiv angeregten Moleküle. Um daher eine Energieableitung von den selektiv angeregten Molekülen auf nicht angeregte Moleküle zu vermeiden, erfolgt die Trennung der selektiv angeregten Moleküle von den anderen vorzugsweise mit relativ niedriger Energie.

Das Gasphasen-Infrarotspektrum von Uranhexafluorid zeigt aufgrund der relativ hohen Temperatur und der Molekülrotation eine breite Absorptionsbande, die eine klare Unterscheidung der Isotopen erschwert. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Probe vorzugsweise abgekühlt und verfestigt, so daß das Isotopenmolekül im Grundzustand vorliegt. Hierdurch gelingt es außerdem, die Spektralintensität der Infrarotabsorption zu erhöhen und die direkte Energieübertragung von den angeregten auf die nicht angeregten Moleküle zu verringern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vorzugsweise kontinuierlichen Trennen von Uranisotopen unter Verwendung von Infrarotstrahlung bereitzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Trennen von Uranisotopverbindungen, bei dem man ein Gemisch aus Uranisotopverbindungen mit einem inerten, für Infrarotstrahlung durchlässigen Gas verdünnt, das verdünnte Gemisch auf einer gekühlten Platte verfestigt, die bei ausreichend niedriger Temperatur gehalten wird, um zumindest das Inertgas zu verfestigen und die Isotopenmoleküle einzufangen, das verfestigte Gemisch mit einem Infrarot-Laserstrahl bestrahlt und schließlich die gekühlte Platte erwärmt.

Im einzelnen wird ein gasförmiges Gemisch, das die anzureichernde Isotopverbindung enthält, mit einem Inertgas verdünnt. Das verdünnte Gasgemisch wird dann in eine unter vermindertem Druck stehende Kammer geleitet und gegen eine gekühlte Platte geblasen. Die Moleküle der Uranisotopverbindungen werden hierbei auf der Platte in einer Matrix aus Inertgasmolekülen eingeschlossen und mit Infrarotstrahlung bestrahlt, die einen Wellenlängenanteil enthält, der von der gewünschten Uranisotopverbindung absobiert wird. Durch die Bestrahlung werden die Moleküle der gewünschten Uranisotopverbindung in der Matrix auf der gekühlten Platte selektiv angeregt und wandern aufgrund der laserinduzierten Photomigration, die durch den in der Matrix herrschenden Temperaturgradienten etc. verursacht wird, in Richtung des Laserstrahles auf die Seite der gekühlten Platte. Nahe der Oberfläche der gekühlten Platte ist daher die Konzentration der selektiv angeregten Moleküle höher als in anderen Bereichen der Matrix, so daß sich eine Kristallschicht von angeregten Molekülen an der Oberfläche der gekühlten Platte ausbildet. Die gekühlte Platte wird verwendet, weil sich die Uranisotopverbindungen in der auf der Platte gebildeten kondensierten Matrix voneinander trennen und durch die verfestigten Gasmoleküle des Verdünnungsmittels homogen verteilt und fixiert werden. Eine direkte Energieübertragung von einer Isotopverbindung zur anderen wird daher vermieden, so daß eine selektive Anregung erfolgen kann. Da es zu keinen Wechselwirkungen zwischen den Isotopverbindungen kommt, ist außerdem die Infrarot-Absorptionsbande schärfer, so daß die Unterschiede leichter erkennbar und der Absorptionsgrad höher sind.

Die Moleküle des Verdünnungsgases und andere Moleküle mit Ausnahme der angeregten Moleküle können von der gekühlten Platte durch Sublimation unter geeigneten Bedingungen in die Kammer freigesetzt werden. Die auf der gekühlten Platte kondensierten Moleküle lassen sich auffangen, indem man das Kühlen der Platte unterbricht oder die Platte erwärmt, wobei zunächst das kondensierte Inertgas und nicht angeregte Isotopmoleküle und dann die angeregten Isotopmoleküle freigesetzt werden, die man auf geeignete Weise selektiv auffängt.

In einer alternativen Verfahrensweise, bei der die verwendete Laserstrahlung von der nicht anzureichernden Uranisotopverbindung absorbiert wird, kann man das anzureichernde Isotop dadurch gewinnen, daß man die bei der Sublimation von der gekühlten Platte in die Kammer zuerst freigesetzten Moleküle auffängt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand der Trennung von Uranhexafluorid, das leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden kann, mit dem Ziel der Anreicherung von ²³⁵U näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Chargenbetrieb, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Strömungssystem.

In Fig. 1 ist eine Kammer 10 von einer Wandlung 11, z. B. aus Edelstahl, umschlossen. In der Kammer 10 ist eine gekühlte Platte 12 in geeigneter Weise angeordnet. Die Platte 12 besteht aus einem Metall, z. B. Aluminium, Kupfer, Nickel oder Edelstahl, oder einem ionischen Kristall, z. B. Natriumfluorid oder Cäsiumjodid, und wird auf eine geeignete Weise auf niedrige Temperatur, z. B. -196°C oder darunter abgekühlt. Hinter der Platte 12 kann eine Heizeinrichtung 13 angeordnet sein. Die Kammer 10 weist eine Materialeinlaßöffnung 17 auf, durch die eine Düse 18 auf die Oberfläche der Platte 12 gerichtet ist. Ferner ist eine Materialauslaßöffnung 14 vorgesehen, die über eine Leitung 25 und ein Ventil 26 mit einer nicht gezeigten Vakuumpumpe verbunden ist. Die Leitung 25 weist eine Abzweigung 27 auf, die über ein Ventil 28 mit einer Kühlfalle 29 verbunden ist, welche mit einem Kühlmittel 30 gekühlt wird.

Die Kammer 10 weist ferner eine Lasereinlaßöffnung 15 auf, die mit einem geeigneten, für Laserlicht aus einem Laser 31 durchlässigen Material unter Bildung eines Fensters 16 dicht verschlossen ist. Die Stellung und Anordnung der gekühlten Platte 12 in der Kammer 10 wird so gewählt, daß die Plattenoberfläche der Düse 18 und der Laserstrahlung durch das Fenster 16 zugewandt ist.

Die Düse 18 ist über ein Ventil 19 mit einer Quelle 22 für das Inertgas-Verdünnungsmittel und einer Quelle 23 für die Uranisotopverbindungen verbunden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases bzw. der Isotopverbindungen wird durch die Ventile 20 und 21 so geregelt, daß die Isotopverbindungen um das 50- bis 1000-fache mit dem Inertgas verdünnt werden.

Im Betrieb wird die Kammer 10 durch Öffnen des Ventils 26, das mit der Vakuumpumpe verbunden ist, evakuiert und die Platte 12 wird bei einer Temperatur von -196°C oder darunter gehalten. Hierauf strömt man das Gemisch aus dem Inertgas und den Isotopverbindungen durch die Düse 18 gegen die gekühlte Platte 12, wobei eine feste Schicht 32 entsteht, die die Isotopverbindungen in einer Matrix aus Verdünnungsgasmolekülen enthält. Anschließend wird das Lasergerät 31 in Betrieb gesetzt.

Als Laser 31 für die selektive Anregung von ²³⁸UF₆ eignen sich Geräte, die Infrarotstrahlung erzeugen, deren spezifische Wellenzahl von der Art des als Verdünnungsmittel verwendeten Inertgases abhängt. Diese spezifische Wellenzahl beträgt 619,3 cm^-1 im Fall von Argon, 617,0 cm^-1 im Fall von Xenon und 618,4 cm^-1 im Fall von Kohlenmonoxid, wobei die Spektralbreite der Wellenzahl der Strahlung gleich oder kleiner als die Isotopenverschiebung sein soll. Die durch den Laser auf ²³⁸UF₆ übertragene Strahlungsenergie sollte etwa ein Drittel der latenten Wärme des anzuregenden Moleküls entsprechen und in diesem Fall sollte die Ausgangsleistung des Lasers ausreichen, Schwindungszustände des Uranhexafluorids anzuregen. Vorzugsweise wird die Uranisotopverbindung mit Xenon oder Argon auf das 100- bis 1000-fache verdünnt und gegen eine Platte aus Aluminium oder Kupfer geblasen, die bei -230°C oder niedriger Temperatur gehalten wird. Die entstehende feste Schicht wird mit Infrarot- Laserstrahlung von 617,0 cm^-1 im Falle von Xenon bzw. 619,3 cm^-1 im Falle von Argon bestrahlt. Die Wellenzahlbreite der Laserstrahlung beträgt 0,65 cm^-1 oder weniger. Diese spezifischen Wellenzahlen der Infrarotstrahlung entsprechen der ν₃-Schwingungs­ absorptionsbande von ²³⁸UF₆ in den jeweiligen Inertgasmatrices.

Das UF₆-Molekül hat bekanntlich vier Grundschwingungszustände, wobei der Isotopeneffekt in den Zuständen ν₃ und ν₄ beobachtet wird. Der Zustand ν₃ ergibt aufgrund der Massendifferenz zwischen den Isotopen eine größere Isotopenverschiebung der Infrarotabsorptionsbande als der Zustand ν₄. Vorzugsweise verwendet man daher einen Laser, der Infrarotstrahlung mit einer Frequenz erzeugt, die der ν₃-Bande des gewünschten Isotops entspricht. Gegebenenfalls kann man jedoch auch andere Kombinationsbanden verwenden, die die ν₃-Bande einschließen. Beispiele für derartige Kombinationsbanden sind ν₃ + ν₅ + , n₂ + ν₃ und ν₁ + ν₃, deren Absorptionskoeffizienten jedoch niedriger sind als die der ν₃-Bande.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das zu trennende gasförmige UF₆ aus der Quelle 23 mit Argon aus der Quelle 22 auf das 1000-fache verdünnt, worauf man das verdünnte Gemisch über das Ventil 19 und die Düse 18 gegen die gekühlte Platte 12 strömt. Die Platte 12 besteht aus Kupfer und wird bei -250°C oder darunter gehalten. Es bildet sich eine feste Schicht 32, die ²³⁵UF₆- und ²³⁸UF₆-Moleküle in einer Matrix aus Inertgasmolekülen enthält. Die feste Schicht wird mit einem Laserstrahl aus einem Laser 31 durch das Fenster 16 bestrahlt. Die Wellenzahl und die Wellenzahlbreite betragen 619,3 bzw. 0,5 cm^-1.

Bei der Bestrahlung mit Infrarot-Laserlicht nehmen die ²³⁸UF₆- Moleküle in der Matrix ausreichende Energie auf, um die Barriere der Argongasmoleküle, die die ²³⁸UF₆-Moleküle umgeben, zu überwinden. Da in der Matrix ein Temperaturgradient vom niedrigsten Wert auf der Seite, die mit der gekühlten Platte 12 in Berührung ist, zum höchsten Wert auf der Oberfläche der festen Schicht 32 vorliegt, wandern die ²³⁸UF₆-Moleküle aufgrund des von der Infrarotstrahlung übertragenen Photonenmoments auf die Seite der gekühlten Platte und bilden schließlich eine Molekülkristallschicht 33 aus ²³⁸UF₆ auf der Oberfläche der Platte 12.

Andererseits können Argongasmoleküle von der Oberfläche der festen Schicht 32 unter einem Dampfdruck, der der Schichttemperatur entspricht, absublimieren, so daß nicht angeregte ²³⁵UF₆- Moleküle, die von der umgebenden Argongasmolekülen eingeschlossen sind, ebenfalls aus der Schicht 32 in die Kammer 10 freigesetzt werden. Da die Verteilungskonzentration der nicht angeregten Isotopverbindung in der auf der gekühlten Platte 12 kondensierten Schicht 32 konstant bleibt, während die Konzentration der angeregten Isotopverbindung an der Oberfläche der Schicht 32 abnimmt, ist die Menge des durch Sublimation der Argongasmoleküle aus der Schicht 32 freigesetzten ²³⁸UF₆ sehr klein.

Die sublimierten Substanzen können durch das Ventil 26 auf geeignete Weise aufgefangen werden. Sie können aber auch in einer Kühlfalle 29′ abgefangen werden, die über ein Ventil 28′ mit der Leitung 25 verbunden ist, vgl. die gepunkteten Linien in Fig. 1.

Nachdem die Sublimation beendet ist, bleibt auf der gekühlten Platte 12 eine Molekülkristallschicht 33 aus ²³⁸UF₆ zurück. Die Platte wird dann erwärmt, indem man das Kühlen unterbricht oder direkt mit einer Heizeinrichtung 13 erwärmt. Beim Erwärmen der Platte 12 bzw. beim Unterbrechen der Kühlung werden die Molekülkristalle aus ²³⁸UF₆ in die Kammer 10 freigesetzt. Das freigesetzte ²³⁸UF₆ kann in einer Kühlfalle 29 abgefangen werden, die über ein Ventil 28 mit der Leitung 25 verbunden ist.

Während in Fig. 1 ein Beispiel für eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, zeigt Fig. 2 ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Strömungssystem, wobei ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen haben.

In Fig. 2 hat die gekühlte Platte die Form eines Dornes bzw. einer Trommel 12′, der bzw. die in einer von einer Wandung 11 umschlossenen Vakuumkammer drehbar gelagert ist. Die Trommel 12′ weist eine Düse 40 auf, die mit einer in der Trommel 12′ axial angeordneten Leitung 39 verbunden ist.

Im unteren Teil der Vakuumkammer ist ein Gemischzufuhr-Hohlraum 10 a ausgebildet. Der Gemischzufuhr-Hohlraum 10 a weist eine Düse 18 auf, die über ein Ventil 19 mit einer Quelle 22 für das Inertgas-Verdünnungsmittel und einer Quelle 23 für die Isotopverbindung verbunden ist. Neben dem Gemischzufuhr- Hohlraum 10 a befindet sich in Strömungsrichtung innerhalb der Vakuumkammer ein Bestrahlungshohlraum 10 b. Der Hohlraum 10 b ist mit einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Fenster 16 dicht verschlossen. Neben dem Bestrahlungshohlraum 10 b ist in Strömungsrichtung ferner ein Hohlraum 10 c angeordnet, der eine Heizeinrichtung 15 aufweist und über eine Leitung 25′ mit einer Kühlfalle 29′ verbunden ist. Über der Trommel 12′ befindet sich ein weiterer Hohlraum 10 d, der über eine Leitung 25 mit der Kühlfalle 29 verbunden ist. Auch der Hohlraum 10 d weist eine geeignete Heizeinrichtung auf, die in Fig. 2 als ein Paar von Heizeinrichtungen 13 dargestellt ist.

Entlang einer Achse der Trommel 12′ erstreckt sich eine Zentralleitung 39, die mit einer Düse 40 verbunden ist. Die Düse 40 ist der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Seite des Hohlraumes 10 a zugewandt und spritzt ein Kühlmittel, z. B. flüssiges Helium, auf die Innenwand der Trommel 12′, um diese abzukühlen. Der untere Teil der Trommel 12′ kann als Reservoir für das Kühlmittel dienen (41 in Fig. 2), wodurch der untere Teil der Trommel 12′ besonders wirksam gekühlt wird.

Zum Betreiben der Vorrichtung von Fig. 2 evakuiert man die Kammer wie bei der Vorrichtung von Fig. 1 und dreht die Trommel 12′ in der durch den Pfeil angezeigten Richtung, während das Kühlmittel auf die Innenoberfläche der Trommel 12′ gespritzt wird.

Hierauf öffnet man die Ventile 19, 20 und 21, so daß UF₆ aus der Quelle 2, das mit dem Inertgas aus der Quelle 22 auf das 100- bis 1000-fache verdünnt ist, durch die in dem Hohlraum 10 a geöffnete Düse 18 auf die Außenoberfläche der Trommel 12′ strömt. Wie in der ersten Ausführungsform kondensiert das Gemisch auf der Außenoberfläche der Trommel 12′ als feste Schicht 32.

Die Schicht 32 wird auf der Oberfläche der Trommel 12′ durch die Drehung der Trommel in den Bestrahlungshohlraum 10 b bewegt, wo sie mit Infrarot-Laserstrahlung, die von einem Laser 31 durch das Fenster 16 emittiert wird, bestrahlt wird. Je nach der verwendeten spezifischen Laserstrahlung werden hierbei ²³⁵UF₆ oder ²³⁸UF₆ selektiv angeregt. Durch die Bestrahlung bewegen sich die angeregten Moleküle radial nach innen und bilden eine Molekülkristallschicht 33.

Die kondensierte Schicht, einschließlich der Molekülkristallschicht 33, wird dann durch die Drehung der Trommel 12′ in den Hohlraum 10 c bewegt, in der die Schicht 32 mit Ausnahme der Molekülkristallschicht 33 unter dem Einfluß der Heizeinrichtung 15 absublimiert und in einer Kühlfalle 29′ aufgefangen wird.

Die Molekülkristallschicht 33 wird dann in den Hohlraum 10 d bewegt, der durch die Heizeinrichtungen 13 etwas erwärmt wird. Hierdurch werden die Moleküle der Molekülkristallschicht 33 in den Hohlraum 10 d freigesetzt und können in der Kühlfalle 29 aufgefangen werden.

Das geschilderte Verfahren wird wiederholt, so daß eine kontinuierliche Trennung von ²³⁵UF₆ und ²³⁸UF₆ erfolgt.

In dieser Ausführungsform kann natürlich ein Laser verwendet werden, der Strahlung mit einer Wellenzahl von 619,9 cm^-1 im Fall einer Argonmatrix bzw. 617,6 cm^-1 im Fall einer Xenonmatrix mit einer Wellenzahlbreite von 0,5 cm^-1 oder weniger erzeugt. In diesem Fall bildet sich eine Molekülkristallschicht aus ²³⁵UF₆ auf der gekühlten Platte.

Da Natururan weit weniger ²³⁵U als ²³⁸U enthält, kann es von Vorteil sein, die Heizeinrichtungen intermittierend zu betreiben. Die Zeitabstände zwischen dem jeweiligen Betreiben der Heizeinrichtungen können entsprechend der Zeit gewählt werden, die für mehrere Umdrehungen der Trommel erforderlich ist, wobei die Umdrehungszahl so gewählt wird, das eine genügend dicke Kristallschicht entsteht, um das Auffangen zu erleichtern. Die Steuerung der Heizeinrichtungen kann mit Hilfe einer Energiequelle und Steuerung 100 erfolgen, die mit den Heizeinrichtungen verbunden ist. Mit Hilfe dieser Anordnung verläuft die Anreicherung von ²³⁵UF₆ leichter und wirksamer.

Bei der erfindungsgemäßen Isotopentrennung bleiben die Isotopverbindungen während des Trennprozesses chemisch unverändert und es entstehen keine chemisch aktiven Substanzen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Standzeit der Apparatur aus. Bei der Trennung von Uranisotopen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, die vorstehend als eine mögliche Ausführungsform beschrieben wurde, kann Uranhexafluorid verwendet werden, das leicht in die Gasphase überführt werden kann und leicht handhabbar ist.

Claims (15)

1. Verfahren zur Trennung von Uranisotopverbindungen mit Hilfe eines Infrarotlasers durch Verdünnen eines Gemisches von Uranisotopverbindungen mit einem Inertgas auf das 50- bis 1000-fache, Bestrahlen des verdünnten Gemisches mit einem Infrarotlaserstrahl, der mindestens eine Infrarotstrahlung mit einer spezifischen Wellenzahl enthält, die von einer der Isotopverbindungen unter selektiver Anregung absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das verdünnte Gemisch gegen eine gekühlte Platte leitet, die bei ausreichend niedriger Temperatur gehalten wird, um das verdünnte Gemisch darauf als feste Schicht zu verfestigen, die feste Schicht von der der Platte abgewandten Seite mit dem Laserstrahl bestrahlt, die feste Schicht sublimieren läßt und die sublimierte Substanz, welche die nicht-angeregte Isotopverbindung enthält, auffängt, hierauf den restlichen Anteil der Schicht auf der Platte freisetzt, indem man die Temperatur der Platte erhöht, und die freigesetzte Substanz, welche die angeregte Isotopverbindung enthält, auffängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Uranisotopverbindung Uranhexafluorid verwendet, die Platte auf eine Temperatur von -230°C oder weniger kühlt, als Inertgas Argon verwendet und die Infrarotbestrahlung mit Infrarotlaserlicht durchführt, das Frequenzanteile aufweist, die der ν₃-Schwingung einer der Isotopverbindungen entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Uranisotopverbindungen Uranhexafluorid verwendet, die Platte auf eine Temperatur von -196°C oder weniger kühlt, als Inertgas Xenon verwendet und die Infrarotbestrahlung mit Infrarotlaserlicht durchführt, das Frequenzanteile aufweist, die der ν₃-Schwingung einer der Isotopverbindungen entsprechen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv anzuregende Uranisotopverbindung ²³⁸UF₆ ist und die Infrarotstrahlung eine Wellenzahl von 619,3 cm^-1 hat.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv anzuregende Uranisotopverbindung ²³⁵UF₆ ist und die Infrarotstrahlung eine Wellenzahl von 619,9 cm^-1 hat.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv anzuregende Uranisotopverbindung ²³⁸UF₆ ist und die Infrarotstrahlung eine Wellenzahl von 617,0 cm^-1 hat.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv anzuregende Uranisotopverbindung ²³⁵UF₆ ist und die Infrarotstrahlung eine Wellenzahl von 617,6 cm^-1 hat.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung eine Wellenzahlbreite von 0,65 cm^-1 oder weniger hat.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung eine Wellenzahlbreite von 0,65 cm^-1 oder weniger hat.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der gekühlten Platte -250°C oder weniger und die Wellenzahlbreite 0,5 cm^-1 betragen.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vakuumkammer (10), die mit einer Probeneinlaßöffnung (17), einer Auffangöffnung (14) zum getrennten Ausschleusen der Uranisotopverbindungen aus der Kammer und einem Laserstrahlungsfenster (16) versehen ist, eine gekühlte Platte (12), die in der Vakuumkammer (10) so angeordnet ist, daß eine Oberfläche der Probeneinlaßöffnung (17) und dem Laserstrahlungsfenster (16) zugewandt ist, eine Quelle (23) für die Uranisotopverbindungen, eine Quelle (22) für ein Inertgas-Verdünnungsmittel, eine Leitung, die die Quellen (22) und (23) mit der Probeneinlaßöffnung (17) verbindet, wobei die Uranisotopverbindungen auf das 50-1000-fache verdünnt werden, mindestens eine Kühlfalle (29), die mit der Auffangöffnung (14) verbunden ist und die getrennten Uranisotopverbindungen abfängt, einen Infrarotlaser (31), der außerhalb des Laserstrahlungsfensters (16) so angeordnet ist, daß die Infrarotstrahlung durch das Fenster (16) auf die gekühlte Platte (12) trifft, und eine Kühleinrichtung zum selektiven Kühlen der Platte (12) auf genügend niedrige Temperatur, um die verdünnten Uranisotopverbindungen auf der Platte (12) zu verfestigen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte Platte die Form eines Dornes oder einer Trommel (12′) hat, der bzw. die in einer Richtung um eine Achse in der Vakuumkammer drehbar ist, die Kühleinrichtung (39, 40) in dem Dorn bzw. der Trommel (12′) angeordnet ist und ein Kühlmedium zuführt, um den unteren Teil des Dornes bzw. der Trommel zu kühlen, die Probeneinlaßöffnung (18), das Laserstrahlungsfenster (16) und die Auffangöffnung in dieser Reihenfolge um den unteren Teil des Dornes bzw. der Trommel (12′) in Drehrichtung des Dornes bzw. der Trommel (12′) angeordnet sind und im oberen Teil der Vakuumkammer eine zweite Auffangöffnung vorgesehen ist, die mit einer zweiten Kühlfalle (29) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Heizeinrichtung (13) zum selektiven Erwärmen der Platte (12) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie Heizeinrichtungen (13, 15) aufweist, die einen Oberflächenbereich des Dornes bzw. der Trommel (12′) erwärmen, wenn der Oberflächenbereich in der Nähe der Auffangöffnung ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuereinrichtung (100) für den intermittierenden Betrieb der Heizeinrichtungen (13, 15) aufweist.