NL7909093A

NL7909093A - METHOD FOR SEPARATING ISOTOPES

Info

Publication number: NL7909093A
Application number: NL7909093A
Authority: NL
Original assignee: Exxon Research Engineering Co
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1980-11-12
Also published as: BE880703A; FR2455918A1; GB2048553A; IL58854A; JPS55149635A; SE7909873L; CA1137442A; AU5331179A; DE2949117A1

Description

V -Λ 70 8302V -Λ 70 8302

Heitel: Werkwijze voor het scheiden van isotopen.Heitel: Method for separating isotopes.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het scheiden van isotopen en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het scheiden van isotopen onder toepassing van infrarood-straling. Volgens de uitvinding is thans gevonden dat bij het scheiden van isotopen van 5 een element door selectieve fotodissociatie van een mengsel van moleculen, die isotopen van het element bevatten, wanneer de absorptiespectra van de moleculen zijn verschoven maar elkaar overlappen, het samenwerkende effekt van multiple fotonselectiviteit samenhangt met het aantal protonen dat voor het tot stand brengen van dissociatie moet worden geabsor-10 beerd door die moleculen die de grootste hoeveelheid thermische energie in het mengsel hebben, alsmede met het aantal van dergelijke moleculen dat een dergelijke thermische energie bezit. Volgens de voorschriften van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze voor het scheiden van isotopen van een element die de volgende trappen omvat: 15 (1) men gaat uit van damp van een verbinding van het ele ment met een isotopisch verschoven maar toch overlappend infraroodabsorptiespectrum geassocieerd met de isotopen van het element, dat niet aanmerkelijk verandert bij absorptie van fotonen wanneer de verbinding binnen een 20 voorafbepaald temperatuurgebied wordt gehandhaafd; en {2) men bestraalt de damp met een voorafbepaalde dosis infraroodstraling die preferentieel wordt geabsorbeerd door een infrarood-actieve moleculaire vibratie van moleculen van de verbinding, die een voorafbepaald isotoop 25 van het element bevatten, waardoor aangeslagen moleculen van de verbinding worden geleverd, verrijkt aan het vooraf-bepaalde isotoop; waarbij de damp van de verbinding op een temperatuur binnen het voorafbepaalde temperatuurgebied wordt gehouden, waarbij voldoende moleculen in thermisch 30 evenwicht worden verkregen die meer dan één foton vergen om te kunnen worden gedissocieerd, zodat bij dissociatie de isotoopselectiviteit tenminste 10# boven de maximale selectiviteit ligt die bereikt kan worden met een bepaalde hoeveelheid moleculen van de verbinding die elk geöisso-35 cieerd kunnen worden door absorptie van een enkel foton, waardoor scheiding van de aangeslagen moleculen mogelijk 7909093 R ' -2- wordt gemaakt.The invention relates to a method of separating isotopes and more particularly to a method of separating isotopes using infrared radiation. According to the invention, it has now been found that in separating isotopes of an element by selective photodissociation of a mixture of molecules containing isotopes of the element, when the absorption spectra of the molecules are shifted but overlap, the interacting effect of multiple photon selectivity is related to the number of protons to be absorbed to effect dissociation by those molecules having the greatest amount of thermal energy in the mixture, as well as the number of such molecules having such thermal energy. According to the principles of the invention, there is provided a method of separating isotopes from an element comprising the following steps: (1) starting from vapor of a compound of the element is associated with an isotopically shifted yet overlapping infrared absorption spectrum with the isotopes of the element, which do not significantly change upon absorption of photons when the compound is maintained within a predetermined temperature range; and {2) the vapor is irradiated with a predetermined dose of infrared radiation which is preferentially absorbed by an infrared active molecular vibration of molecules of the compound containing a predetermined isotope of the element, thereby providing excited molecules of the compound. to the predetermined isotope; wherein the vapor of the compound is maintained at a temperature within the predetermined temperature range, obtaining sufficient thermal equilibrium molecules that require more than one photon to be dissociated such that upon dissociation, the isotope selectivity is at least 10 # above the maximum selectivity which can be achieved with a certain amount of molecules of the compound, each of which can be isolated by absorption of a single photon, thereby allowing separation of the excited molecules 7909093 R '-2-.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden isotopen van uranium gescheiden met behulp van een C02 laser die de voornoemde infraroodstraling levert,waarbij moleculen van een uranyl verbinding met 5 de formule UOgM'.L worden toegepast, waarin A en A' monovalente anionen zijn en L eèn neutrale ligand is. In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is de anionische ligand 1,1»1»5 »5»5-hexafluoracetyl-acetonaat (hfacac), en de toegepaste neutrale ligand tetrahydrofuran (THF) of een andere base met gelijke of grotere sterkte. In een 10 verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de bestraling van de damp uitgevoerd met een zodanige dosis infraroodstraling dat minder dan ongeveer 70% van de totale hoeveelheid moleculen wordt gedissocieerd, bij voorkeur minder dan ongeveer 50%.In a preferred embodiment of the invention, isotopes of uranium are separated using a CO2 laser providing the aforementioned infrared radiation, using molecules of a uranyl compound of the formula UOgM'.L, wherein A and A 'are monovalent anions and L is a neutral ligand. In a particularly preferred embodiment, the anionic ligand is 1,1 »1» 5 »5» 5-hexafluoroacetyl acetonate (hfacac), and the neutral ligand used is tetrahydrofuran (THF) or other base of equal or greater strength. In a further preferred embodiment of the invention, the irradiation of the vapor is performed with such a dose of infrared radiation that less than about 70% of the total amount of molecules is dissociated, preferably less than about 50%.

Ha experimenteel onderzoek betreffende de selectieve dissociatie 15 van U02(hfacac^.THF als beschreven in het Belgische octrooischrift 846.225 werd gevonden dat de bereikte selectiviteit kleiner was dan de selectiviteit die men theoretisch zou hebben verwacht, indien bij selectieve fotodissociatie gemiddeld meer dan één foton door U02(hfacacJ^THF wordt geabsorbeerd.After experimental research regarding the selective dissociation of UO2 (hfacac ^ .THF as described in Belgian patent 846.225) it was found that the selectivity achieved was less than the selectivity that would theoretically be expected if, on average, more than one photon by selective photodissociation U02 (hfacacJ ^ THF is absorbed.

20 Volgens de uitvinding is nu gevonden dat indien een damp van een verbinding, die isotopen van een element bevat, een overlappend infrarood absorptiespectrum heeft geassocieerd met de isotopen van dat element, de maximale scheidingsfaktor die met moleculen, beginnende bij het thermische evenwicht kan worden bereikt, een functie is van het 25 aantal, en de selectiviteit van de moleculen die het minste aantal fotonen vergen om vanuit het thermische evenwicht te worden gedissocieerd. Het minimale aantal fotonen noodzakelijk voor het tot stand brengen van de dissociatie hangt af van de energieafstand tussen de hoogste thermisch bezette toestand en de laagste dissociatieve toestand. Indien 30 de energie-afstand gelijk is aan de energie van êen foton zal de selectiviteit de enkele fotonselectiviteit α bereiken, waarbij α gedefinieerd is als de verhouding van de kleine signaal absorptie dwarsdoorsneden van de isotopensoort bij een gegeven golflengte. Dit geschiedt omdat de moleculen energie-iihouden hebben gedefinieerd door een thermische ver-35 deling. De selectiviteit voor die moleculen die n fotonen nodig hebben voor dissociatie is α11. De totale selectiviteit wordt verlaagd omdat onder zodanige omstandigheden dat een significante fractie van de mole- 7 9-0- 9 0 9 3 -3- ί Λ culen die η fotonen nodig hebben is gedissocieerd, bijna al die moleculen van beide isotoopsoorten die minder dan n fotonen nodig hebben tevens zijn gedissocieerd. Deze laatste moleculen omvatten de hoge energierest van de thermische verdeling. Aangezien zij alleen leiden tot 5 vermindering van de totale selectiviteit bestaat één methode om dit verlies te compenseren eruit de energieafstand tussen de hoogste thermisch bezette toestand en laagste dissociatieve toestand te verhogen. Indien de energieafstand gelijk is aan de energie van n fotonen zal de selectiviteit an benaderen, vooropgesteld dat aan bepaalde voorwaarden wordt 10 voldaan. De bestraling met de damp dient b.v. zodanig te worden uitge-voerd, dat minder dan ongeveer JQ% van de totale hoeveelheid moleculen wordt gedissocieerd, bij voorkeur minder dan ongeveer 30%.According to the invention it has now been found that if a vapor of a compound containing isotopes of an element has an overlapping infrared absorption spectrum associated with the isotopes of that element, the maximum separation factor that can be achieved with molecules starting at the thermal equilibrium , is a function of the number, and the selectivity of the molecules that require the least number of photons to be dissociated from the thermal equilibrium. The minimum number of photons necessary to effect the dissociation depends on the energy distance between the highest thermally occupied state and the lowest dissociative state. If the energy distance is equal to the energy of one photon, the selectivity will reach the single photon selectivity α, where α is defined as the ratio of the small signal absorption cross sections of the isotope species at a given wavelength. This occurs because the molecules have defined energy contents by a thermal distribution. The selectivity for those molecules that need n photons for dissociation is α11. Total selectivity is reduced because under such conditions that a significant fraction of the molecules that need η photons is dissociated, almost all those molecules of both isotope species that are less than n photons also need to be dissociated. The latter molecules comprise the high energy residue from the thermal distribution. Since they only lead to a decrease in total selectivity, one method of compensating for this loss is to increase the energy distance between the highest thermally occupied state and lowest dissociative state. If the energy distance is equal to the energy of n photons, the selectivity will approach an, provided certain conditions are met. The irradiation with the vapor should e.g. be conducted so that less than about JQ% of the total amount of molecules is dissociated, preferably less than about 30%.

Volgens de uitvinding is aldus onderkend dat het, bij toepassing van verbindingen onder de hierboven besproken omstandigheden, ter verhoging 15 van de selectiviteit gewenst is de temperatuur van de verbinding gedurende de bestraling op een waarde te houden waardoor bijna alle moleculen bij het thermische evenwicht in een zodanige toestand zijn dat zij meer dan één foton vergen om te kunnen worden gedissocieerd. Het is duidelijk dat een de minimis aantal moleculen in een toestand kan zijn 20 waarbij slechts één foton nodig is voor de dissociatie, maar voor een praktische uitvoering van de uitvinding dient het aantal beperkt te worden tot een waarde waarbij een zeker samenverkings- of gecombineerd effekt waarneembaar is. Voor sommige chemische verbindingen bestaat een lagere temperatuurgrens waarbeneden de voordelen van de uitvinding ver-25 loren gaan. Indien aldus de temperatuur zodanig wordt verlaagd dat het infrarood absorptiespectrum van deze molecuul soorten aanmerkelijk wordt veranderd bij absorptie van fotonen, kan een verhoging van de selectiviteit niet worden waargenomen.According to the invention it has thus been recognized that, when using compounds under the conditions discussed above, in order to increase the selectivity it is desirable to maintain the temperature of the compound during the irradiation, so that almost all molecules at a thermal equilibrium are in such a state that they require more than one photon to be dissociated. It is clear that a de minimis number of molecules may be in a state where only one photon is required for the dissociation, but for a practical implementation of the invention the number should be limited to a value at which a certain co-association or combined effect is discernible. For some chemical compounds there is a lower temperature limit below which the advantages of the invention are lost. Thus, if the temperature is lowered such that the infrared absorption spectrum of these molecule species is significantly changed upon absorption of photons, an increase in selectivity cannot be observed.

Volgens de uitvinding heeft het de voorkeur, wanneer verbindingen met 30 de formule UC^AAMiworden toegepast, waarin A en A' monovalente anionen zijn en L een neutral ligand is, dat de neutrale ligand L een base is die, ten opzichte van het uranylion sterker is dan THF, d.w.z. dat L een evenwichtsconstante voor uitwisseling met tetrahydrofuran moet hebben die groter is dan 1. De reden hiervoor is dat de basesterkte van de 35 neutrale ligand één van de beslissende faktoren is in de bindingssterkte tussen ligand en uranylrest, en dat deze laatste op zijn beurt een faktor 7909093According to the invention it is preferred, when compounds of the formula UC ^ AAMi are used, in which A and A 'are monovalent anions and L is a neutral ligand, that the neutral ligand L is a base which is stronger with respect to the uranyl is then THF, ie L must have an equilibrium constant for exchange with tetrahydrofuran greater than 1. The reason for this is that the base strength of the neutral ligand is one of the decisive factors in the bond strength between ligand and uranyl residue. the latter in turn a factor 7909093

*. A*. a

-4- is van de thermische stabiliteit van het molecuul en aldus voor de dissociatie vereiste energie. Wanneer het gemiddelde thermische energie-gehalte van de verbinding zijn dissociatie-energie benadert zal, onafhankelijk van de dissociatie-energie van een verbinding, een significant 5 aantal moleculen slechts een foton vergen voor dissociatie en is de selectiviteit van een isotopenscheiding uitgevoerd onder dergelijke omstandigheden beperkt.-4- is of the thermal stability of the molecule and thus energy required for the dissociation. When the average thermal energy content of the compound approaches its dissociation energy, irrespective of the dissociation energy of a compound, a significant number of molecules require only one photon for dissociation and the selectivity of an isotope separation performed under such conditions is limited .

Volgens de uitvinding is onderkend dat wanneer alle andere parameters gelijk blijven, een grotere basesterkte gewenst is en dat het 10 verder bijzondere voorkeur heeft de werkwijze uit te voeren onder handhaving van de temperatuur van de verbinding naar de ondergrens van zijn temperatuurtrajekt van vluchtigheid.In accordance with the invention, it has been recognized that when all other parameters remain the same, greater base strength is desired and it is further particularly preferred to carry out the process while maintaining the temperature of the compound to the lower limit of its temperature range of volatility.

De verdampbare verbindingen die in de uitvinding worden toegepast, die een isotopisch verschoven maar toch overlappend infrarood-15 absorptiespectrum als bovenbesproken bezitten, zullen bij voorkeur de algemene formule UO^AA' .L hebben, waarin A en A' monovalente anionen voorstellen en L een neutrale ligand is, zoals bovenbesproken. De anionen A en A', die in deze werkwijze kunnen worden toegepast, zullen in het algemeen geconjugeerde zuren hebben met kookpunten kleiner dan ongeveer 20 200°C en een pK waarde van k ,8 of minder. Deze anionen kunnen monoden-The evaporable compounds used in the invention, which have an isotopically shifted yet overlapping infrared absorption spectrum as discussed above, will preferably have the general formula U0 ^ AA '. L, wherein A and A' represent monovalent anions and L represents a neutral ligand, as discussed above. The anions A and A 'that can be used in this process will generally have conjugated acids with boiling points less than about 200 ° C and a pK value of k.8 or less. These anions can be monodes-

cLcL

taat of polydentaat, dit wil zeggen eentandig of veeltandig zijn en bij voorkeur zullen zowel A als A' hetzelfde anion zijn.tate or polydentate, i.e. monotentate or polytentate, and preferably both A and A 'will be the same anion.

Voorkeursanionen ten gebruike in samenhang met de verbindingen • van de uitvinding omvatten naast het· eerder aangegeven 1>1,1»5,5s5j-25 hexafluoracetylacetonaatanion, anionen .zoals 1,1,1-trifluoracetylaceto-naat (CF^OCHCOCHg)5 3-trifluormethyl-1,1,1-5,5,5-hexafluoracetylacetonaat ((CF^CO^CCFg), 1,1,1,3,5»5s5-iieptafluoracetylacetonaat, ((CF^CO^CF) 1,1,1,2,2,3,3,7,T,T-decafluor-1+,6-heptaandionaat (CF^COCHCOC^F^), ge-fluoreerde tropolonaten en anderen.Preferred anions for use in connection with the compounds of the invention include, in addition to the previously indicated 1> 1,1 »5,5s5] -25 hexafluoroacetylacetonate anion, anions such as 1,1,1-trifluoroacetylacetonate (CFOCHCOCH2) 5 3 -trifluoromethyl-1,1,1-5,5,5-hexafluoroacetylacetonate ((CF ^ CO ^ CCFg), 1,1,1,3,5 »5s5-elaphafluoroacetylacetonate, ((CF ^ CO ^ CF) 1,1 1,2,2,3,3,7, T, T-decafluoro-1 +, 6-heptanedionate (CF ^ COCHCOC ^ F ^), fluorinated tropolonates and others.

30 Wat betreft de neutrale ligand L die volgens de voornoemde formule wordt toegepast wordt opnieuw verwezen naar de minimale basici-teitseisen die de voorkeur hebben, als bovenbesproken. Als opgemerkt heeft het de voorkeur dat L een basesterkte heeft die groter is dan die van tetrahydrofuran ten opzichte van het uranyli'on, en meer in het bij-35 zonder een basiciteit gemeten door de evenwichtsconstante voor de volgende reactie! 7909095 -5- *- -Λ U02(hfacac)2.IHF + L U02(hfacac)2.L + THF waarin K groter dan 1 zal zijn. K wordt in dit geval gemeten in een droog niet-coordinerend oplosmiddels zoals benzeen, methyleenchloride of chloroform.With regard to the neutral ligand L used according to the aforementioned formula, reference is again made to the preferred minimum basicity requirements, as discussed above. As noted, it is preferred that L has a base strength greater than that of tetrahydrofuran relative to the uranylone, and more particularly without a basicity measured by the equilibrium constant for the following reaction! 7909095 -5- * - -Λ U02 (hfacac) 2.IHF + L U02 (hfacac) 2.L + THF where K will be greater than 1. K in this case is measured in a dry non-coordinating solvent such as benzene, methylene chloride or chloroform.

5 Neutrale liganden die de voorkeur hebben en die voldoen aan deze voorgaarden ten gebruike in de werkwijze van de uitvinding omvatten trimethylfosfaat (TMP, (CHgO )^=0); triëthylfosfine-oxyde ((CgH,.) ^Ρ=0); en hexamethylfosforamide (> dimethylsulfoxyde ((CH^)2S=0); pyridine (C^H^N); enz.Preferred neutral ligands that meet these conditions for use in the method of the invention include trimethyl phosphate (TMP, (CHgO)? = 0); triethylphosphine oxide ((CgH1) ^ Ρ = 0); and hexamethylphosphoramide (> dimethyl sulfoxide ((CH 2) 2 S = O); pyridine (C 1 H H N); etc.

10 Nog een ander voordeel dat in deze werkwijze kan worden gereali seerd door toepassing van uranylverbindingen die deze neutrale liganden bevatten ontstaat door het feit dat deze liganden de neiging hebben de frequentie, waarbij deze moleculen absorptie vertonen, als vergeleken met bijvoorbeeld U02(hfacac).THF te verschuiven. Deze verschuiving ont-15 staat door een toename in de sterkte van de binding tussen deze liganden en de U02 eenheid, en het heeft bijzondere voorkeur dergelijke liganden te gebruiken die de plaats van de absorptieband van de asymetrische uranylstrek vibratie verschuiven in overeenstemming met COglaserover-gangen, hetgeen gunstiger is met betrekking tot de isotopische selecti-20 viteit en het laser-rendement.Yet another advantage that can be achieved in this method by using uranyl compounds containing these neutral ligands arises from the fact that these ligands tend to have the frequency at which these molecules absorb, as compared to, for example, UO2 (hfacac). Shift THF. This shift is due to an increase in the bond strength between these ligands and the UO2 moiety, and it is particularly preferred to use such ligands that shift the absorbance band of the asymmetric uranyl stretch in accordance with COglass transitions. , which is more favorable in terms of isotopic selectivity and laser efficiency.

Voorkeursuitvoeringsvorm.Preferred embodiment.

De bestraling van een uraniumbevattende verbinding volgens de uitvinding werd uitgevoerd in een molecuulbundel zoals beschreven in het Belgische octrooischrift 86j.6kj. De uraniumbevattende verbinding die 25 in dat octrooischrift wordt beschreven is Ü02(hfacac)2· THF, Gevonden werd dat wanneer het fotodissociatie- en IR-absorptiespectrum van deze verbinding in de gas vormige toestand, werden waargencmen, elk een maximum bij 956 cuf^ (bijna resonantie met de P (6) overgang van 10,6 micrometer C0p laser) en een volledige breedte bij de halve maximale intensiteit ^ _1 30 van ongeveer J38 cm vertoonde.The irradiation of a uranium-containing compound according to the invention was carried out in a molecular beam as described in Belgian patent 86j.6kj. The uranium-containing compound described in that patent is 02 (hfacac) 2 · THF. It was found that when the photodissociation and IR absorption spectrum of this compound in the gaseous state were observed, each a maximum at 956 cuf ^ ( near resonance with the P (6) transition of 10.6 micrometers (Cp laser) and exhibited a full width at half maximum intensity _ 1 30 30 cm.

In het bijzonder werd de U02(hfaeac)2.THF verbinding in een verhitte oven geplaatst met een opening van 0,013 cm en verhit tot ongeveer 115°C. Eet gesmolten materiaal vertoonde bij deze temperatuur een damp-druk van ongeveer 0,2 torr en er werd bij de opening van de oven een 35 molecuulbundel geproduceerd. Deze molecuulbundel werd gekruist door een CW 10,6 micrometer C02 laser waarbij een selectiviteit voor prefentiële 7909093 --6- dissociatie van de uranium. 235 bevattende molecuulsoort 1,28 - 0,1k werd bereikt, gedurende bet werken met de P(l+) overgang bij een laser- 2 energie dosis van 5S1 mJ/cm , waarbij de kontakttijd van de laser met de moleculen ongeveer 5 miero-sec. was. Een daling van 1,9# van de U235-5 bevattende molecuulsoorten werd waargenomen. De fotodissociatieprodukten van deze werkwijze bleken UOg (hfacacen THF te zijn.Specifically, the UO 2 (hfaeac) 2.THF compound was placed in a heated oven with an opening of 0.013 cm and heated to about 115 ° C. The molten material exhibited a vapor pressure of about 0.2 torr at this temperature and a molecular beam was produced at the opening of the oven. This molecular beam was crossed by a CW 10.6 micrometer CO2 laser with a selectivity for preferential 7909093-6 dissociation of the uranium. 235 containing molecule type 1.28 - 0.1k was reached, during working with the P (1 +) transition at a laser-2 energy dose of 5S1 mJ / cm, the contact time of the laser with the molecules about 5 mio sec . used to be. A 1.9 # drop in the U235-5 containing molecules was observed. The photodissociation products of this method were found to be UOg (hfacacen THF).

Verdere proeven demonstreerden dat significant verhoogde selectiviteiten kunnen worden verkregen indien de temperatuur wordt verlaagd. In deze proeven werd de isotopisehe selectieve dissociatie van 10 UOgL.THF gemeten voor de P(10), 1θβ micrometer COg laserovergang. Bestraling bij deze overgang deed het uranium 238-bevattende molecuul selectief dissociëren. In de resultaten samengevat in tabel A werd de molecuulbundel gekruist door een gepulseerde CO^TEA laser met een puls-breedte van ongeveer 1+00 nano-sec. (FWHM). De resultaten van tabel A de-15 monstreren dat de isotoopseleetiviteit dramatisch toenam bij verlaging van de temperatuur.Further tests demonstrated that significantly increased selectivities can be obtained if the temperature is lowered. In these experiments, the isotopic selective dissociation of 10 UOgL.THF was measured for the P (10), 1θβ micrometer COg laser transition. Irradiation at this junction selectively dissociates the uranium 238-containing molecule. In the results summarized in Table A, the molecular beam was crossed by a pulsed CO 2 TEA laser with a pulse width of about 1 + 00 nano-sec. (FWHM). The results of Table A de-15 demonstrate that isotope selectivity increased dramatically as temperature was lowered.

TABEL ATABLE A

Oven aantal laser dosis Isotoop Dissociatie temp. laserpulsen (mJ/cnT) selectiviteit fractie °C (D8/D5) * (Dg) 120 ‘ 20Λ80 1+8 1,17 - 0,15 0,7 110 20.1+80 120 1,22 - 0,11 0,9 81+ 21+.576 1+8 1,25 - 0,22 0,5 75 11+.336 52 1,67 - 0,22 0,1+ 65 9.216 1+8 1,91 - 0,37 0,3 ± Dg is de dissociatiefraktie voor de -bevattende typen.Oven number of laser dose Isotope Dissociation temp. laser pulses (mJ / cnT) selectivity fraction ° C (D8 / D5) * (Dg) 120 '20Λ80 1 + 8 1.17 - 0.15 0.7 110 20.1 + 80 120 1.22 - 0.11 0.9 81+ 21 + .576 1 + 8 1.25 - 0.22 0.5 75 11 + .336 52 1.67 - 0.22 0.1+ 65 9,216 1 + 8 1.91 - 0.37 0, 3 ± Dg is the dissociation fraction for the -containing types.

D5 is de dissociatiefraktie voor de U^5 bevattende typen.D5 is the dissociation fraction for the U ^ 5 containing types.

Andere experimenten zijn uitgevoerd onder toepassing van U0g (hfacacjg.trimethylfosfaat (TMP). Het TMP had een basissterkte sterker 20 dan THF met betrekking tot het UOgihfacaccomplex. De oven werd verhit tot ongeveer 100°C ter produktie van een molecuulbundel van U0g(hfacac)^. TMP die daarna werd bestraald met een gepulseerde COgTEA laser die werkte op de P(l+), 10,6 micrometer overgang, een overgang die preferentieel de uranium 235 bevattende molecuulsoorten deed dissociëren. De 25 selectiviteit bleek onder deze omstandigheden bij meting 1,7 - 0,2 te zijn.Other experiments were performed using U0g (hfacacjg.trimethylphosphate (TMP). The TMP had a base strength greater than THF with respect to the UOgihfacac complex. The oven was heated to about 100 ° C to produce a molecular beam of U0g (hfacac) ^ TMP which was then irradiated with a pulsed COgTEA laser acting on the P (1 +), 10.6 micron transition, which preferentially dissociated the uranium 235 containing molecules. The selectivity was found under these conditions in measurement 1, 7 - 0.2.

7909093 -τ-7909093 -τ-

Aldus is de selectiviteit die met deze verbinding wordt bereikt aanmerkelijk groter dan die bereikt aanmerkelijk groter dan die bereikt met de UOgCbfacacJg.TEF verbinding bij een equivalente temperatuur. De waarde van de enkele fotonselectiviteit bleek ongeveer 1,b voor UOg 5 (hfacac^.TMP te zijn. Aldus is de experimenteel bereikte selectiviteit hoger voor verbindingen van de klasse UO^hfacacmet een sterker gebonden base, L.Thus, the selectivity achieved with this compound is significantly greater than that achieved significantly greater than that achieved with the UOgCbfacacJg.TEF compound at an equivalent temperature. The value of the single photon selectivity was found to be about 1.1b for UOg 5 (hfacac ^ .TMP. Thus, the experimentally achieved selectivity is higher for compounds of the UO ^ hfacac class with a more strongly bound base, L.

79090957909095

Claims

1. A method of separating isotopes from an element by starting from a vapor of a compound of the element having an isotopically shifted but overlapping infrared absorption spectrum associated with the isotopes of this element, which does not change significantly upon absorption of photons when said compound is initially in a predetermined temperature range; and by irradiating the vapor with a predetermined dose of infrared radiation which is preferentially absorbed by a molecular vibration of the molecules of said compound containing a predetermined isotope of the element, thereby enriching excited molecules of said compound to said predetermined isotope wherein the vapor of the compound is maintained at a temperature within the predetermined temperature range, providing thermal equilibrium to yield enough molecules that require more than one photon to be dissociated so that in dissociation, the isotope selectivity is at least 10% above the maximum selectivity accessible to a given amount of molecules of said compound, each of which can be dissociated by absorption of a single photon, thereby allowing separation of the excited molecules.

Method according to claim 1, characterized in that the predetermined dose of infrared radiation is provided by a CO 2 laser.

Method according to claim 1, characterized in that the element comprises uranium.

U. Method according to claim 3, with. characterized in that the compound comprises a uranyl compound.

5. Process according to claim U, characterized in that the uranyo compound generally has the formula UO ^ AA '.L, wherein A and A' are monovalent anions containing conjugated acids having a boiling point below about 200 ° C. and a pKa value of about J +, 8 or less while L is a neutral ligand.

The method according to claim 5, characterized in that the neutral ligand (L) has an equilibrium constant for exchange with tetrahydro-7909093-9 furan on the uranyl which is greater than about 1.

The method according to claim 6, characterized in that the neutral ligand (L) is selected from trimethyl phosphate, triethyl phosphine oxide and hexamethyphosphorand. Method according to claim 5, characterized in that A and A comprise the same anion.

Process according to claim 8, characterized in that the anion comprises 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetonate.

10. A method according to claim 1, characterized in that the predetermined dose of infrared radiation is such that less than about 10% of the total amount of molecules present is dissociated. Π. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined dose of infrared radiation is such that less than about 50% of the total amount of molecules present is dissociated. 7909093