NO126203B

NO126203B -

Info

Publication number: NO126203B
Application number: NO00188/68A
Authority: NO
Inventors: Nicolas Inchauspe
Original assignee: Petroles D Aquaitaine Soc Nat
Priority date: 1967-01-17
Filing date: 1968-01-16
Publication date: 1973-01-08
Also published as: SE336569B; FR1538333A; FR1535461A; FR1539867A; LU55199A1; OA02590A; PL69083B1; NL6800703A; CH524388A; GB1211104A; DE1719539A1; CS152292B2; ES349399A1; BE709456A; ES349400A1; DK126089B

Description

Fremgangsmåte og anordning for isotopanrikning. Method and device for isotope enrichment.

Det er kjent at et visst antall grunnstoffer opptrer i naturlig tilstand i form av en blanding av flere forskjellige isotoper. It is known that a certain number of elements occur in their natural state in the form of a mixture of several different isotopes.

Det faktum at de forskjellige isotopene viser meget stor kjemisk likhet og bare i liten grad skiller seg fra hverandre med hensyn til visse fysikalske egenskaper, gjor at det vanligvis er meget vanskelig å adskille dem. For visse spesielle industrielle anvendelser har man imidlertid ut fra de naturlige isotopblandinger oppnådd å få en av isotoptypene utskilt i ren eller nesten ren tilstand eller oppnådd en anrikning med hensyn på det onskede isotop. The fact that the different isotopes show great chemical similarity and differ only slightly in certain physical properties means that it is usually very difficult to separate them. For certain special industrial applications, however, from the natural isotope mixtures, it has been possible to get one of the isotope types separated in a pure or almost pure state, or an enrichment with regard to the desired isotope has been achieved.

Dette gjelder spesielt elementene fra gruppene O, III, IV, V, VI ifolge Mendéléief's system, og da spesielt borisotopene IO og 11 og uranisotopene med masse 235 og 238. For å oppnå en slik isotop-separasjon har man hittil spesielt anvendt en teknikk som består i å la en isotopblanding, som på forhånd er brakt i gassform, diffundere gjennom en poros vegg, hvorved man for å oppnå en anrikning utnytter forskjellen mellom diffusjonshastighetene til de to isotoptyper. This particularly applies to the elements from the groups O, III, IV, V, VI according to Mendéléief's system, and then especially the boron isotopes IO and 11 and the uranium isotopes with masses 235 and 238. To achieve such isotope separation, a technique has so far been particularly used which consists in letting an isotope mixture, which has previously been brought into gaseous form, diffuse through a porous wall, whereby the difference between the diffusion rates of the two isotope types is used to achieve an enrichment.

Ifolge en annen kjent teknikk kan man likeledes anvende sentri-fuger i ngs anordninger for å oppnå en anrikning av en av isotopene ved at sentrifugalkreftene virker forskjellig på de to isotoper, hvis masser er litt forskjellige. According to another known technique, centrifuges can also be used in NG's devices to achieve an enrichment of one of the isotopes by the centrifugal forces acting differently on the two isotopes, whose masses are slightly different.

Man kjenner også til en isotopanrikning ved hjelp av en teknikk som er kalt isotoputveksling, hvorved man avstedkommer en tofase-likevekt mellom to kjemiske stoffer. Dette resulterer i en isotoplikevekt som er forskjellig fra begynnelsesbetin-gelsene, og som oppnås ved at man varierer temperaturen og således fremskaffer et bitermisk par av komponenter. An isotope enrichment is also known using a technique called isotope exchange, whereby a two-phase equilibrium is achieved between two chemical substances. This results in an isotopic equilibrium which is different from the initial conditions, and which is achieved by varying the temperature and thus producing a bitothermic pair of components.

Disse anrikninger er alltid meget svake, og man iakttar at anrikningsfenomenet er direkte forbundet med adsorpsjons-fenomenet. De to isotoper har forskjellige adsorpsjonskonstanter. F.eks. har to isotoper med masse M^ og M adsorpsjonskonstanter A og A + Aa. Man har i laboratoriet kunnet måle at forholdet Aa/A er lik den relative variasjon av isotopforholdet R, som representeres av /<+> = R° - R<+> . These enrichments are always very weak, and it is observed that the enrichment phenomenon is directly connected to the adsorption phenomenon. The two isotopes have different adsorption constants. E.g. has two isotopes of mass M^ and M adsorption constants A and A + Aa. It has been possible to measure in the laboratory that the ratio Aa/A is equal to the relative variation of the isotope ratio R, which is represented by /<+> = R° - R<+> .

På denne måten har man eksempelvis kunnet måle forftoldet In this way, for example, it has been possible to measure the customs duty

A A/A for borisotopene 10 og 11. Dette forhold er omtrent 0,02 når man anvender et komponentpar bortrifluorid-organiske sulfider. Forholdet er 0,005 for karbonisotopene 12 og 13 A A/A for the boron isotopes 10 and 11. This ratio is about 0.02 when using a boron trifluoride-organic sulphide component pair. The ratio is 0.005 for the carbon isotopes 12 and 13

i form av karbonoksyd i kontakt med en molekylsikt, og dette forhold varierer med temperaturen. in the form of carbon oxide in contact with a molecular sieve, and this ratio varies with temperature.

Man kjenner dessuten til fortængningskromatografi, hvorved Compression chromatography is also known, whereby

en gassblanding innfores i et lukket kaimmer fylt med et adsorp-sjonsmedium. Man innsproyter blandingen som skal adskilles i a gas mixture is introduced into a closed chamber filled with an adsorption medium. The mixture to be separated is injected

denne beholder, og fortrenger den ved hj elp av en gass, som ad-sorberes meget sterkere på adsorpsjonsmaterialet enn den mest adsorberte av blandingens komponenter. Denne kromatografiske fortrengning har vært benyttet til separasjon av kunstige blandinger av hydrogen, deuterium og tritium. this retains, and displaces it with the help of a gas, which is adsorbed much more strongly on the adsorption material than the most adsorbed of the mixture's components. This chromatographic displacement has been used for the separation of artificial mixtures of hydrogen, deuterium and tritium.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en annen fremgangsmåte, hvorved forholdet mellom adsorpsjonskonstantene blir mange ganger storre, hvilket muliggjor betydelige anrikninger, og hvorved denne anrikningsfremgangsmåte kan gjentas og optimaliseres. The present invention relates to another method, whereby the ratio between the adsorption constants becomes many times greater, which enables significant enrichments, and whereby this enrichment procedure can be repeated and optimized.

Denne fremgangsmåte muliggjor en okonomisk industriell fremstilling av kunstige isotopblandinger, hvorved man kan erholde enten et rent isotop eller blandinger som er anriket med hensyn på en bestemt isotop. This method enables an economical industrial production of artificial isotope mixtures, whereby one can obtain either a pure isotope or mixtures which are enriched with regard to a specific isotope.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppviser den fordel å kunne utfores på en ekstremt enkel måte og ved hjelp av en relativt billig apparatur, samtidig som det ef mulig å behandle betydelige mengder av isotopblandinger. Herav folger at fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er spesielt egnet for en isotopadskillelse i industriell målestokk. The method according to the invention has the advantage of being able to be carried out in an extremely simple way and with the aid of relatively cheap equipment, while at the same time it is possible to process significant amounts of isotope mixtures. It follows that the method according to the invention is particularly suitable for isotope separation on an industrial scale.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte for anrikning av en isotopblanding ved innforing av denne blanding i gassform til en beholder, som er fylt med et sorpsjonsmiddel, og oppsamling av fraksjoner med forskjellig anrikningsgrad. The present invention relates to a method for enriching an isotope mixture by introducing this mixture in gaseous form into a container, which is filled with a sorbent, and collecting fractions with different degrees of enrichment.

Denne blanding kan f.eks. bestå av isotoper av et og samme element, f.eks. en forbindelse med en naturlig blanding av disse isotoper er fortrinnsvis et fra det periodiske systemets grupper til III, IV, aktinider (uran) og 0 (edelgasser). Grunn-elementene kan f.eks. være karbon, bor, neon eller uran. This mixture can e.g. consist of isotopes of one and the same element, e.g. a compound with a natural mixture of these isotopes is preferably one from the periodic system groups to III, IV, actinides (uranium) and 0 (noble gases). The basic elements can e.g. be carbon, boron, neon or uranium.

Det som karakteriserer fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er at man innforer bare isotopblandingen til sorpsjonsbeholderen efter at beholderen er fylt med en buffertgass, hvilken er inert i forhold til isotopblandingen og sorpsjonsmaterialet, hvorved tilforselen gjennomføres inntil en fbrste fraksjon, kalt toppfraksjon, hvilken er anriket på de minst sorberte isotopene, har oppsamlet seg ved beholderens utlop, hvorefter man driver buffertgassen gjennom sorpsjonsbeholderen og oppsamler en andre fraksjon, kalt midtfraksjonen, hvis isotopforhold i det nærmeste er lik isotopforhoIdet i den isotopblanding som til-fores sorpsjonsbeholderen, og at man derefter oppsamler en tredje fraksjon, kalt sluttfraksjonen, og som er utarmet på de minst sorberte isotopene for buffertgassen utkommer alene ved sorpsjonsbeholderens utlop. What characterizes the method according to the invention is that only the isotope mixture is introduced into the sorption container after the container has been filled with a buffer gas, which is inert in relation to the isotope mixture and the sorption material, whereby the supply is carried out until a first fraction, called the top fraction, which is enriched in the least sorbed isotopes have collected at the outlet of the container, after which the buffer gas is passed through the sorption container and a second fraction is collected, called the middle fraction, whose isotope ratio is approximately the same as the isotope ratio in the isotope mixture supplied to the sorption container, and that a third fraction is then collected , called the final fraction, and which is depleted of the least sorbed isotopes for the buffer gas comes out alone at the outlet of the sorption vessel.

Man kan fortrinnsvis dels la toppfraksjonen undergå anrikning i en andre beholder, som ligger nedstroms i forhold til den forste beholderen, dels tilbakefore kjernefraksjonen til innlbpet til den forste beholderen, og dels la sluttfraksjonen stromme tilbake til en tredje beholder, som ligger oppstroms i forhold til den forste beholderen, hvorved disse arbeids-operasjoner tilsammen kalles anrikning i kaskader. One can preferably partly allow the top fraction to undergo enrichment in a second container, which is located downstream in relation to the first container, partly return the core fraction to the inlet of the first container, and partly allow the final fraction to flow back to a third container, which is located upstream in relation to the first container, whereby these work operations together are called enrichment in cascades.

Herved kan til den forste beholder innfores en toppfraksjon som stammer fra den tredje beholder, hvilket ligger oppstroms i kaskaden, en midtfraksjon som stammer fra den forste beholderen, og en sluttfraksjon som stammer fra den andre beholderen som er plassert nedstroms i kaskaden. In this way, a top fraction originating from the third container, which is located upstream in the cascade, a middle fraction originating from the first container, and a final fraction originating from the second container located downstream in the cascade can be introduced to the first container.

Det forste beholderen kan ved tidspunktet for buffertgassens innforing i nevnte beholder hensiktsmessig holdes ved en temperatur som er hoyere enn den ved hvilken beholderen befinner seg ved tidspunktet for metningen med isotopblandingen. Denne kan innfores i sorpsjonsmaterialet i konstant mengde. Isotopblandingen er hensiktsmessig renset på forhånd, dvs. The first container can, at the time of introduction of the buffer gas into said container, be suitably kept at a temperature that is higher than that at which the container is located at the time of saturation with the isotope mixture. This can be introduced into the sorption material in a constant amount. The isotope mixture is appropriately purified in advance, i.e.

mest mulig befridd fra sorberte forurensninger. freed as much as possible from sorbed contaminants.

Oppfinnelsen vedrorer også en anordning for gjennomfbring av fremgangsmåten, og er karakterisert ved at den omfatter i kombinasjon en serie av kolonner, som er fylt med et sorpsjonsmiddel og som er plassert i kaskade, hvorved utlopet fra hver kolonne, og som skjer ved hjelp av et ledningssystem, er koblet til: a) Innlbpet til den kolonne som er plassert umiddelbart nedstroms i forhold til den aktuelle kolonnen og i forhold til The invention also relates to a device for carrying out the method, and is characterized in that it comprises in combination a series of columns, which are filled with a sorbent and which are placed in cascade, whereby the effluent from each column, and which takes place by means of a line system, is connected to: a) The inlet to the column that is located immediately downstream in relation to the column in question and in relation to

anrikningsretningen av den minst sorberte isotopen, the direction of enrichment of the least sorbed isotope,

b) sitt eget innlbp, b) his own income,

c) innlbpet til en kolonne som er plassert oppstrbms i forhold c) the entrance to a column that is placed upstream in relation

til den aktuelle kolonnen og i forhold til anrikningsretningen to the relevant column and in relation to the direction of enrichment

av den minst sorberte isotopen, of the least sorbed isotope,

d) en evakueringsledning for buffert-gassen, hvorved innlbpet til hver kolonne er tilsluttet til en ledning med inert gass, d) an evacuation line for the buffer gas, whereby the inlet to each column is connected to a line with inert gas,

og omstillingskraner, som er plassert ved innlbpet til og utlbpet fra hvér kolonne, og som muliggjor dirigering av gass-strbmmen i de hensiktsmessige retningene. Disse omstillingskraner omfatter hensiktsmessig et elektromagnetisk regulerings-organ, hvilket mottar signaler som stammer fra tidmåleren, og som framkaller de bnskede omstillingene. and switching taps, which are placed at the inlet to and outlet from each column, and which make it possible to direct the gas flow in the appropriate directions. These change-over taps appropriately include an electromagnetic regulation device, which receives signals originating from the timer, and which induces the desired changes.

Ved valg av de tidspunkter da man omstiller inn- og ut-lbpet for de i tre fraksjoner oppdelte gassene, blir det mulig å regulere graden av isotopanrikning i de forskjellige fraksjonene innen ganske store grenser omkring den verdi so^i erholdes ved frak-sjonering ved det tidspunkt 'da kolonnen er fullstendig mettet. Ifolge en foretrukket utfbrelsesform av denne rensing, dvs. separasjon av adsorberba^re forurensinger som finnes i gass-blandingen for anvendelse av blandingen i prosessen,lar man isotopblandingen passere gjennom en lukket beholder som inneholder metalldeler, og som er nedkjblt til en tilstrekkelig lav temperatur for at isotopblandingens damptrykk skal bli meget lavt, hvoretter man overforer beholderen til en slik temperatur at isotopblandingen antar gassform. By choosing the times when one adjusts the input and output for the gases divided into three fractions, it becomes possible to regulate the degree of isotopic enrichment in the different fractions within fairly large limits around the value so^i obtained by fractionation at the time when the column is completely saturated. According to a preferred embodiment of this purification, i.e. separation of adsorbable impurities present in the gas mixture for use of the mixture in the process, the isotope mixture is allowed to pass through a closed container containing metal parts, which is cooled to a sufficiently low temperature so that the vapor pressure of the isotope mixture becomes very low, after which the container is transferred to such a temperature that the isotope mixture assumes gaseous form.

Ifolge oppfinnelsen kan man i det minste i en fraksjon inn-sprbyte gassformig isotopblanding, hvilken er anriket på et av sine elementer og som kommer ut fra et trinn, i et andre trinn samt gjenta framgangsmåten, hvorved de forskjellige trinnene omfatter nbdvendige forbindelser. According to the invention, gaseous isotopic mixture, which is enriched in one of its elements and which comes out of one step, can be injected at least in a fraction, in a second step and repeat the procedure, whereby the different steps include the necessary compounds.

Man definerer som sorpsjohsmateriale et materiale som på en bestemt måte kan fiksere en viss mengde av en gassformig forbindelse, og uansett hvor fikseringen av den gassformige Waste material is defined as a material that can fix a certain amount of a gaseous compound in a specific way, and regardless of how the fixation of the gaseous

forbindelsen finner sted på nevnte materiale. the connection takes place on said material.

Fikseringen kan være reversibel ved en bestemt temperatur. The fixation may be reversible at a certain temperature.

Den kan også være inreversibel ved denne temperatur og bli reversibel ved en hbyere temperatur. It can also be irreversible at this temperature and become reversible at a higher temperature.

I foreliggende sbknad anvendes uttrykket "recyklisering" In this context, the term "recycling" is used

i betydningen den arbeidsoperasjon som består i at man tar ut en hvilken som helst fraksjon, som kommer ut fra en lukket beholder, og som igjen innsprbytes i innlbpet til samme beholder. Derimot betegner man som "refluks" in the sense of the work operation which consists in taking out any fraction, which comes out of a closed container, and which is again injected into the inlet of the same container. In contrast, it is referred to as "reflux"

den arbeidsoperasjon som består i at man tar ut en hvilken som helst fraksjon som kommer ut fra en forste beholder og som siden gjeninnfbres i innlbpet til en \the work operation which consists in taking out any fraction that comes out of a first container and which is then re-introduced into the inlet of a \

andre beholder, som er skilt fra den forste beholderen og som er plassert oppstrbms i forhold til den forste beholderen og i forhold til retningen for bket anrikning av den minst sorberte isotopen. second container, which is separated from the first container and which is placed upstream in relation to the first container and in relation to the direction of bent enrichment of the least sorbed isotope.

Med "fblgende trinn" forstås det trinn som ligger etter "Next step" means the step that follows

det betraktede trinn i forhold til retningen av bkende anrikning av den minst adsorberte isotop. Man forstår ved "forangående trinn" det trinn som ligger foran det betraktede trinn i forhold til retningen av bkende anrikning av den minst adsorberte isotop. For å the considered step relative to the direction of increasing enrichment of the least adsorbed isotope. By "preceding step" is understood the step that lies ahead of the considered step in relation to the direction of increasing enrichment of the least adsorbed isotope. In order to

definere "foran" og "etter" refererer man til retningen av bkende anrikning av den minst adsorberte isotop. define "before" and "after" one refers to the direction of increasing enrichment of the least adsorbed isotope.

Man definerer anrikningsgraden som den relative The degree of enrichment is defined as the relative

forskjell mellom isotopforholdene for den nevnte fraksjon og begynnelsesblåndingen. Ved isotopforholdet forstår man forholdet mellom antall molekyler av en isotop- difference between the isotopic ratios of the said fraction and the initial dilution. The isotope ratio is understood as the ratio between the number of molecules of an isotope

type og antallet molekyler av en annen isotoptype. Man har altså interesse av å oke anrikningsgraden av en av isotoptypene når man vil isolere den nevnte type. type and number of molecules of a different isotope type. There is thus an interest in increasing the degree of enrichment of one of the isotope types when you want to isolate the said type.

Ifolge en framgangsmåte for utfbrelse av oppfinnelsen kan man likeledes innmate den opprinnelige isotopblandingen i en lukket beholder som inneholder sorpsjonsmidlet og som er plassert omtrent midt i kaskaden. Denne framgangsmåte muliggjor spesielt en gradvis utarming av sluttfraksjonene på den isotop, som man bnsker å separere, og disse sluttfraksjonene bringes til å strbmme tilbake mot de lukkede beholdere, som er plassert foran den beholder i hvilken man innforer den opprinnelige isotopblandingen. Kaskaden er således adskilt av to deler i matningsbeholderen, idet den ene tjener til anrikning av den minst adsorberte isotop og den andre tjener til anrikning av den mest adsorberte isotop. According to a method for carrying out the invention, the original isotope mixture can also be fed into a closed container which contains the sorbent and which is placed approximately in the middle of the cascade. This procedure enables, in particular, a gradual depletion of the final fractions of the isotope that is to be separated, and these final fractions are made to flow back towards the closed containers, which are placed in front of the container into which the original isotope mixture is introduced. The cascade is thus separated by two parts in the feed container, with one serving to enrich the least adsorbed isotope and the other serving to enrich the most adsorbed isotope.

Ifolge oppfinnelsen blir disse to deler av kaskaden forbundet på fblgende måte: Det forste trinn, kalt rnatningstrinnet, mates ved begynnelsesblandingen, den toppfraksjon som kommer fra dette trinn sendes etter rensning til det fblgende trinn, midtfraksjonen blir etter rensning gjeninnfbrt med mategassen i samme matetrinn, og sluttfraksjonen blir etter rensning sendt inn i det foregående trinn. According to the invention, these two parts of the cascade are connected in the following way: The first stage, called the purification stage, is fed with the initial mixture, the top fraction that comes from this stage is sent after purification to the following stage, the middle fraction is reintroduced after purification with the feed gas in the same feeding stage, and the final fraction is, after purification, sent into the previous step.

I en foretrukket framgangsmåte ifolge oppfinnelsen tilhbrer buffertgassen en gruppe som omfatter edelgasser, halogen- og fortrinnsvis fluor-forbindelser samt slike gasser som nitrogen og fluor. In a preferred method according to the invention, the buffer gas requires a group comprising noble gases, halogen and preferably fluorine compounds as well as such gases as nitrogen and fluorine.

I en foretrukket utfbrelsesform for framgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppfanger man ved utgangen av en beholder med adsorberende materiale en toppfraksjon for å innfore den i en beholder med adsorberende materiale, og som folger etter i kaskaden, hvilken toppfraksjon omfatter mellom 1 og 40 % av den isotopblanding som metter materialet. In a preferred embodiment of the method according to the invention, a top fraction is collected at the exit of a container with adsorbent material to introduce it into a container with adsorbent material, and which follows in the cascade, which top fraction comprises between 1 and 40% of the isotopic mixture that saturates the material.

Ifolge oppfinnelsen kan man også oppfange ved utgangen av en beholder med adsorberende porbst materiale en sluttfraksjon av isotopblandingen for å gjeninnfbre den ved inngangen av beholderen med adsorberende materiale, og som ligger foran den betraktede beholder i kaskaden, og hvilken fraksjon har et volum på mellom 1 og 60 % i forhold til den isotopblandingen som metter kolonnen. According to the invention, a final fraction of the isotope mixture can also be captured at the exit of a container with adsorbing porous material in order to reintroduce it at the entrance of the container with adsorbing material, and which lies ahead of the considered container in the cascade, and which fraction has a volume of between 1 and 60% in relation to the isotopic mixture that saturates the column.

I en utfbrelsesform av oppfinnelsen benytter man til adskillelse av de forskjellige isotoptyper et adsorberende materiale, f.eks. natriumfluorid, alkylsulfid og molekylsikt, og som har evnen til å aktivere vibrasjonsegenskapene hos de forskjellige isotop-molekylene, f. eks. 10 BF_, 11 BF_, 235 UT og 238 UF^. 3 3 b d Man kan også benytte et fast materiale som man har impregnert ved hjelp av en væske hvis molekyler hver har minst et "elektronutbyttbart atom", hvorved man med "elektronutbyttbart atom", nærmere bestemt mener et atom som opptar eller avgir elek-troner . In one embodiment of the invention, an adsorbent material, e.g. sodium fluoride, alkyl sulphide and molecular sieve, and which has the ability to activate the vibrational properties of the different isotope molecules, e.g. 10 BF_, 11 BF_, 235 UT and 238 UF^. 3 3 b d You can also use a solid material that has been impregnated with a liquid whose molecules each have at least one "electron-exchangeable atom", where by "electron-exchangeable atom", more specifically, one means an atom that absorbs or emits electrons .

I en utforelsesform av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er det porose adsorberende materiale, som fyller beholderne, en molekylsikt med kornstorrelse som er tilnærmet homogen og hvis diameter for de indre porer ligger mellom 3 og 100 Å. Dette materiale benyttes med fordel for adskillelse av karboniso-toper, idet disse isotoper innfores i gassform, f.eks. i form av karbonmonooksyd ved behandlingen ifolge oppfinnelsen. Dette materialet kan også benyttes til separasjon av neonisotoper. In one embodiment of the method according to the invention, the porous adsorbing material that fills the containers is a molecular sieve with a grain size that is approximately homogeneous and whose diameter for the inner pores is between 3 and 100 Å. This material is advantageously used for the separation of carbon isotopes , as these isotopes are introduced in gaseous form, e.g. in the form of carbon monoxide in the treatment according to the invention. This material can also be used for the separation of neon isotopes.

I en annen utforelse ifolge oppfinnelsen benytter man adsorberende materiale som består av faste stoffer, oppdelt i korn som er tilnærmet homogene, og hvilke stoffer f.eks. er definert ved den generelle formel H^y, hvor H betyr et halogen, M et metall og x og y er hele tall. In another embodiment according to the invention, adsorbent material is used which consists of solid substances, divided into grains which are approximately homogeneous, and which substances e.g. is defined by the general formula H^y, where H means a halogen, M a metal and x and y are whole numbers.

Dette materialet benyttes til anrikning av isotoper av uran, hvorved uran foreligger i form av heksafluorid. This material is used for the enrichment of isotopes of uranium, whereby uranium is in the form of hexafluoride.

I en tredje utforelsesform benytter man et fast underlag, som består av oppdelte korn som er tilnærmet homogene, og som er impregnert ved hjelp av en væske. Den anvendte væsken kan være en organisk forbindelse som inneholder minst et elektronavgivende atom. Vektskonsentrasjonen av denne organiske forbindelsen ligger mellom 5 og 90% i forhold til det torre bære-materialets vekt, hvilket kan bestå av for-eksempel "Chromosorb" celitt eller ildfast sten. Noen få gram av dette bærestoff tas ut og tilsettes væske, f.eks. dioktylsulfid. Mengden av dioktylsulfid bestemmes av mengden bæremateriale, f.eks. 30 g dioktylsulfid pr. 100 g bæremateriale. In a third embodiment, a solid substrate is used, which consists of divided grains which are approximately homogeneous, and which are impregnated with the aid of a liquid. The liquid used may be an organic compound containing at least one electron-donating atom. The weight concentration of this organic compound is between 5 and 90% in relation to the weight of the dry carrier material, which can consist of, for example, "Chromosorb" celite or refractory stone. A few grams of this carrier material are taken out and liquid is added, e.g. dioctyl sulfide. The amount of dioctyl sulphide is determined by the amount of carrier material, e.g. 30 g of dioctyl sulphide per 100 g carrier material.

De elektronavgivende atomene utgjores av slike elementer som svovel, oksygen, nitrogen, selen og tellur. Den organiske forbindelsen kan inneholde et elektronavgivende atom, mens resten av molekylet består av minst en alkylaryl-gruppe, hvis antall karbonatomer ligger mellom 2 og 30. Denne variant kan med fordel brukes til adskillelse av borisotoper. The electron-donating atoms are made up of such elements as sulphur, oxygen, nitrogen, selenium and tellurium. The organic compound may contain an electron-donating atom, while the rest of the molecule consists of at least one alkylaryl group, whose number of carbon atoms is between 2 and 30. This variant can be advantageously used for the separation of boron isotopes.

Nedenfor vil det bli beskrevet en utforelsesform hvorved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen anvendes på en gassformig blanding, f.eks. en isotopblanding. Below will be described an embodiment whereby the method according to the invention is applied to a gaseous mixture, e.g. an isotope mixture.

I et sorpsjonsmateriale som er innesluttet i en lukket beholder, og som på forhånd er fylt med buffertgass, innforer man en eneste gassformet blanding under slike betingelser at sorpsjon av denne blandingens bestanddeler finner sted på sorpsjonsmaterialet, og dette skjer med konstant hastighet. La oss anta at denne innforing finner sted i oyeblikket 0. I en forste periode adsorberer det adsorberende materialet den gassformige blandingen, og fortrenger buffertgassen foran seg. Gassblandingens molekyler fikseres, hvorved materialtapet i kolonnen kommer til å variere. Denne forste periode varer inntil en av gassblandingens komponenter kommer frem til kolonnens utlop. Den blir f.eks.<S>påvist av en detektor med varm tråd i oyeblikket tR. Mar lar en viss bestemt fraksjon passere til oyeblikket t , slik at man oppsamler en onsket anriket fraksjon. I samme oyeblikk t erstatter man ved beholderens innlop innmatningen med isotopblandingen med innmatningen av buffertgass. In a sorption material that is enclosed in a closed container, and which is previously filled with buffer gas, a single gaseous mixture is introduced under such conditions that sorption of the components of this mixture takes place on the sorption material, and this occurs at a constant rate. Let us assume that this introduction takes place at time 0. In a first period, the adsorbing material adsorbs the gaseous mixture, displacing the buffer gas in front of it. The molecules of the gas mixture are fixed, whereby the material loss in the column will vary. This first period lasts until one of the components of the gas mixture reaches the outlet of the column. It is e.g.<S>detected by a detector with a hot wire at the instant tR. Mar allows a certain fraction to pass until the instant t, so that a desired enriched fraction is collected. At the same instant t, at the inlet of the container, the input with the isotope mixture is replaced by the input of buffer gas.

I lopet av en viss tid lar man den blandingen passere. som kommer ut av beholderen under trykket fra buffertgassen. Denne fraksjon kalles midtfraksjonen. Den har et isotopforhold som ligger nær isotopforholdet for mateblandingen. Derefter ved oyeblikket t , da strommen av isotopblandingen avtar ved beholderens utlop, overforer man utstrømningen til en tredje beholder. Man oppfanger da sluttfraksjonen. In the course of a certain time, the mixture is allowed to pass through. which comes out of the container under the pressure of the buffer gas. This fraction is called the middle fraction. It has an isotopic ratio that is close to the isotopic ratio of the feed mixture. Then at the instant t, when the flow of the isotope mixture decreases at the outlet of the container, the outflow is transferred to a third container. The final fraction is then captured.

Forholdet mellom konsentrasjonene av bestanddelene i den ikke fikserte gassfasen på den ene siden og den sorberte fasen på den annen side definerer sorpsjonskonstanten A. The ratio between the concentrations of the constituents in the unfixed gas phase on the one hand and the sorbed phase on the other hand defines the sorption constant A.

Man definerer retensjonskapasiteten Vr for beholderen med hensyn til en gassformig bestanddel, såsom beholderens metnings-volum, hvorved dette uttrykkes ved normale temperatur-^pg trykk-betingelser. Kapasiteten v , oppmålt ved normale betingelser, viser således volumet av en gassformig bestanddel ved innlbpet til beholderen når fronten av den gassformige blanding er påvist. Hvis man nå i stedet for å sprbyte inn en eneste gassformig bestanddel, innsprbyter en blanding av to gassformige isotoper med masse M^ og og som har sorpsjonskoeffisienter A og A A, idet A er liten, får man to retensjonskapa-si teter V r og * V r + Av r', hvorved middelverdien av disse to verdier senere er betegnet med V. På denne måte eksisterer en periode under hvilken konsentrasjonen av komponenten med sorpsjonskonstant A i den blanding som kommer ut av beholderen, er hbyere enn konsentrasjonen av den samme komponent i mateblandingen. Dette kan påvises ved å bruke et masse-spektrometer. One defines the retention capacity Vr for the container with respect to a gaseous component, such as the saturation volume of the container, whereby this is expressed under normal temperature and pressure conditions. The capacity v, measured under normal conditions, thus shows the volume of a gaseous component at the inlet to the container when the front of the gaseous mixture is detected. If, instead of replacing a single gaseous component, one replaces a mixture of two gaseous isotopes with mass M^ and which have sorption coefficients A and A A, since A is small, one obtains two retention capacities V r and * V r + Av r', whereby the mean value of these two values is later denoted by V. In this way, a period exists during which the concentration of the component with sorption constant A in the mixture coming out of the container is higher than the concentration of the same component in the feed mixture. This can be detected by using a mass spectrometer.

I det byeblikk da utgangskonsentrasjonen igjen blir lik inn-gangskonsentrasjonen, har man fått et volum V<+> med isotopforholdet R<+>, og dette avviker fra isotopforholdet RQ for begynnelsesblandingen. At the moment when the output concentration again becomes equal to the input concentration, a volume V<+> with the isotope ratio R<+> has been obtained, and this deviates from the isotope ratio RQ for the initial mixture.

Man definerer som anrikningsgrad den relative variasjon av isotopforholdet R. Man kan ifolge oppfinnelsen vise at: Enrichment is defined as the relative variation of the isotope ratio R. According to the invention, it can be shown that:

I andre separasjonsforsbk betraktet man Aa/A. Her har derimot sokeren tilveiebrakt en fremgangsmåte hvor dette forhold multipliseres med en forsterkningskoeffisient V/V<+>, i hvilken fremgangsmåte forsterkningskoeffisienten er regulerbar ved hjelp av det uttatte volum, idet volumet av den sorberende om-givelse i kolonnen og elementærmekanismen bestemmer volumet v<+>. In other separation experiments, Aa/A was considered. Here, on the other hand, the searcher has provided a method where this ratio is multiplied by an amplification coefficient V/V<+>, in which method the amplification coefficient can be adjusted using the extracted volume, as the volume of the sorbing environment in the column and the elementary mechanism determines the volume v< +>.

Man vil samtidig iaktta at sluttfraksjonen er utarmet med hensyn på isotopen M^ og derved faktisk anriket med isotopen M,,. At the same time, it will be observed that the final fraction is depleted with regard to the isotope M^ and thereby actually enriched with the isotope M,,.

Dimensjonene av den beholderen som inneholder det porose sorberende materiale kan være store. Man bruker med fordel kolonner med sylindrisk form hvis lengde kan ligge mellom 0,5 og 15 meter, fortrinnsvis mellom 1 og 5 meter, og hvis tverrsnitt kan variere fra noen brokdeler av en kvadratcentimeter til flere kvadratmeter. The dimensions of the container containing the porous sorbent material can be large. It is advantageous to use columns with a cylindrical shape whose length can be between 0.5 and 15 metres, preferably between 1 and 5 metres, and whose cross-section can vary from a few fractions of a square centimeter to several square metres.

I en spesiell utfbrelsesform av anordningen ifolge oppfinnelsen er en renseanordning, som er bestemt til under behandlingen å avskille isotopblandingen fra buffertgassen, innskutt i hver av de gasstransporterende ledninger, og som forbinder utlopet av en beholder med innlopene til nabobeholderen. In a special embodiment of the device according to the invention, a cleaning device, which is intended to separate the isotope mixture from the buffer gas during treatment, is inserted into each of the gas-transporting lines, and which connects the outlet of a container with the inlets of the neighboring container.

I en variant kan en renseanordningskombinasjon brukes for flere forskjellige fraksjoner. In one variant, a purification device combination can be used for several different fractions.

Oppfinnelsen skal nærmere forklares i den fblgende beskrivelse under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor The invention shall be explained in more detail in the following description with reference to the attached drawings, where

fig. 1 viser et separasj4nselement, dvs. en lukket beholder og dennes innlbps- og utlbpselementer. fig. 1 shows a separation element, i.e. a closed container and its inlet and outlet elements.

Fig. 2 viser skjematisk de observerte avgivelser av de gassformige blandinger ved utlopet av beholderen som en funksjon av tiden. Fig. 3 viser avgivelsene av to isotoper med masse M^ og M 2 ved utlopet av kolonnen som funksjon av tiden. Fig. 4 viser den iakttatte isotopanrikning i forbindelse med desorbsjonen. Fig. 5 viser anrikningen og den observerte forsterkningsfaktor som funksjon av beholdertverrsnittet. Fig. 6 viser anrikningsfaktoren som funksjon av korndiametrene, og Fig. 2 schematically shows the observed releases of the gaseous mixtures at the outlet of the container as a function of time. Fig. 3 shows the emissions of two isotopes with masses M^ and M 2 at the outlet of the column as a function of time. Fig. 4 shows the observed isotope enrichment in connection with the desorption. Fig. 5 shows the enrichment and the observed amplification factor as a function of the container cross-section. Fig. 6 shows the enrichment factor as a function of the grain diameters, and

fig. 7 viser et installasjonsskjema for tre elementer som danner en del av kaskaden. fig. 7 shows an installation diagram for three elements that form part of the cascade.

Dette element kommer til å bli beskrevet for separering av borisotoper, men anlegget for isotoper av ethvert annet grunn-element undergår bare detalj-forandringer, og er oftest identisk med det ovenfor nevnte anlegg. Antallet elementer for en kaskade er variabelt som funksjon av det onskede innhold ved utlopene av de undersokte elementer. This element will be described for the separation of boron isotopes, but the facility for isotopes of any other basic element undergoes only minor changes, and is mostly identical to the facility mentioned above. The number of elements for a cascade is variable as a function of the desired content at the outlets of the examined elements.

Fig. 1 viser en lukket beholder, som f.eks. er en kolonne av monelmetall med sylindrisk tverrsnitt. Dimensjonene av x Fig. 1 shows a closed container, which e.g. is a column of monel metal with a cylindrical cross-section. The dimensions of x

denne kolonne kan være variabel. I nærværende eksempel er this column can be variable. In the present example is

det valgt en diameter på 15 cm og en lengde på 3 m. Denne beholder 1 er fylt med et adsorpsjonsmateriale, som f.eks. a diameter of 15 cm and a length of 3 m have been chosen. This container 1 is filled with an adsorption material, such as e.g.

kan være dehydrert leire, brent ved 200° i en atmosfære may be dehydrated clay, fired at 200° in one atmosphere

av helium, og på hvilken man har festet 30 vekts-% dioktylsulfid. of helium, and to which 30% by weight of dioctyl sulphide has been attached.

Denne kolonne er på den ene siden forbundet med en innlopsledning 2, hvorpå det er anbragt en omkoblingskran 3, idet denne kran This column is connected on one side to an inlet line 2, on which a switching tap 3 is placed, this tap

er forbundet med to ror 4 og 5, hvilke tjener til å tilfore hhv. buffertgass og den isotopblanding som skal separeres. is connected by two rudders 4 and 5, which serve to supply the buffer gas and the isotope mixture to be separated.

Separasjonsmaterialet er representert ved 6 inne i beholderen, The separation material is represented by 6 inside the container,

og beholderen er forbundet med et utlopsror 7, hvis annen ende er forbundet med en omkoblingsanordning 8 og en kran 9 med to posisjoner (helt åpen eller helt stengt), og hvis utlop er forbundet med en varmetråd-detektor 10. Omkoblingsanordningen 8 er forsynt med fire utlop 11, 12, 13 og 14, hvorav f.eks. and the container is connected to an outlet rudder 7, the other end of which is connected to a switching device 8 and a tap 9 with two positions (fully open or fully closed), and whose outlet is connected to a hot wire detector 10. The switching device 8 is provided with four outlets 11, 12, 13 and 14, of which e.g.

utlop 14 er utlop for buffertgassen, hviket utlop er forbundet med et materor 15 på hvilket det er anbragt en sirkulasjonspumpe 17. Varmetrådsdektektoren 10 er på den annen side forbundet med et tidur 16, og som regulerer oppstartingen. Dette tidur 16 regulerer stillingen av omkoblingsorganet 8, slik at strommen av de forskjellige fraksjoner som kommer ut av beholderen gjennom utlopsror 7, styres mot de forskjellige kanaler 11, 12, outlet 14 is the outlet for the buffer gas, which outlet is connected to a feed pipe 15 on which a circulation pump 17 is placed. The heating wire detector 10, on the other hand, is connected to a timer 16, which regulates the start-up. This timer 16 regulates the position of the switching device 8, so that the flow of the different fractions coming out of the container through the outlet valve 7 is directed towards the different channels 11, 12,

13 og 14. Denne anordning funksjonerer på fblgende måte: 13 and 14. This device functions in the following way:

Innen tidspunktet 0 kommer buffertgassen gjennom ledning 4, om-kobl ingsanordningen 3 og roret 2 inn i beholderen 1/ hvor gassen fyller ut porene. Denne gass passerer videre gjennom ledning 7, omkoblingsanordning 8 og går tilbake gjennom ledning 14, som sik-rer en lukket krets. I oyeblikket 0 avbryter man innmatningén av buffertgass ved omkobling av kran 3, og innforer med en strbmningshastighet på 200 ml/sek. den isotopblanding som skal separeres, og som folger fblgende vei: Tilbakefbrt gjennom ror 5 går isotopblandingen gjennom kran 3, innlbplednirig 2, hvoretter den siden kommer inn i den lukkede beholder 1, hvor den metter sorpsjonsmaterialet og driver buffertgassen foran seg. Framforingen folger en front, som inne i kolonnen former seg By time 0, the buffer gas comes through line 4, the switching device 3 and the rudder 2 into the container 1/ where the gas fills the pores. This gas passes further through line 7, switching device 8 and returns through line 14, which ensures a closed circuit. At instant 0, the supply of buffer gas is interrupted by switching on tap 3, and introduced at a flow rate of 200 ml/sec. the isotope mixture to be separated, which follows the following path: Returned through pipe 5, the isotope mixture passes through tap 3, inlet 2, after which it later enters the closed container 1, where it saturates the sorption material and drives the buffer gas ahead of it. The front lining follows a front, which takes shape inside the column

som et stempel, som driver buffertgassen framfor seg. Isotopblandingen metter sorpsjonsmaterialet, som den kommer inn i. Derved opptrer en utbytning av molekyler av det minst sorberte elementet med molekyler av det mest sorberte elementet, og dette fortsetter så lenge som den lukkede beholder ikke er helt mettet, dvs. så lenge som man ikke observerer molekylar fra isotopblandingen som forlater beholderen gjennom ror 7, like a piston, which drives the buffer gas in front of it. The isotope mixture saturates the sorption material, into which it enters. Thereby an exchange of molecules of the least sorbed element with molecules of the most sorbed element occurs, and this continues as long as the closed container is not completely saturated, i.e. as long as observes molecules from the isotope mixture leaving the container through rudder 7,

og hvis molekyler påvises ved hjelp av varmetråddetektor 10. and whose molecules are detected using the hot wire detector 10.

I det byeblikk da molekylene påvises av varmetråddetektor 10, settes tiduret 16 igang. Dette gir omkoblingsanordningen 8 ordre om å sette innlbpsledningen 7 i forbindelse med utlopet 11. E Etter en på forhånd fastsatt tid omkobler tiduret 16 kranen 3, slik at buffertgassen sirkulerer på nytt. Etter en bestemt tid forandrer tiduret stillingen til omkobleren slik at innlbpet 7 settes i forbindelse med utlopet 12. Etter ytterligere en bestemt tid settes innlbpsledningen 7 ved hjelp av omkobleren 8 At the moment when the molecules are detected by the heating wire detector 10, the timer 16 is started. This gives the switching device 8 an order to connect the inlet line 7 to the outlet 11. E After a predetermined time, the timer 16 switches the tap 3, so that the buffer gas circulates again. After a specified time, the timer changes the position of the switch so that the inlet 7 is connected to the outlet 12. After a further specified time, the inlet line 7 is set using the switch 8

i forbindelse med utlopet 13. Senere etter en viss tid til-veiebringer tiduret 16 forbindelse mellom innlbpet på omkobleren 8 og utlop 14. in connection with the outlet 13. Later, after a certain time, the timer 16 provides a connection between the input on the switch 8 and outlet 14.

Ved en utfbrelsesform lukkes kran 9, hvilken har til oppgave In one embodiment, tap 9, which has the task, is closed

å isolere varmetråddetektor 10, så snart detektor 10 har påvist ankomsten av de forste molekylene. Kranen 9 åpnes på nytt når forbindelsen mellom innlbpet 7 på omkobleren 8 og dennes utlop 14 er etablert. Disse manbvreringer av kran 9 reguleres av tidur 16. to isolate the hot wire detector 10, as soon as the detector 10 has detected the arrival of the first molecules. The tap 9 is opened again when the connection between the inlet 7 of the switch 8 and its outlet 14 is established. These maneuvers of crane 9 are regulated by timer 16.

De forskjellige forbindelsesetapper vil bli definert etter hvert under beskrivelsen av de fblgende figurer. The different connection stages will be defined in due course during the description of the following figures.

Fig. 2 viser strbmmen av de forskjellige gasser ved nivået for detektoren IO. Hvis man som utgangspunkt velger tidspunktet 0, dvs. det tidspunkt da man har etablert forbindelse mellom omkoblingen mellom innlbp av buffertgass og innlbp av isotopblanding, metter isotopblandingen kolonnen i lbpet av en viss tid ved å skyve buffertgassen. De forste molekyler av isotopblandingen kommer til detektoren 10 ved tiden tD og definerer således retensjonsvolumet slik det er beskrevet ovenfor. Dette tidspunkt tR er tidspunktet for omstilling fra kretsen 7-14 Fig. 2 shows the flow of the different gases at the level of the detector IO. If one chooses time 0 as a starting point, i.e. the time when a connection has been established between the switch between the input of buffer gas and the input of isotope mixture, the isotope mixture saturates the column for a certain amount of time by pushing the buffer gas. The first molecules of the isotope mixture arrive at the detector 10 at time tD and thus define the retention volume as described above. This time tR is the time for switching from circuit 7-14

til kretsen 7-11 på omkoblingsanordningen 8. Konsentrasjonen av isotopblandingen i gassen oker da til den når et maksimum som forblir konstant en gitt tid. Dette maksimum nås ved tidspunktet tj,. Senest på dette tidspunkt omstiller man kranen 8 mellom 7 og 12, og isotopblandingen passerer da. Deretter avtar konsentrasjonen av blandingen i buffertgassen fra byeblikk tD> Fra dette byeblikk omstiller man kranen 8 til kretsen 7-13. Begynnelsesgassblandingen er fullstendig ute ved tidspunktet to the circuit 7-11 on the switching device 8. The concentration of the isotope mixture in the gas then increases until it reaches a maximum which remains constant for a given time. This maximum is reached at time tj,. At this point at the latest, tap 8 is adjusted between 7 and 12, and the isotope mixture then passes through. The concentration of the mixture in the buffer gas then decreases from the on-off time tD> From this on-off time, tap 8 is switched to circuit 7-13. The initial gas mixture is completely out at the time

tN. I dette byeblikk omstilles til kretsen 7-14. tN. At this time, the city is changing to the circuit 7-14.

Fig. 3 viser en del av fig. 2 hvorpå det er angitt i detalj det tidspunkt som ligger mellom tR og t^,. Tidspunktet 0 tilsvarer, slik det er angitt på fig. 2, begynnelsen av innsprbyt-ningen av isotopblandingen. Tidspunktet t is. tilsvarer tilsyne-komsten av de forste molekyler i isotopblandingen ved nivået for detektoren lo. Tidspunktet tF tilsvarer oppnåelse av den maksimale og konstante konsentrasjon av isotopblandingen. Den ' forste kurve M-^ angir ankomsten av den forste front av molekyler av typen M-^. Det kan f.eks. være ankomsten av molekyler av borisotopen 11. Den annen front M2 tilsvarer ankomsten av molekyler av typen M2, f.eks. borisotopen 10. Mellom tidspunktene tR og tidspunktet tp får man avskjæringen av toppfraksjonen ved et tidspunkt tc> Dette tilveiebringes ved forbindelse mellom innlbp 7 og utlop 12 på omkoblingsanordningen 8. Dette tidspunkt tc er regulerbart og gjor det mulig å oppnå mere eller mindre anrikede toppfraksjoner av isotopblandingen. Hvis man legger tidspunktet t meget nær t , får man en blanding som er sterkt anriket med isotopen M^, men en mengde som er svakt anriket hvis man lar tc og tp falle sammen. Anrikingen av blandingen er svakere, men den anrikede mengde er meget storre. Fig. 3 shows a part of fig. 2, on which the time between tR and t^, is indicated in detail. Time point 0 corresponds, as indicated in fig. 2, the beginning of the exchange of the isotope mixture. The time t is. corresponds to the appearance of the first molecules in the isotope mixture at the level of the detector lo. The time tF corresponds to the achievement of the maximum and constant concentration of the isotope mixture. The first curve M-^ denotes the arrival of the first front of molecules of the type M-^. It can e.g. be the arrival of molecules of the boron isotope 11. The second front M2 corresponds to the arrival of molecules of the type M2, e.g. the boron isotope 10. Between the times tR and the time tp one obtains the cut-off of the top fraction at a time tc> This is provided by the connection between inlet 7 and outlet 12 on the switching device 8. This time tc is adjustable and makes it possible to obtain more or less enriched top fractions of the isotope mixture. If you put the time t very close to t , you get a mixture that is highly enriched with the isotope M^, but a quantity that is weakly enriched if you let tc and tp coincide. The enrichment of the mixture is weaker, but the enriched amount is much larger.

Fig. 4 viser en del som ligger mellom t^ og tN på fig. 2. På denne figur representerer kurven 21 konsentrasjonen av den isotopblanding som er den eneste som kommer ut av beholderen ved tidspunktet t^, og blandes med buffertgass mellom tidene tD og v Fig. 4 shows a part which lies between t^ and tN in fig. 2. In this figure, curve 21 represents the concentration of the isotopic mixture which is the only one that comes out of the container at time t^, and is mixed with buffer gas between times tD and v

Den momentane mengde isotopblanding som kommer ut av beholderen, avtar ifolge en i det vesentlige eksponentiell funksjon. Denne sluttblanding av isotoper er utarmet som angitt ved kurven 22. Denne utarming har man funnet eksperimentalt varierer fra 0 til 6%. The instantaneous amount of isotope mixture that comes out of the container decreases according to an essentially exponential function. This final mixture of isotopes is depleted as indicated by curve 22. This depletion has been found experimentally to vary from 0 to 6%.

I tilfellet med karbonmonooksyd er de tilsvarende verdier angitt i prosenter som ordinater. In the case of carbon monoxide, the corresponding values are given in percentages as ordinates.

/ /

Fig. 5 viser de under forsbk méd karbonmonooksyd eksperimentelt fundne kurver. Den rette linje 23 angir anrikingsgraden for toppfraksjonen som funksjon av kolonnens tverrsnitt, hvilken anrikingsgrad viser seg å være: Fig. 5 shows the curves experimentally found during experiments with carbon monoxide. The straight line 23 indicates the degree of enrichment for the top fraction as a function of the cross-section of the column, which degree of enrichment turns out to be:

Den rette linje er tilnærmet parallell med absisseaksen og viser at anrikingsgraden av toppfraksjonen er lite avhengig av kolonnens tverrsnitt. De eksperimentelt fundne punkter er an-tydet med sirkler. Disse sirkler ligger nær den rette linje 23. Den rette linje 24 viser variasjonen av forsterkningsfaktoren V/V<+> som en funksjon av kolonnens tverrsnitt, slik at man får formelen: The straight line is approximately parallel to the abscissa axis and shows that the degree of enrichment of the top fraction is little dependent on the cross-section of the column. The experimentally found points are indicated by circles. These circles lie close to the straight line 23. The straight line 24 shows the variation of the amplification factor V/V<+> as a function of the cross-section of the column, so that one obtains the formula:

Med et kryss er vist de eksperimentelt fundne verdier av forsterkningsfaktoren for det elementære fenomen, som man har funnet ved anvendelse av framgangsmåten ifolge den foreliggende oppfinnelse. Denne forsterkningsfaktor viser seg å være tilnærmet uavhengig av kolonnens tverrsnitt. Fig. 6 viser kurven 26 som viser variasjonen av anrikningsfaktoren som funksjon av diameteren av kornene for det adsorberende materiale. Man ser spesielt at anrikningsfaktoren forblir konstant for korn med diametre mindre enn 0,5 mm, deretter avtar den noe. Fig. 7 viser en kaskade med tre separatorelementer p, q og r i serie. The experimentally found values of the amplification factor for the elementary phenomenon, which have been found by applying the method according to the present invention, are shown with a cross. This amplification factor turns out to be approximately independent of the column's cross-section. Fig. 6 shows the curve 26 showing the variation of the enrichment factor as a function of the diameter of the grains of the adsorbent material. One sees in particular that the enrichment factor remains constant for grains with diameters smaller than 0.5 mm, then it decreases somewhat. Fig. 7 shows a cascade with three separator elements p, q and r in series.

I en komplett kjede vil de være tilkoblet et element "0" som befinner seg foran, og et. element som befinner seg etter. I en krets 41 blir buffertgassen satt i bevegelse ved hjelp av en pumpe 46. Isotopblandingen blir innsprbytet ved hjelp av en mateledning 42. Denne ledning forlbper til innlbpet for en pumpe 36q. Utlopet av denne pumpe er forbundet med en anordning med konstant trykk 37q, med en kran 38q og en omkobleranordning 45q som står i direkte forbindelse med beholderen 27q som inneholder separatormaterialet. Utlopet av denne beholder er et element 28q. In a complete chain, they will be connected to an element "0" which is in front, and a. element located after. In a circuit 41, the buffer gas is set in motion by means of a pump 46. The isotope mixture is injected by means of a feed line 42. This line continues to the inlet for a pump 36q. The outlet of this pump is connected to a constant pressure device 37q, with a tap 38q and a switching device 45q which is in direct communication with the container 27q containing the separator material. The outlet of this container is an element 28q.

Ventilen 38q åpnes av et ur som styres ved hjelp av en detektor, slik som beskrevet for fig. 1, og representerer det elementære trinn. Denne ventil 38q er tilkoblet omkoblingsanordningen 45q som er tilkoblet kolonnen 27q. På samme måte er anordningen 35q tilkoblet en kanal som forer buffertgassen fra ledningen 41 gjennom omkoblingskranen 40q. Ventilene 38q og 40q funksjonerer med en kobling som er slik at når den ene er åpen er den annen lukket. The valve 38q is opened by a clock which is controlled by means of a detector, as described for fig. 1, and represents the elementary stage. This valve 38q is connected to the switching device 45q which is connected to the column 27q. In the same way, the device 35q is connected to a channel which feeds the buffer gas from the line 41 through the switching tap 40q. The valves 38q and 40q function with a coupling which is such that when one is open the other is closed.

I en forste fase er ventilen 38q åpen, og isotopblandingen innsprbytes i beholderen 27q. Etter en viss tid kommer de forste molekyler av isotopblandingen ved 28q, og toppfraksjonen som kommer fra separatorelementet 27q, oppfanges. Denne fraksjon blir derpå sendt til utskiller-fellen 34r hvor den blir separert fra buffertgassen som returnerer gjennom kanalen 38r til den alminnelige kanal 41 for buffertgassen. In a first phase, the valve 38q is open, and the isotope mixture is injected into the container 27q. After a certain time, the first molecules of the isotopic mixture arrive at 28q, and the top fraction coming from the separator element 27q is collected. This fraction is then sent to the separator trap 34r where it is separated from the buffer gas which returns through the channel 38r to the general channel 41 for the buffer gas.

Ved tidspunktet tc lukkes ventilen 30q, og ventil 31q åpnes. Midtfraksjonen av isotopblandingen blir da sendt til utskiller-fellen 34q for å bli resirkulert til elementet q. Ved tidspunktet tE lukkes beholseren 31q, og karet 29q åpnes. På dette tidspunkt sendes den gjenværende isotopblanding gjennom kanalen 32 til utskiller-fellen 34q for derpå å bli behandlet i elementet p. At time tc, valve 30q is closed, and valve 31q is opened. The middle fraction of the isotope mixture is then sent to the separator trap 34q to be recycled to the element q. At time tE, the container 31q is closed, and the vessel 29q is opened. At this point, the remaining isotopic mixture is sent through the channel 32 to the separator trap 34q to then be processed in the element p.

Ved tidspunktet tc er likeledes ventilen 38q blitt lukket samtidig som beholderen 40q er åpnet, slik at den isotopblanding som er til stede i beholderen 27q, skyves av buffertgassen, hvilket gjor det mulig å oppfange de to fraksjoner, midtfraksjonen og sluttfraksjonen. At the time tc, the valve 38q has also been closed at the same time as the container 40q has been opened, so that the isotope mixture present in the container 27q is pushed by the buffer gas, which makes it possible to collect the two fractions, the middle fraction and the final fraction.

Etter tidspunktet tM lukkes ventilen 29q og åpnes ventilen After the time tM, the valve 29q is closed and the valve is opened

48q som forbinder anordningen 28q over kanalen 47q med hoved-kanalen 41 for buffertgass. Strbmmen av buffertgass passerer således gjennom beholderen i lbpet av en tid som kan være av stbrrelses-ordenen noen minutter.048q which connects the device 28q over the channel 47q with the main channel 41 for buffer gas. The stream of buffer gas thus passes through the container over a period of time which can be on the order of a few minutes.0

Den elementære operasjon i elementet q blir da avsluttet. Opera-sjonene i elementene p og r forlbper på samme måte. De tre operasjoner i p, q og r kan avvikles synkront. Forberedelsene til en ny syklus består i å oppvarme renseelementene 34p, 34q og 34r. Når isotopblandingen deretter er i gassfase, åpnes ventilene 35p, 35q og 35r. Isotopblandingen blir da komprimert ved hjelp av pumpene 36p, 36q og 36r og innsprbytet i beholderne ved et nytt tidspunkt 0 som definerer begynnelsen av en anrikingssyklus, idet dette tidspunkt 0 blir bestemt ved det tidspunkt da man åpner ventilene 38p, 38q og 38r og lukker ventilene 40p, 40q og 40r. The elementary operation in the element q is then terminated. The operations in the elements p and r proceed in the same way. The three operations in p, q and r can be executed synchronously. The preparations for a new cycle consist of heating the cleaning elements 34p, 34q and 34r. When the isotope mixture is then in gas phase, the valves 35p, 35q and 35r are opened. The isotope mixture is then compressed by means of the pumps 36p, 36q and 36r and injected into the containers at a new time 0 which defines the beginning of an enrichment cycle, this time 0 being determined by the time when the valves 38p, 38q and 38r are opened and the valves are closed 40p, 40q and 40r.

Når man har etablert kaskadens funksjon, dvs. etter noen sykler Once the function of the cascade has been established, i.e. after a few cycles

med fylling, oppfanger man i to endepunkter av kaskaden ved 43 with filling, one intercepts at two endpoints of the cascade at 43

og 44 fraksjonene som respektive er anriket og utarmet med hen- and the 44 factions that are respectively enriched and depleted with

syn på de to isotoper. Konsentrasjonene av den bnskede isotop i hver av disse to fraksjoner er funksjon av antall trinn i kaskaden, funksjon av oppfangningstiden, dvs. den tid som for- view of the two isotopes. The concentrations of the desired isotope in each of these two fractions are a function of the number of steps in the cascade, a function of the capture time, i.e. the time that

lbper mellom tidspunktet tF og tidspunktet tc og den tid som forlbper mellom tidspunktet t„ og tidspunktet t.T. Man får ved en hensiktsmessig regulering av disse to tider (oppfangnings- elapses between the time tF and the time tc and the time that elapses between the time t„ and the time t.T. By appropriate regulation of these two times (interception

tiden for toppfraksjonen og oppfangningstiden for sluttfrak- the time for the peak fraction and the capture time for the final fraction

sjonen) et middel for optimalisering av kaskaden, som med kjenn-skap til isotopforholdet for den innsprbytede blanding og det bnskede isotopforhold ved de to ender av kaskaden, og med hen- the tion) a means of optimizing the cascade, which with knowledge of the isotopic ratio of the injected mixture and the desired isotopic ratio at the two ends of the cascade, and with

syn til egenskapene for et element, muliggjor bestemmelsé av view of the properties of an element, enables the determination of

antall elementer som er nbdvendige i en kaskade for den plan- number of elements required in a cascade for the plan-

lagte operasjon og det samlede volum av anlegget. added operation and the overall volume of the facility.

For å illustrere den ovenfor beskrevne framgangsmåte vil vi som eksempel beskrive isotopanrikingen for flere blandinger. To illustrate the procedure described above, we will describe the isotopic enrichment for several mixtures as an example.

EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1

For isotopanriking av karbonoksyd benyttes et molekylfilter 5Å For isotopic enrichment of carbon monoxide, a molecular filter 5Å is used

som leveres av firmaet Union Carbide. Dette filter består av korn hvis diameter ligger mellom 0,14 og 0,28 mm og er dehydrati-sert i 15 timer i en heliumatmosfære ved 200°C. which is supplied by the company Union Carbide. This filter consists of grains whose diameter is between 0.14 and 0.28 mm and is dehydrated for 15 hours in a helium atmosphere at 200°C.

Man fyller ved hjelp av dette filter en beholder av kobber med This filter is used to fill a copper container with

4 mm innvendig diameter og 3 meters lengde. Beholderen holdes på 22°C. Man fyller beholderen med helium, derpå innsprbyter man ved tidspunktet 0 karbonmonooksyd med en hastighet på 1 cm<3>4 mm internal diameter and 3 meters long. The container is kept at 22°C. The container is filled with helium, then at time 0 carbon monoxide is injected at a speed of 1 cm<3>

pr„ sek. per sec.

Hvis man overlot anlegget til seg selv, varierte avgivelsen svakt If the plant was left to itself, the output varied slightly

av seg selv» Man kunne regulere denne avgivelse ved a fbye til en reguleringsåpning. Etter 550 sekunder ble det ved hjelp av en varmetråddetektor, som var anbragt ved utlopet av kolonnen, påvist karbonoksyd som ble drevet av heliumet i kolonnen. Avgivelsen av karbonoksyd stabiliserte seg 565 sekunder etter begynnelsen by itself" One could regulate this release by creating a regulatory opening. After 550 seconds, with the help of a hot wire detector, which was placed at the outlet of the column, carbon monoxide was detected, which was driven by the helium in the column. The release of carbon monoxide stabilized 565 seconds after the onset

av innsprøytningen. Herav fulgte et volum på 426 cm 3 for retensjonskapasiteten. of the injection. This resulted in a volume of 426 cm 3 for the retention capacity.

Ved etter tidspunktet +550 sekunder å oppfange fraksjoner som kom ut av beholderen, konstaterte man ved analyse ved hjelp av massespektrometer at disse fraksjoner var anriket med karbon 12. Denne variasjon av forholdet varte omtrent fra tidspunktet By collecting fractions that came out of the container after the time +550 seconds, it was established by analysis using a mass spectrometer that these fractions were enriched with carbon 12. This variation of the ratio lasted approximately from the time

+550 sekunder til tidspunktet +590 sekunder. Etter denne tid inntok isotopforholdet sin begynnelsesverdi. +550 seconds to the time +590 seconds. After this time, the isotopic ratio assumed its initial value.

Man har i dette tilfelle kunnet måte fblgende karakteristiske stbrrelser: In this case, one has been able to form the following characteristic rules:

= 7% (anrikingsfaktor) = 7% (enrichment factor)

V+ = 30 cm^ (anriket mengde) V+ = 30 cm^ (enriched amount)

V/V<+> = 14,2 (forsterkningsfaktor) V/V<+> = 14.2 (amplification factor)

Man lot derpå 370 cm 3karbonmonooksyd desorbere, for hvilket kvantum isotopforholdet ikke var blitt variert. Derpå ble disse utarmet på karbon 12 ved å oppfange de 150 cm . Utarmingsfak-toren var omtrent 1% og forsterkningsfaktoren 2. 370 cm 3 of carbon monoxide was then allowed to desorb, for which quantity the isotope ratio had not been varied. These were then depleted of carbon 12 by collecting the 150 cm. The depletion factor was approximately 1% and the amplification factor 2.

Man kan angi andre eksempler på isotopseparasjon av karbonmonooksyd med et molekylfilter ved å variere temperaturen og holde de andre parametre konstant. Retensjonsvolumet og parallelt med det retensjonstiden varierte hovedsaklig omvendt propor-sjonalt med logaritmen av den absolutte temperatur under 30°C, og deretter fulgte det hele en lignende lov som nevnt ovenfor, men med en annen stigning over 30°C. Man har kunnet arbeide mellom -100°C og 100°C. Other examples can be given of isotope separation of carbon monoxide with a molecular filter by varying the temperature and keeping the other parameters constant. The retention volume and parallel to it the retention time varied mainly inversely proportionally with the logarithm of the absolute temperature below 30°C, and then it all followed a similar law as mentioned above, but with a different rise above 30°C. It has been possible to work between -100°C and 100°C.

Forsterkningsfaktoren varierte lite* mellom 13,5 ved 100°C og 15 ved -100 C, og bkte nesten regelmessig når temperaturen sank. The amplification factor varied little* between 13.5 at 100°C and 15 at -100°C, and increased almost regularly as the temperature decreased.

Hvis man nå benytter karbonmonooksyd med det samme molekylfilter, kan man variere diameteren av kolonnen ved konstant lengde, N lengden av kolonnenmed konstant tverrsnitt og deretter både lengde og diameter med konstant volum og endelig avgivelsen av karbonmonooksyd. Man har variert lengden av kolonnen fra 0,75 til 9 m. Hastigheten av sirkulasjonen av karbonmonooksyd var på 16 cm pr. sekund ved utlopet av kolonnen når denne var mettet. If you now use carbon monoxide with the same molecular filter, you can vary the diameter of the column with constant length, N the length of the column with constant cross-section and then both length and diameter with constant volume and finally the emission of carbon monoxide. The length of the column was varied from 0.75 to 9 m. The speed of the circulation of carbon monoxide was 16 cm per minute. second at the outlet of the column when it was saturated.

Man har iaktatt fblgende fenomener: Retensjonsvolumet bkte The following phenomena have been observed: The retention volume increased

med lengden av kolonnen med en koeffisient mindre enn 1, den anrikede mengde V<+> bkte bare fra 23 cm^ for en kolonne på 0,75 m til 55 cm for en kolonnen på 9 m, anrikingsfaktoren varierte fra 3 til 11%. Den relative forskjell i adsorbsjonskoeffisi-enter forble konstant. with the length of the column with a coefficient less than 1, the enriched amount of V<+> bkte only from 23 cm^ for a column of 0.75 m to 55 cm for a column of 9 m, the enrichment factor varied from 3 to 11%. The relative difference in adsorption coefficients remained constant.

Mens man holdt stbrrelsen av kolonnen konstant, lot man tverr- While keeping the vertical movement of the column constant, the cross-

3 2 3 2

snittet av kolonnen variere fra 3 mm til 5 dm . Man fant da at hvis hastigheten av karbonmonooksydet ble bket, varierte anrikingsfaktoren lite som en funksjon av kolonnens diameter. Derimot forble anrikingen konstant hvis avgivelsen ble holdt konstant. the section of the column varies from 3 mm to 5 dm. It was then found that if the velocity of the carbon monoxide was decreased, the enrichment factor varied little as a function of the column diameter. In contrast, the enrichment remained constant if the emission was kept constant.

Mengden av anriket gass oker med tverrsnittet. For en beholder på o 1,14 dm 2fikk man 30 liter gass for hvilken anrikingskoeffi-sienfen var 8%. The amount of enriched gas increases with the cross-section. For a container of o 1.14 dm 2 30 liters of gas were obtained for which the enrichment coefficient was 8%.

Man har lagt merke til at retensjonsvolumet avtar når avgivelsen oker. Man har kunnet vise at fenomenet hadde sammenheng med variasjonen av det midlere trykk i kolonnen, idet avgivelses-variasjonene nbdvendigvis ble okt ved variasjoner av trykket, under ellers like forhold forbvrig. Man har funnet at det anrikede volum bkte ved avgivelse av karbonoksyd, men at anrikings-koef f i sienten minsket litt og varierte fra 8% for en hastighet ved utlopet på 8 cm pr. sekund til 5% ved 80 cm pr. sekund. It has been noticed that the retention volume decreases when the release increases. It has been possible to show that the phenomenon was related to the variation of the mean pressure in the column, as the discharge variations were necessarily increased by variations of the pressure, under otherwise equal conditions. It has been found that the enriched volume increased with the release of carbon monoxide, but that the enrichment coefficient f in the sieve decreased slightly and varied from 8% for a velocity at the outlet of 8 cm per second to 5% at 80 cm per second.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

Man har foretatt andre anrikinger av karbonmonooksyd med mole-kylf ilter under fblgende forhold: En kolonne på 4 mm diameter og 3 m lengde forsynt med 5Å molekylfilter med kornstbrrelse mellom 0,42 og 0,50 mm ved en temperatur på -125°C. Avgivelsen av karbonmonooksyd i en mettet kolonne målt ved utlopet ble holdt konstant lik 1 cm 3 pr. sekund. Retensjonskapasiteten ble under disse forhold omtrent 2500 cm 3. Other enrichments of carbon monoxide have been carried out with molecular filters under the following conditions: A column of 4 mm diameter and 3 m length equipped with a 5 Å molecular filter with a grain size between 0.42 and 0.50 mm at a temperature of -125°C. The release of carbon monoxide in a saturated column measured at the outlet was kept constant equal to 1 cm 3 per second. Under these conditions, the retention capacity was approximately 2500 cm 3.

Ved bare å oppfange den forste del av toppfraksjonen på IO cm var anrikingen 38%. By collecting only the first part of the top fraction of 10 cm, the enrichment was 38%.

Retensjonskapasiteten var den samme som ovenfor, og forsterkningsfaktoren ble da 250. The retention capacity was the same as above, and the amplification factor was then 250.

Den ovenfor definerte anriking ble foretatt i et trinn. Man kan koble sammen flere anrikingstrinn. Anrikingseffekten oker med antallet trinn. The enrichment defined above was carried out in one step. You can connect several enrichment steps. The enrichment effect increases with the number of steps.

Ved f.eks. ved -125°C å bruke en kaskade på fem enhetstrinn med et sentralt innlbp ifolge fremgangsmåten med kaskader og under de ovenfor definerte forhold, får man et karbonmonooksyd hvis konsentrasjon av isotop 12 ved utlopet er 99,7 %. By e.g. at -125°C using a cascade of five unit steps with a central inlet according to the procedure with cascades and under the conditions defined above, one obtains a carbon monoxide whose concentration of isotope 12 at the outlet is 99.7%.

Ved det andre utlop får man et karbonmonooksyd hvis konsentrasjon av isotop 13 kan komme opp i 2,9 %. Under de minst gode forhold fikk man en konsentrasjon av isotop 13 på minst 1,6 %. Det skal bemerkes at den naturlige- konsentrasjon er på omtrent 98,92 % av karbon 12 og 1,08 % av karbon 13. At the second outlet, you get a carbon monoxide whose concentration of isotope 13 can reach 2.9%. Under the least favorable conditions, a concentration of isotope 13 of at least 1.6% was obtained. It should be noted that the natural concentration is approximately 98.92% of carbon 12 and 1.08% of carbon 13.

EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3

Man har også utfort anrikingsforsbk med neon 20 fra blandinger av neon 20 og 22. Enrichment experiments with neon 20 from mixtures of neon 20 and 22 have also been carried out.

Ved temperaturen for flytende nitrogen innsprbytet man 1 liter neon i lbpet av 16 minutter i en beholder med diameter 0,4 cm og lengde 3 meter ved benyttelse av et molekylfilter med korn av storrelsesorden mellom o,3 og 0,4 mm. Helium ble brukt som At the temperature for liquid nitrogen, 1 liter of neon was injected over the course of 16 minutes in a container with a diameter of 0.4 cm and a length of 3 meters using a molecular filter with grains of size between 0.3 and 0.4 mm. Helium was used as

*buffertgass. Man oppfanget ved utlopet 50 cm<3> neon, hvilket representerte en anriking på 40 % med neon 20. Man fikk således *buffer gas. At the outlet, 50 cm<3> of neon was collected, which represented an enrichment of 40% with neon 20. This resulted in

en forsterkningsfaktor på 20. an amplification factor of 20.

Man kan gjenta operasjonen f.eks. tre ganger, idet man som mategass tar den gass som er oppfanget ved den foregående operasjon. Ved slutten av den tredje operasjon kan man da få en blanding av neon 20 og 22, hvori konsentrasjonen av neon 20 overstiger 98%. You can repeat the operation, e.g. three times, taking as feed gas the gas collected in the previous operation. At the end of the third operation, a mixture of neon 20 and 22 can then be obtained, in which the concentration of neon 20 exceeds 98%.

EKSEMPEL 4 EXAMPLE 4

Et annet eksempel er anriking av isotop 11 av en blanding av borisotopene 10 ogll. Man arbeider ved 10°C. Man har kunnet påvise at det forekommer et anrikingsmaksimum som funksjon av temperaturen. Dette maksimum befinner seg mellom -20°C og +20°C. Anrikingsoperasjonen ble utfort i en monel-kolonne med seks-kantet tverrsnitt med sider på 1 cm. Denne kolonne fylles med et inert sorberende materiale, hvis korn har en diameter som ligger mellom 0,25 og 0,4 mm, impregnert med symmetrisk svovel-oktylsulfid i et forhold tilsvarende 20 gram oktylsulfid pr. Another example is the enrichment of isotope 11 by a mixture of the boron isotopes 10 and ll. One works at 10°C. It has been possible to demonstrate that an enrichment maximum occurs as a function of temperature. This maximum is between -20°C and +20°C. The enrichment operation was carried out in a Monel column with a hexagonal cross-section with sides of 1 cm. This column is filled with an inert sorbent material, whose grains have a diameter between 0.25 and 0.4 mm, impregnated with symmetrical sulfur-octyl sulfide in a ratio corresponding to 20 grams of octyl sulfide per

100 gram "Chromosorb WAW". Innsprøytningen ble utfort i lbpet av 16 minutter, og man innsprbytet 6,8 liter bor-trifluorid med en hastighet på o omtrent 7,5 cm 3 pr. sekund. Man oppfanget ved utlopet av kolonnen en toppfraksjon på 0,6 liter hvilken hadde en anriking på 32% med bor 11. Forsterkningsfa ktoren var således 11,4. 100 grams "Chromosorb WAW". The injection was carried out over a period of 16 minutes, and 6.8 liters of boron trifluoride were injected at a rate of about 7.5 cm 3 per minute. second. A top fraction of 0.6 liters was collected at the outlet of the column, which had an enrichment of 32% with boron 11. The amplification factor was thus 11.4.

Man kan også bare ta ut 0,15 liter. Anrikingen er da 50%. I dette siste eksempel har man ved en eneste arbeidsoperasjon oppsamlet 0,15 liter bor-trifluorid, hvis innhold av isotop 11 har variert fra ca. 81% til 87%. I virkeligheten er det naturlige isotopforholdet på ca. 4,3 blitt 6,5. You can also only withdraw 0.15 litres. The enrichment is then 50%. In this last example, 0.15 liters of boron trifluoride, whose content of isotope 11 has varied from approx. 81% to 87%. In reality, the natural isotopic ratio of approx. 4.3 became 6.5.

EKSEMPEL 5 EXAMPLE 5

Et annet eksempel som gjelder bor-trifluorid kan nevnes. Det gjelder bruken av en anrikingskaskade for bor 11. Another example relating to boron trifluoride can be mentioned. This applies to the use of an enrichment cascade for boron 11.

Kaskaden består av tre elementer a, b og c. Elementet a er mateelementet. Tverrsnittet er 42 cm 2og lengden er 4,50 meter. Elementet b har et tverrsnitt på 28 cm 2 og også en lengde på 4,50 meter. Elementet c har et tverrsnitt på 14 cm 2 og en lengde på 4,50 meter. Forbindelsen av disse forskjellige elementer tilveiebringes ifolge kaskadeskjemaet for delanriking. The cascade consists of three elements a, b and c. Element a is the feed element. The cross section is 42 cm 2 and the length is 4.50 metres. Element b has a cross-section of 28 cm 2 and also a length of 4.50 metres. The element c has a cross-section of 14 cm 2 and a length of 4.50 metres. The connection of these different elements is provided according to the cascade scheme for partial enrichment.

De mengder av gass som behandles, er fblgende for en drift The quantities of gas that are processed are as follows for an operation

ved lo°C. at lo°C.

1. trinn 1 step

Matning med 2,15 liter i 30 minutter, resyklisering av 1. trinn 14,1 liter i 15 minutter, refluks av 1. trinn (tilbakesprbytning) 1,6 liter i 25 minutter. Refluks fra 2. trinn til 1. trinn 1,08 liter i 25 minutter: toppfraksjon 1,6 liter i 5 minutter. Denne fraksjon er anriket til 23%. Isotopforholdet er okt fra 4,3 til 5,3. Feed with 2.15 liters for 30 minutes, recycle of 1st stage 14.1 liters for 15 minutes, reflux of 1st stage (back exchange) 1.6 liters for 25 minutes. Reflux from 2nd stage to 1st stage 1.08 liters in 25 minutes: top fraction 1.6 liters in 5 minutes. This fraction is enriched to 23%. The isotope ratio is oct from 4.3 to 5.3.

2. trinn 2nd step

Fraksjonen som kommer fra 1. trinn er 1,6 liter, resykliseringen fra 2. trinn 9,5 liter, refluks fra 2. trinn mot 1. trinn 1,08 liter, refluks fra 3. trinn mot 2. trinn 0,54 liter, oppfanget toppfraksjon i,08 liter hvor isotopforholdet er okt fra 5,3 The fraction coming from the 1st stage is 1.6 litres, the recycle from the 2nd stage 9.5 litres, the reflux from the 2nd stage towards the 1st stage 1.08 litres, the reflux from the 3rd stage towards the 2nd stage 0.54 liters , captured peak fraction in.08 liters where the isotopic ratio is oct from 5.3

til 6,5. to 6.5.

3. trinn 3rd step

Fraksjonen fra 2. trinn 1,08 liter, resyklisering av 3. trinn 4,75 liter, refluks fra 3. trinn mot 2. trinn 1,08 liter, toppfraksjonen 0,54 liter hvori isotopforholdet er okt fra 6,5 til 8. The fraction from the 2nd stage 1.08 liters, the recycle of the 3rd stage 4.75 liters, the reflux from the 3rd stage towards the 2nd stage 1.08 liters, the top fraction 0.54 liters in which the isotopic ratio is oct from 6.5 to 8.

Man oppfanger derfor 540 cm 3 bor-trifluorid hvori konsentrasjonene av de to isotoper er henholdsvis 89% bor 11 og 11% 540 cm 3 of boron trifluoride is therefore collected, in which the concentrations of the two isotopes are respectively 89% boron 11 and 11%

bor 10. Varigheten av syklusen er 90 minutter, deri innbefattet 30 minutter innsprbytning, hvorunder man oppfanger toppfraksjonen i lbpet av de fem siste minutter, idet 15 minutters oppfangning av midtfraksjonen blir skjbvet frem ved innsprbytning av nitrogen ved 50°C, idet denne gass anvendes som buffertgass, 25 minutter refluks ved '50°C og 20 minutters avkjbling av elementene til 10°C. boron 10. The duration of the cycle is 90 minutes, including 30 minutes of injection exchange, during which the top fraction is collected during the last five minutes, the 15 minute collection of the middle fraction being pushed forward by injection exchange of nitrogen at 50°C, this gas being used as buffer gas, 25 minutes reflux at 50°C and 20 minutes cooling of the elements to 10°C.

EKSEMPEL 6 EXAMPLE 6

Et annet eksempel er isotopanriking av uran. Another example is isotopic enrichment of uranium.

Man fylte i en kolonne med 4 mm diameter og 3 meters lengde natrium-flurorid-korn med diameter mellom 0,3 og 0,5 mm. Inn- A column with a diameter of 4 mm and a length of 3 meters was filled with sodium fluoride grains with a diameter between 0.3 and 0.5 mm. In-

sprøytningen skjedde ved 70°C. Innlbpstrykket var 1,1 bar, og avgivelsen 0,5 cm 3 pr. sekund. Innsprøytningen skjedde i lbpet av omtrent 1000 sekunder. Retensjonskapasiteten for kolonnen var 450 cm 3 . Ved oppfangning av 4o cm 3 uranheksa-fluorid ved utlopet av kolonnen fant man en forsterkningsfaktor på 11 og en anriking på over 6%. Den benyttede buffertgass vår en blanding av nitrogen og fluor. Midtfraksjonen ble oppfanget ved 400°C, liksom også sluttfraksjonen. the spraying took place at 70°C. The inlet pressure was 1.1 bar, and the discharge 0.5 cm 3 per second. The injection took place in about 1000 seconds. The retention capacity of the column was 450 cm 3 . When collecting 40 cm 3 of uranium hexafluoride at the outlet of the column, an amplification factor of 11 and an enrichment of over 6% were found. The buffer gas used is a mixture of nitrogen and fluorine. The middle fraction was collected at 400°C, as was also the final fraction.

Nedenfor er som eksempel angitt de karakteristiske trekk for Below, as an example, the characteristic features of

en kaskade som ut fra naturlig uran frembringer anriket uran med en konsentrasjon på 3,5 % av isotop 235. Tilbakeføringen i denne kaskade var uran som inneholdt 0,23 % uran 235. a cascade that, from natural uranium, produces enriched uranium with a concentration of 3.5% of the isotope 235. The return in this cascade was uranium containing 0.23% uranium 235.

Refluksgraden, dvs. volumforholdet mellom sluttfraksjonen og The degree of reflux, i.e. the volume ratio between the final fraction and

volumet av toppfraksjonen var 1,17 i anrikingsdelen og 0,95 i reduksjonsdelen. Man brukte 30 trinn som var fordelt med 15 the volume of the top fraction was 1.17 in the enrichment part and 0.95 in the reduction part. 30 steps were used which were divided by 15

trinn på anrikingsdelen og 14 trinn på reduksjonsdelen, idet de to deler var forbundet ved hjelp av et innlbpstrinn. Volumet av anrikingsdelen var omtrent 300 ganger volumet av det siste trinn, og volumet av reduksjonsdelen var omtrent 460 ganger stbrre enn volumet av det nevnte siste trinn. steps on the enrichment part and 14 steps on the reduction part, the two parts being connected by means of an input step. The volume of the enrichment portion was approximately 300 times the volume of the last step, and the volume of the reduction portion was approximately 460 times greater than the volume of said last step.

Claims

1. Method for enriching an isotope mixture by introducing this mixture in gaseous form into a chamber filled with a sorption medium and collecting fractions with different degrees of enrichment, characterized in that only the isotope mixture is introduced into the sorption chamber after the chamber has been filled with a buffer gas, which is inert in relation to the isotope mixture and the sorption medium, whereby in-

the lining is carried out until a first fraction, called the top fraction, and which is enriched in the least sorbed isotopes, has been collected at the outlet from the chamber, after which the buffer gas is passed through the sorption chamber and a second fraction, called the middle fraction, whose isotopic ratio is approximately equal to the isotope ratio is collected in the isotope mixture introduced into the sorption chamber. and that you then collect a third fraction, called the final fraction, which is depleted of the least sorbed isotopes before the buffer gas comes out alone at the sorption chamber's outlet.

2. Method according to claim 1, characterized in that one allows the top fraction to undergo enrichment in a second chamber, which is located downstream in relation to the first chamber, that one returns the middle fraction to the inlet of the first chamber, and allows the final fraction to flow back to a third chamber which lies upstream in relation to the first chamber, whereby these work operations together are called enrichment in cascade.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized by introducing into the first chamber a top fraction, which originates from the third chamber located upstream in the cascade, a middle fraction, which originates from said first chamber, and a final fraction which originates from the other chambers which are placed downstream in the cascade.

4. Device for developing the method according to one of claims 1-3 comprising a combination of a series of columns which are filled with a sorption medium, which columns are connected to each other by means of a tube system so that they form a cascade, characterized in that each of the columns is provided with an outlet pipe (7) whose other end is connected to a switching device (8) with four outlet channels (11,12,13 and 14), and that the outlets can be connected by means of pipelines to respectively: a) included in the column arranged downstream of the considered column in relation to the enrichment direction of the least sorbed isotope, b) included in the said considered column, c) included in the column arranged upstream of the considered column in relation to the enrichment direction of the least sorbed isotope, d) an evacuation tube for the buffer gas whereby this tube is connected to the inlet tube of each column and that a switching device (3) is placed in each inlet psrbr whereby the switching means (3,8) in the inlet and outlet pipes are connected to regulating means so that the gas flows can be directed in the desired direction.