NO126203B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for isotopanrikning.

Det er kjent at et visst antall grunnstoffer opptrer i naturlig tilstand i form av en blanding av flere forskjellige isotoper.

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.

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.

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.

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.

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<+> .

På denne måten har man eksempelvis kunnet måle forftoldet

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

i form av karbonoksyd i kontakt med en molekylsikt, og dette forhold varierer med temperaturen.

Man kjenner dessuten til fortængningskromatografi, hvorved

en gassblanding innfores i et lukket kaimmer fylt med et adsorp-sjonsmedium. Man innsproyter blandingen som skal adskilles i

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

mest mulig befridd fra sorberte forurensninger.

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

anrikningsretningen av den minst sorberte isotopen,

b) sitt eget innlbp,

c) innlbpet til en kolonne som er plassert oppstrbms i forhold

til den aktuelle kolonnen og i forhold til anrikningsretningen

av den minst sorberte isotopen,

d) en evakueringsledning for buffert-gassen, hvorved innlbpet til hver kolonne er tilsluttet til en ledning med inert gass,

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.

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.

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.

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

forbindelsen finner sted på nevnte materiale.

Fikseringen kan være reversibel ved en bestemt temperatur.

Den kan også være inreversibel ved denne temperatur og bli reversibel ved en hbyere temperatur.

I foreliggende sbknad anvendes uttrykket "recyklisering"

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"

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 \

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.

Med "fblgende trinn" forstås det trinn som ligger etter

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

definere "foran" og "etter" refererer man til retningen av bkende anrikning av den minst adsorberte isotop.

Man definerer anrikningsgraden som den relative

forskjell mellom isotopforholdene for den nevnte fraksjon og begynnelsesblåndingen. Ved isotopforholdet forstår man forholdet mellom antall molekyler av en isotop-

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 .

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.

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.

Dette materialet benyttes til anrikning av isotoper av uran, hvorved uran foreligger i form av heksafluorid.

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.

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.

Nedenfor vil det bli beskrevet en utforelsesform hvorved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen anvendes på en gassformig blanding, f.eks. en isotopblanding.

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.

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.

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.

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.

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.

Man definerer som anrikningsgrad den relative variasjon av isotopforholdet R. Man kan ifolge oppfinnelsen vise at:

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<+>.

Man vil samtidig iaktta at sluttfraksjonen er utarmet med hensyn på isotopen M^ og derved faktisk anriket med isotopen 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.

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.

I en variant kan en renseanordningskombinasjon brukes for flere forskjellige fraksjoner.

Oppfinnelsen skal nærmere forklares i den fblgende beskrivelse under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor

fig. 1 viser et separasj4nselement, dvs. en lukket beholder og dennes innlbps- og utlbpselementer.

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. 7 viser et installasjonsskjema for tre elementer som danner en del av kaskaden.

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.

Fig. 1 viser en lukket beholder, som f.eks. er en kolonne av monelmetall med sylindrisk tverrsnitt. Dimensjonene av x

denne kolonne kan være variabel. I nærværende eksempel er

det valgt en diameter på 15 cm og en lengde på 3 m. Denne beholder 1 er fylt med et adsorpsjonsmateriale, som f.eks.

kan være dehydrert leire, brent ved 200° i en atmosfære

av helium, og på hvilken man har festet 30 vekts-% dioktylsulfid.

Denne kolonne er på den ene siden forbundet med en innlopsledning 2, hvorpå det er anbragt en omkoblingskran 3, idet denne kran

er forbundet med to ror 4 og 5, hvilke tjener til å tilfore hhv. buffertgass og den isotopblanding som skal separeres.

Separasjonsmaterialet er representert ved 6 inne i beholderen,

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.

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,

13 og 14. Denne anordning funksjonerer på fblgende måte:

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

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,

og hvis molekyler påvises ved hjelp av varmetråddetektor 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

i forbindelse med utlopet 13. Senere etter en viss tid til-veiebringer tiduret 16 forbindelse mellom innlbpet på omkobleren 8 og utlop 14.

Ved en utfbrelsesform lukkes kran 9, hvilken har til oppgave

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.

De forskjellige forbindelsesetapper vil bli definert etter hvert under beskrivelsen av de fblgende figurer.

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

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

tN. I dette byeblikk omstilles til kretsen 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. 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

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%.

I tilfellet med karbonmonooksyd er de tilsvarende verdier angitt i prosenter som ordinater.

/

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:

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Etter tidspunktet tM lukkes ventilen 29q og åpnes ventilen

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.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.

Når man har etablert kaskadens funksjon, dvs. etter noen sykler

med fylling, oppfanger man i to endepunkter av kaskaden ved 43

og 44 fraksjonene som respektive er anriket og utarmet med hen-

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-

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-

tiden for toppfraksjonen og oppfangningstiden for sluttfrak-

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-

syn til egenskapene for et element, muliggjor bestemmelsé av

antall elementer som er nbdvendige i en kaskade for den plan-

lagte operasjon og det samlede volum av anlegget.

For å illustrere den ovenfor beskrevne framgangsmåte vil vi som eksempel beskrive isotopanrikingen for flere blandinger.

EKSEMPEL 1

For isotopanriking av karbonoksyd benyttes et molekylfilter 5Å

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.

Man fyller ved hjelp av dette filter en beholder av kobber med

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>

pr„ sek.

Hvis man overlot anlegget til seg selv, varierte avgivelsen svakt

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

av innsprøytningen. Herav fulgte et volum på 426 cm 3 for retensjonskapasiteten.

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

+550 sekunder til tidspunktet +590 sekunder. Etter denne tid inntok isotopforholdet sin begynnelsesverdi.

Man har i dette tilfelle kunnet måte fblgende karakteristiske stbrrelser:

= 7% (anrikingsfaktor)

V+ = 30 cm^ (anriket mengde)

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

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.

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.

Forsterkningsfaktoren varierte lite* mellom 13,5 ved 100°C og 15 ved -100 C, og bkte nesten regelmessig når temperaturen sank.

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.

Man har iaktatt fblgende fenomener: Retensjonsvolumet bkte

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.

Mens man holdt stbrrelsen av kolonnen konstant, lot man tverr-

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.

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%.

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.

EKSEMPEL 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.

Ved bare å oppfange den forste del av toppfraksjonen på IO cm var anrikingen 38%.

Retensjonskapasiteten var den samme som ovenfor, og forsterkningsfaktoren ble da 250.

Den ovenfor definerte anriking ble foretatt i et trinn. Man kan koble sammen flere anrikingstrinn. Anrikingseffekten oker med antallet trinn.

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 %.

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.

EKSEMPEL 3

Man har også utfort anrikingsforsbk med neon 20 fra blandinger av neon 20 og 22.

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

*buffertgass. Man oppfanget ved utlopet 50 cm<3> neon, hvilket representerte en anriking på 40 % med neon 20. Man fikk således

en forsterkningsfaktor på 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%.

EKSEMPEL 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.

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.

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.

EKSEMPEL 5

Et annet eksempel som gjelder bor-trifluorid kan nevnes. Det gjelder bruken av en anrikingskaskade for bor 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.

De mengder av gass som behandles, er fblgende for en drift

ved lo°C.

1. trinn

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.

2. trinn

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

til 6,5.

3. trinn

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.

Man oppfanger derfor 540 cm 3 bor-trifluorid hvori konsentrasjonene av de to isotoper er henholdsvis 89% bor 11 og 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.

EKSEMPEL 6

Et annet eksempel er isotopanriking av uran.

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-

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.

Nedenfor er som eksempel angitt de karakteristiske trekk for

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.

Refluksgraden, dvs. volumforholdet mellom sluttfraksjonen og

volumet av toppfraksjonen var 1,17 i anrikingsdelen og 0,95 i reduksjonsdelen. Man brukte 30 trinn som var fordelt med 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.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for anriking av en isotopblanding ved innfbring av denne blanding i gassform til et kammer fylt med et sorpsjonsmedium og oppsamling av fraksjoner med forskjellig anrikingsgrad, karakterisert ved at man innforer bare isotopblandingen til sorpsjonskammeret etter at kammeret har blitt fylt med en buffertgass, hvilken er inert i forhold til isotopblandingen og sorpsjonsmediet, hvorved inn-

foringen gjennomfbres inntil en forste fraksjon, kalt toppfraksjonen, og som er anriket på de minst sorberte isotopene, har blitt oppsamlet ved utlopet fra kammeret, hvoretter man driver buffertgassen gjennom sorpsjonskammeret og oppsamler en andre fraksjon, kalt midtfraksjonen hvis isotopforhold i det nærmeste er lik isotopforholdet i den isotopblanding som innfores til sorpsjonskammeret,. og at man deretter oppsamler en tredje fraksjon, kalt sluttfraksjonen, og som er utarmet på de minst sorberte isotopene innen buffertgassen utkommer alene ved sorpsjonskammeret s utlop.

2. Framgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at man lar toppfraksjonen undergå anriking i et andre kammer, som ligger nedstroms i forhold til det forste kammer, at man tilbakefbrer midtfraksjonen til innlbpet til det forste kammer, og lar sluttfraksjonen strbmme tilbake til et tredje kammer som ligger oppstrbms i forhold til det forste kammer, hvorved disse arbeisoperasjoner tilsammen kalles anriking i kaskade.

3. Framgangsmåte ifolge krav 1 og 2,karakterisert ved at man til det forste kammer innforer en toppfraksjon, som stamner fra det tredje kammer som ligger oppstrbms i kaskaden, en midtfraksjon, som stammer fra nevnte forste kammer, og en sluttfraksjon som stammer fra det andre kammer som er plassert nedstroms i kaskaden.

4. Anordning for utbvelse av framgangsmåten ifolge et av kravene 1-3 omfattende en kombinasjon av en serie kolonner som er fylt med et sorpsjonsmedium, hvilke kolonner er forbundet med hverandre ved hjelp av et rbrsystem slik at disse danner en kaskade, karakterisert ved at hver av kolonnene er forsynt med et utlbprbr (7) hvis annen ende er forbundet med en omkoplingsanordning (8) med fire utlbps-kanaler (11,12,13 og 14), og at utlbpene ved hjelp av rør-ledninger kan forbindes med henholdsvis: a) innlbpsrbret til den kolonne som er anordnet nedstroms for den betraktede kolonne i forhold til anrikingsretningen av den minst sorberte isotop, b) innlbpsrbret til nevnte betraktede kolonne, c) innlbpsrbret til en kolonne som er anordnet oppstrbms for den betraktede kolonne i forhold til anrikingsretningen av den minst sorberte isotop, d) et evakueringsrbr for buffertgassen hvorved dette roret er forbundet med innlbpsrbret til hver kolonne og at et omkoplingsorgan (3) er anbragt i hvert innlbpsrbr hvorved omkoplingsorganene (3,8) i innlbps- henholdsvis utlbps-rbrene er tilknyttet reguleringsorganer slik at gass-strommene kan dirigeres i bnsket retning.