RU2158173C1 - Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов - Google Patents
Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158173C1 RU2158173C1 RU99125195/12A RU99125195A RU2158173C1 RU 2158173 C1 RU2158173 C1 RU 2158173C1 RU 99125195/12 A RU99125195/12 A RU 99125195/12A RU 99125195 A RU99125195 A RU 99125195A RU 2158173 C1 RU2158173 C1 RU 2158173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isotopes
- palladium
- ion
- discharge chamber
- separation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
- B01D59/44—Separation by mass spectrography
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при получении высокообогащенных изотопов палладия в промышленных масштабах. Рабочее вещество - металлический палладий - помещают в графитовый тигель источника ионов. Нагревают до парообразного состояния. Температура нагрева тигля и газоразрядной камеры 1500 - 1700oС. Пары ионизируют в газоразрядной камере под действием электронной эмиссии с термокатода. Формируют ионные пучки электродами ионно-оптической системы, разделяют и фокусируют их в магнитном поле. Ионы улавливают коробками приемника. По окончании процесса приемники снимают. Съем изотопов производят методом анодного травления. Обогащение по изотопам, %: Рd-102 85,4-92,9; Рd-104 96,6-98,4; Pd-105 98,4-99,1; Pd-106 99,1-99,5; Pd-108 99,4-99,6; Pd-110 99,2-99,5. Увеличивается производительность процесса. 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии электромагнитного разделения изотопов химических элементов, а точнее к электромагнитному разделению изотопов палладия.
Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для промышленного электромагнитного разделения стабильных изотопов палладия: палладия-102, палладия-104, палладия-105, палладия-106, палладия-108, палладия-110.
Известен способ разделения изотопов химических элементов, применяемый для промышленного электромагнитного разделения изотопов, предусматривающий нагрев тигля с рабочим веществом и газоразрядной камеры тепловым излучением от нагревателей активного сопротивления, ионизацию молекул рабочего вещества в газоразрядной камере, из которой ионы извлекаются и формируются в ионный пучок, разделяемый и фокусируемый магнитным полем в соответствии с массой изотопов и улавливаемый коробками приемника (Н. А.Кащеев, В.А.Дергачев. "Электромагнитное разделение изотопов и изотопный анализ". М. "Энергоатомиздат", 1989 г).
Недостатком указанного способа является то, что он малоэффективен при разделении элементов платино-палладиевой группы.
Из известных способов промышленного разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в работе В.П.Бочин, Б. Е.Гаврилов, В.С.Золотарев. "Isotopenpraxis" Heft 6 (1971), 232.
Способ разделения изотопов палладия, описанный в указанном источнике информации, заключается в следующем. Пары рабочего вещества образуются в процессе нагрева при температуре до 1000oC в тигле источника в результате реакции металлического порошкообразного палладия и газообразного фтора, поступающего в тигель через систему натекания. Ионы образуются в парах рабочего вещества в газоразрядной камере источника под действием электронной эмиссии с термокатода, откуда они извлекаются и формируются в ионный пучок электродами ионно-оптической системы. В процессе пролета через откачиваемую разделительную камеру ионные пучки изотопов палладия разделяются в постоянном магнитном поле в зависимости от массы изотопов (Pd-102, Pd-104, Pd-105, Pd-106, Pd-108 и Pd-110), фокусируются этим полем и улавливаются соответствующими коробками приемника.
Недостаток известного способа разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов заключается в том, что технический результат неудовлетворительный ввиду получения низкого обогащения улавливаемых изотопов по причине рассеяния изотопных пучков на молекулах остаточного газа, в основном фтора, не прореагировавшего с металлическим палладием. Кроме этого, наличие дополнительного параметра - давление фтора в тигле источника и в разделительной камере, значительно усложняет подбор режимов фокусировки.
Другими недостатками известного способа являются:
- необходимость использования специальных коррозионно-стойких к воздействию фтора конструкционных материалов;
- обеспечение специальных с точки зрения безопасности мер защиты, что представляет сложную проблему в условиях промышленного производства.
- необходимость использования специальных коррозионно-стойких к воздействию фтора конструкционных материалов;
- обеспечение специальных с точки зрения безопасности мер защиты, что представляет сложную проблему в условиях промышленного производства.
Технический результат изобретения - увеличение обогащения разделяемых изотопов палладия.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве рабочего вещества используется металлический палладий. Данное рабочее вещество не гигроскопично, слабо реагирует с конструкционными материалами и образует давление паров, достаточное для поддержания устойчивого горения дуги разряда в диапазоне температур 1500 - 1700oC. Использование в качестве рабочего вещества металлического палладия (в виде порошка, губки, слитка и т.п.) позволило в условиях производства получить хорошую фокусировку ионных пучков и увеличить обогащение разделяемых изотопов палладия.
Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "новизна".
Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков неизвестна для специалиста в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень".
Для пояснения изобретения ниже представлен пример осуществления способа разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источников ионов. Для эксперимента использовалась одна из разделительных камер промышленного электромагнитного сепаратора "СУ-20" комбината "Электрохимприбор", г. Лесной Свердловской области. Навеску губчатого металлического палладия размещали в графитовом тигле, совмещенном с газоразрядной камерой источника ионов. После установки источника и шестикоробочного приемника в разделительную камеры сепаратора производили откачку камеры вакуумными насосами до давления (1 - 2) • 10-3 Па и высоковольтную тренировку источника до напряжения 33 - 35 кВ.
С целью получения электронного пучка в газоразрядной камере источника подавали напряжения на катодный блок, обеспечивающие: ток через нить накала - 70 - 80 A, напряжение между нитью и термокатодом - 0,8 - 1,0 кВ, ток эмиссии - 0,5 - 0,6 A. При токе дугового разряда 0,5 - 1,5 A и напряжении разряда 150 - 350 B осуществлялась ионизация паров рабочего вещества, образование которых происходило при мощности нагревателя тигля 2500 - 4000 Вт.
Образующие ионы палладия с помощью ионно-оптической системы вытягивались через щель газоразрядной камеры и формировались в ионный пучок, который под действием ускоряющего напряжения и постоянного магнитного поля 2600 Э в камере разделялся на шесть ионных пучков изотопов в соответствии с массами ионов. Данные пучки изотопов фокусировались магнитным полем в фокальной плоскости, в которой помещались входы в коробки приемника.
После накопления приемники вынимали из разделительной камеры, методом анодного травления производили съем изотопов из коробок, полученный изотопнообогащенный раствор анализировали на обогащение и перерабатывали до конечного продукта.
В процессе опытно-промышленного разделения на электромагнитном сепараторе "СУ-20" комбината "Электрохимприбор", г. Лесной Свердловской области получено:
- изотопа Pd-102 с обогащением 85,4 - 92,9% - 3 г;
- изотопа Pd-104 с обогащением 96,6 - 98,4% - 34 г;
- изотопа Pd-105 с обогащением 98,4 - 99,1% - 65 г;
- изотопа Pd-106 с обогащением 99,1 - 99,5% - 82 г;
- изотопа Pd-108 с обогащением 99,4 - 99,6% - 86 г;
- изотопа Pd-110 с обогащением 99,2 - 99,5% - 35 г.
- изотопа Pd-102 с обогащением 85,4 - 92,9% - 3 г;
- изотопа Pd-104 с обогащением 96,6 - 98,4% - 34 г;
- изотопа Pd-105 с обогащением 98,4 - 99,1% - 65 г;
- изотопа Pd-106 с обогащением 99,1 - 99,5% - 82 г;
- изотопа Pd-108 с обогащением 99,4 - 99,6% - 86 г;
- изотопа Pd-110 с обогащением 99,2 - 99,5% - 35 г.
В таблице приведены основные параметры способа разделения изотопов палладия по заявленному техническому решению.
Предложенный способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов по сравнению с существующими методами показал свою высокую эффективность в получении технико-экономического результата. Использование на практике заявляемого технического решения дает возможность эффективно использовать указанный способ для промышленного электромагнитного разделения изотопов палладия и получения изотопов: Pd-102, Pd-104, Pd-105, Pd-106, Pd-108 и Pd-110 с более высоким обогащением. Исключение использования процесса фторирования позволило оказаться от необходимости применения сложных мер безопасности при работе с газообразным фтором, что, в конечном итоге, улучшает условия труда персонала.
Реализация заявленного технического решения возможна на существующем оборудовании без дополнительного обучения персонала навыкам работы.
Claims (1)
- Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов, включающий размещение рабочего вещества - металлического палладия - в графитовом тигле источника ионов, его нагрев до парообразного состояния, ионизацию паров в газоразрядной камере источника и разделение изотопов в магнитном поле, отличающийся тем, что тигель источника ионов совмещают с газоразрядной камерой, ионизацию паров осуществляют под действием электронной эмиссии с термокатода и формируют ионные пучки изотопов электродами ионно-оптической системы, которые затем фокусируют в магнитном поле и улавливают коробками приемника, причем температуру нагрева тигля и газоразрядной камеры поддерживают в пределах 1500 - 1700oС.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125195/12A RU2158173C1 (ru) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов |
US09/667,282 US6806462B1 (en) | 1999-11-29 | 2000-09-22 | Method of separation of palladium isotopes in electromagnetic separator using a source of ions |
CNB001350773A CN1191879C (zh) | 1999-11-29 | 2000-11-29 | 在使用离子源的电磁分离器中分离钯同位素的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125195/12A RU2158173C1 (ru) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2158173C1 true RU2158173C1 (ru) | 2000-10-27 |
Family
ID=20227548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99125195/12A RU2158173C1 (ru) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6806462B1 (ru) |
CN (1) | CN1191879C (ru) |
RU (1) | RU2158173C1 (ru) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160217964A1 (en) * | 2015-01-02 | 2016-07-28 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Efficiently Ionizing Atoms Based on Electron Excitation |
CN106406215B (zh) * | 2016-10-18 | 2017-09-12 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于同位素电磁分离器接收器的控制系统 |
CN106422777B (zh) * | 2016-10-18 | 2018-05-22 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于同位素电磁分离器的接收口袋 |
CN106422775B (zh) * | 2016-10-18 | 2017-11-21 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于同位素电磁分离器的接收器 |
CN106422776B (zh) * | 2016-10-18 | 2018-03-13 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于同位素电磁分离器的离子源的聚焦电极 |
CN113118449A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种多组分金属物质的物理分离方法和装置 |
DE102020007914A1 (de) | 2020-12-30 | 2022-06-30 | Christoph Methfessel | Verbessertes Reaktionsverhalten von Wasserstoff und Deuterium in Metallen |
CN112808004B (zh) * | 2020-12-31 | 2024-02-20 | 中国原子能科学研究院 | 一种同位素电磁分离方法 |
CN114420530A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-29 | 中国原子能科学研究院 | 一种同位素电磁分离器的一室多源结构 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2363364A1 (fr) | 1976-09-07 | 1978-03-31 | Thomson Csf | Procede de separation isotopique et installation pour sa mise en oeuvre |
US4377745A (en) | 1978-12-01 | 1983-03-22 | Cherng Chang | Mass spectrometer for chemical ionization, electron impact ionization and mass spectrometry/mass spectrometry operation |
US4704197A (en) * | 1986-11-13 | 1987-11-03 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Isotope separation using tuned laser and electron beam |
JPH0716584B2 (ja) * | 1989-08-04 | 1995-03-01 | 動力炉・核燃料開発事業団 | レーザー同位体分離装置 |
-
1999
- 1999-11-29 RU RU99125195/12A patent/RU2158173C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-09-22 US US09/667,282 patent/US6806462B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-29 CN CNB001350773A patent/CN1191879C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БОЧИН В.П. и др. Электромагнитное разделение изотопов платинопалладиевой группы. - I sotopenpraxis, 1971, N6, p.232-235. * |
КАЩЕЕВ Н.А., ДЕРГАЧЕВ В.А. Электромагнитное разделение изотопов и изотопный анализ. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.107-109. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1191879C (zh) | 2005-03-09 |
US6806462B1 (en) | 2004-10-19 |
CN1304784A (zh) | 2001-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kirchner et al. | The ion sources for the GSI on-line separator | |
RU2158173C1 (ru) | Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
US20180087148A1 (en) | Method Of Improving Ion Beam Quality In A Non-Mass-Analyzed Ion Implantation System | |
JP2022503960A (ja) | 質量分析計及び質量分析法によってガスを分析する方法 | |
RU2158170C1 (ru) | Способ разделения изотопов иттербия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2158167C1 (ru) | Способ разделения изотопов рения в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2158169C1 (ru) | Способ разделения изотопов титана в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2158171C1 (ru) | Способ разделения изотопов европия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2167699C1 (ru) | Способ разделения изотопов низкой природной концентрации в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2158172C1 (ru) | Способ разделения изотопов калия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2158168C1 (ru) | Способ разделения изотопов самария в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2160153C1 (ru) | Способ разделения изотопов циркония в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
RU2214301C1 (ru) | Способ разделения изотопов калия в электромагнитном сепараторе | |
RU2193914C1 (ru) | Способ получения высокообогащенных изотопов с малым природным содержанием при их разделении в электромагнитном сепараторе | |
RU2183985C2 (ru) | Способ промышленного электромагнитного разделения изотопов химических элементов | |
US2770735A (en) | Non-poisoning mass spectrometer | |
US7038199B2 (en) | Apparatus and method for elemental mass spectrometry | |
RU2227061C1 (ru) | Способ разделения изотопов таллия в электромагнитном сепараторе | |
JP3548968B2 (ja) | 質量分析計における分析管のイオン源 | |
SU146092A1 (ru) | Способ определени коэффициента ионизации паров металлов | |
US1758710A (en) | Electron-discharge device | |
RU2000102560A (ru) | Способ промышленного электромагнитного разделения изотопов химических элементов | |
JP2637947B2 (ja) | ビームプラズマ型イオン銃 | |
RU2003108091A (ru) | Способ разделения изотопов таллия в электромагнитном сепараторе | |
RU2002130483A (ru) | Способ разделения изотопов кальция в электромагнитном сепараторе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181130 |