RU2638858C2 - Method of producing isotopes of neodymium - Google Patents

Method of producing isotopes of neodymium Download PDF

Info

Publication number
RU2638858C2
RU2638858C2 RU2015142311A RU2015142311A RU2638858C2 RU 2638858 C2 RU2638858 C2 RU 2638858C2 RU 2015142311 A RU2015142311 A RU 2015142311A RU 2015142311 A RU2015142311 A RU 2015142311A RU 2638858 C2 RU2638858 C2 RU 2638858C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neodymium
temperature
isotopes
separation
isotope
Prior art date
Application number
RU2015142311A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015142311A (en
Inventor
Олег Никленович Годисов
Леонид Петрович Мязин
Борис Владимирович Тютин
Андрей Александрович Морозов
Александр Иванович Костылев
Вера Александровна Мазгунова
Сергей Васильевич Филимонов
Сергей Михайлович Зырянов
Юрий Анатольевич Сидько
Original Assignee
Акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод" filed Critical Акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод"
Priority to RU2015142311A priority Critical patent/RU2638858C2/en
Publication of RU2015142311A publication Critical patent/RU2015142311A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638858C2 publication Critical patent/RU2638858C2/en

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
    • 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
    • B01D59/20—Separation by centrifuging

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method is the use of centrifugation method, in which the separation effect is defined by the difference of molecular masses of the isotopes, thus as a working gas neodymium-containing gaseous compound is selected from the class of compounds of high volatility, obtained by treating beta-diketonates of neodymium by polyfluorinated esters of ethylene glycol, and polyfluorinated esters of diethylene glycol or a polyfluorinated formals, the technological parameters of the working gas are defined: the dependence of the saturated vapour pressure substance selected from the corresponding temperature and the temperature of decomposition, the operating temperature of the separation plant is selected, which provides the saturated vapour pressure, of the selected substance not less than 4 mm Hg.St. but not above 0.8 from the decomposition temperature and heating and maintaining the selected temperature of operation of the separation plant are carried out, including communication, control and regulating devices and gas centrifuges. Isotope 150Nd is obtained with a concentration of more than 99.3%, isotope 142Nd with a concentration of more than 99.9%, isotope 146Nd with a concentration of more than 88.4%.
EFFECT: production of highly enriched isotopes of neodymium.
4 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к разделению изотопов элементов и может быть использовано для получения высокообогащенных изотопов неодима.The invention relates to the separation of isotopes of elements and can be used to obtain highly enriched isotopes of neodymium.

Неодим - элемент с атомным номером 60 из семейства лантанидов III группы 6-го периода периодической таблицы Д.И. Менделеева. Неодим имеет семь стабильных изотопов, природная концентрация которых представлена в таблице 1.Neodymium - an element with atomic number 60 from the family of lanthanides of group III of the 6th period of the periodic table D.I. Mendeleev. Neodymium has seven stable isotopes, the natural concentration of which is presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Изотоп неодима с атомной массой 150 (Неодим-150,

Figure 00000002
) представляет особый интерес для фундаментальной физики. Этот изотоп по своим ядерно-физическим свойствам является приоритетным выбором для создания детекторов поиска явления безнейтринного двойного бета-распада (0νββ). Обнаружение этого явления связано с наиболее актуальными проблемами в физике элементарных частиц, например такой, как природа и величина массы нейтрино. В США, Канаде, Европе, Японии и других странах эти проблемы рассматриваются как приоритетные в физике элементарных частиц на ближайшие 10-20 лет и потребности в необходимом количестве этого изотопа составляют сотни килограмм. Однако в природном неодиме содержание Неодима-150 (таблица 1) составляет всего 5,63%, в то время как для создания детекторов требуется неодим с содержанием Неодима-150 не менее 60-70%. Это определяет задачу обогащения Неодима-150 с природного уровня (5,63%) до минимально необходимого уровня в 60-70%.Neodymium isotope with an atomic mass of 150 (Neodymium-150,
Figure 00000002
) is of particular interest for fundamental physics. By its nuclear-physical properties, this isotope is a priority choice for creating detectors for searching for the phenomenon of neutrinoless double beta decay (0νββ). The discovery of this phenomenon is associated with the most pressing problems in elementary particle physics, for example, such as the nature and magnitude of the neutrino mass. In the USA, Canada, Europe, Japan and other countries, these problems are considered as priorities in elementary particle physics for the next 10-20 years and the requirements for the required amount of this isotope are hundreds of kilograms. However, the content of Neodymium-150 in natural neodymium (Table 1) is only 5.63%, while the creation of detectors requires neodymium with a Neodymium-150 content of at least 60-70%. This determines the task of enriching Neodymium-150 from the natural level (5.63%) to the minimum required level of 60-70%.

Известны различные методы изотопного обогащения: физико-химические, молекулярно-кинетические, электромагнитные, оптические и модификации двух последних [Изотопы. Свойства, получение, применение. Том 1, ред. Баранов В.Ю. М.: Физматлит, 2005, 600 с.].Various methods of isotope enrichment are known: physicochemical, molecular kinetic, electromagnetic, optical, and modifications of the latter two [Isotopes. Properties, preparation, application. Volume 1, ed. Baranov V.Yu. M .: Fizmatlit, 2005, 600 pp.].

Одними из наиболее эффективных методов изотопного обогащения являются физико-химические методы, такие как ректификация и химический изотопный обмен. Эти методы основаны на различии таких физико-химических характеристик изотопных молекул, как температура кипения или скорость химической реакции. Процесс осуществляют, как правило, в аппаратах колонного типа путем массообмена в двухфазных системах (жидкость - пар, жидкость - газ). Разделительный эффект в этих процессах связан с относительной разницей масс изотопных модификаций молекул и имеет практически значимое значение только для легких элементов - водород, азот, кислород, углерод, бор и т.п. Коэффициент обогащения, являющийся количественной характеристикой разделительного процесса, изменяется от единиц для изотопов водорода до ~0,005 для изотопов углерода и бора [Изотопы. Свойства, получение, применение. Том 1, ред. Баранов В.Ю. М.: Физматлит, 2005, с. 229-277]. Для элементов средних и тяжелых масс, в том числе и неодима, коэффициент обогащения составляет величины на уровне 1⋅10-4-1⋅10-5, что делает процесс обогащения практически нереализуемым. Это связано с тем, что при таких коэффициентах обогащения в рамках данных методов для наработки даже граммовых количеств продукта потребуется одновременно обрабатывать тысячи тонн сырья в аппаратах высотой в сотни метров.One of the most effective isotope enrichment methods is physicochemical methods such as rectification and chemical isotope exchange. These methods are based on the difference in physicochemical characteristics of isotopic molecules such as boiling point or chemical reaction rate. The process is carried out, as a rule, in column-type apparatuses by mass transfer in two-phase systems (liquid - steam, liquid - gas). The separation effect in these processes is associated with the relative difference in the masses of isotopic modifications of the molecules and is practically significant only for light elements — hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon, boron, etc. The enrichment coefficient, which is a quantitative characteristic of the separation process, varies from units for hydrogen isotopes to ~ 0.005 for carbon and boron isotopes [Isotopes. Properties, preparation, application. Volume 1, ed. Baranov V.Yu. M .: Fizmatlit, 2005, p. 229-277]. For elements of medium and heavy masses, including neodymium, the enrichment coefficient is at a level of 1⋅10 -4 -1⋅10 -5 , which makes the enrichment process practically impossible. This is due to the fact that with such enrichment factors, within the framework of these methods, to produce even gram quantities of the product, it will be necessary to simultaneously process thousands of tons of raw materials in apparatuses hundreds of meters high.

Также известен и широко используется для получения стабильных изотопов различных элементов метод электромагнитной сепарации [Изотопы. Свойства, получение, применение. Том 1, ред. Баранов В.Ю. М.: Физматлит, 2005, с. 290-338]. В этом методе атомы разделяемого на изотопы элемента предварительно ионизируются электронным пучком и поступают в разделительный объем. В этом объеме в плоскости, перпендикулярной движению пучка ионов, создается поперечное электромагнитное поле. При движении заряженной частицы в таком поле перпендикулярно направлению ее полета на нее действует сила, пропорциональная отношению μ/е, где μ - молекулярная масса иона с зарядом «е». Поэтому появляется физический эффект пространственного разделения ионов элемента с разной молекулярной массой и, соответственно, расщепление в электромагнитном поле первоначального пучка на ряд пучков в зависимости от молекулярной массы иона, то есть в зависимости от молекулярной массы соответствующего изотопа элемента. На выходе установки эти пучки селективно осаждаются или улавливаются. Этот метод является наиболее универсальным и принципиально непригоден только для разделения изотопов инертных газов в связи с проблемой селективного улавливания разделенных фракций. Однако из-за сравнительно малых количеств элемента, с которыми могут работать установки электромагнитной сепарации, допустимая плотность пучка ионов в вакууме ограничена, получаемые количества изотопов составляют миллиграммы, сотни миллиграмм. Стоимость производства Неодима-150 этим методом составляет до 20 млн. долларов за килограмм. До настоящего времени разделение изотопов неодима было осуществлено только методом электромагнитной сепарации, но за всю историю применения этого метода во всем мире получено всего ~90 г изотопа. Получение же килограммовых количеств этого изотопа по методу электромагнитной сепарации потребует 30-100 лет работы промышленной разделительной установки при указанном выше уровне цен. Близкими технико-экономическими характеристиками обладают оптические методы и их модификации.Also known and widely used to obtain stable isotopes of various elements, the method of electromagnetic separation [Isotopes. Properties, preparation, application. Volume 1, ed. Baranov V.Yu. M .: Fizmatlit, 2005, p. 290-338]. In this method, the atoms of an element separated into isotopes are pre-ionized by an electron beam and enter the separation volume. In this volume, a transverse electromagnetic field is created in a plane perpendicular to the movement of the ion beam. When a charged particle moves in such a field perpendicular to the direction of its flight, a force proportional to μ / e is applied to it, where μ is the molecular mass of an ion with a charge “e”. Therefore, the physical effect of the spatial separation of ions of an element with a different molecular mass appears and, accordingly, the splitting in the electromagnetic field of the initial beam into a number of beams depending on the molecular weight of the ion, that is, depending on the molecular weight of the corresponding isotope of the element. At the output of the installation, these beams are selectively deposited or captured. This method is the most universal and fundamentally unsuitable only for the separation of inert gas isotopes in connection with the problem of the selective capture of the separated fractions. However, due to the relatively small amounts of the element with which the electromagnetic separation units can work, the permissible density of the ion beam in vacuum is limited, the resulting amounts of isotopes are milligrams, hundreds of milligrams. The production cost of Neodymium-150 by this method is up to $ 20 million per kilogram. Until now, the separation of neodymium isotopes has been carried out only by electromagnetic separation, but in the entire history of the application of this method all over the world, only ~ 90 g of isotope have been obtained. Obtaining kilogram quantities of this isotope by the method of electromagnetic separation will require 30-100 years of operation of an industrial separation unit at the above price level. Close technical and economic characteristics are possessed by optical methods and their modifications.

Технической задачей изобретения является получение обогащенных изотопов неодима, в том числе - обогащенного более чем на 80% изотопом Неодим-150 в количествах килограммы - десятки килограмм в год.An object of the invention is to obtain enriched neodymium isotopes, including enriched more than 80% with the Neodymium-150 isotope in kilogram amounts — tens of kilograms per year.

Техническое решение задачи разделения изотопов неодима заключается в использовании молекулярно-кинетического метода газовых центрифуг. В качестве рабочего вещества в процессе применяют газообразное соединение неодима с высоким (~1-10 мм рт.ст.) давлением паров при рабочей температуре. Газообразное соединение неодима получают обработкой бета-дикетонатов неодима полифторированными эфирами этиленгликоля, полифторированными эфирами диэтиленгликоля или полифторированными формалями [Заявка №2014132777/20(0527909) от 08.08.14 на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов»]. Затем определяют зависимость давления насыщенного пара выбранного вещества от температуры, определяют температуру его разложения и выбирают температуру эксплуатации разделительной установки, обеспечивающую давление насыщенного пара выбранного вещества не ниже 4 мм рт.ст., но не выше 0,8 от температуры разложения.The technical solution to the problem of neodymium isotope separation is to use the molecular kinetic method of gas centrifuges. As a working substance in the process, a gaseous neodymium compound with a high (~ 1-10 mm Hg) vapor pressure at a working temperature is used. A gaseous neodymium compound is obtained by treating neodymium beta-diketonates with polyfluorinated ethylene glycol ethers, polyfluorinated diethylene glycol ethers or polyfluorinated formals [Application No. 20144132777/20 (0527909) of 08.08.14 for the invention “Method for increasing the volatility of lanthanide complexes”]. Then, the temperature dependence of the saturated vapor pressure of the selected substance is determined, the temperature of its decomposition is determined, and the operating temperature of the separation unit is selected, which ensures the saturated vapor pressure of the selected substance is not lower than 4 mm Hg, but not higher than 0.8 on the decomposition temperature.

Дополнительно в качестве неодимсодержащего газообразного соединения применяют соединение с брутто-формулой C21F30O9Nd, получаемое согласно [Заявка №2014132777/20(0527909) от 08.08.14 на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов»].Additionally, as a neodymium-containing gaseous compound, a compound with a gross formula of C 21 F 30 O 9 Nd is used, obtained according to [Application No. 20144132777/20 (0527909) of 08/08/14 for the invention "Method for increasing the volatility of lanthanide complexes"].

Дополнительно обеспечивают нагрев и поддержание эксплуатационной температуры разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, путем ее размещения в теплоизолированном помещении с системами нагрева воздуха помещения до выбранной температуры эксплуатации.Additionally, they provide heating and maintenance of the operating temperature of the separation unit, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges, by placing it in a thermally insulated room with room air heating systems to the selected operating temperature.

Дополнительно обеспечение нагрева и поддержания эксплуатационной температуры разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, обеспечивают теплоизоляцией и устройствами нагрева всех указанных узлов разделительной установки до выбранной температуры эксплуатации.Additionally, providing heating and maintaining the operating temperature of the separation unit, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges, provide thermal insulation and heating devices for all of the specified nodes of the separation unit to the selected operating temperature.

Центробежный метод разделения изотопов по сравнению с рассмотренными выше физико-химическими и электромагнитными методами разделения изотопов имеет существенные преимущества по эффективности. Во-первых, коэффициент обогащения в центробежном методе пропорционален абсолютной разнице масс изотопных модификаций молекул, а не относительной разнице масс, как в случае физико-химическими методами разделения. Метод центрифугирования с успехом может использоваться для элементов средних и тяжелых масс. Во-вторых, по сравнению с методом электромагнитной сепарации преимущества центробежного метода в меньшей энергоемкости, существенно большей производительности установок и в возможности умножения эффекта разделения на одиночной газовой центрифуге. Главной проблемой для возможности применения центробежного метода является наличие газообразного соединения элемента, удовлетворяющего ряду условий по молекулярной массе соединения, по упругости насыщенного пара при комнатной температуре, уровню термической стабильности, уровню допустимой химической активности по отношению к материалам центробежной установки разделения, возможности разработки технологии проведения разделительного процесса и т.д. Это газообразное соединение традиционно в центробежном методе разделения называют рабочим газом.The centrifugal method of isotope separation in comparison with the physicochemical and electromagnetic methods of isotope separation considered above has significant efficiency advantages. Firstly, the enrichment coefficient in the centrifugal method is proportional to the absolute mass difference of the isotopic modifications of the molecules, and not to the relative mass difference, as is the case with physicochemical separation methods. The centrifugation method can be successfully used for elements of medium and heavy masses. Secondly, compared with the electromagnetic separation method, the advantages of the centrifugal method are lower energy consumption, significantly higher plant productivity and the possibility of multiplying the separation effect in a single gas centrifuge. The main problem for the possibility of using the centrifugal method is the presence of a gaseous compound of the element that satisfies a number of conditions for the molecular weight of the compound, for the elasticity of saturated steam at room temperature, the level of thermal stability, the level of permissible chemical activity with respect to the materials of the centrifugal separation unit, the possibility of developing a separation technology process, etc. This gaseous compound is traditionally called the working gas in the centrifugal separation method.

Получение высоких концентраций изотопа неодима в поставленной задаче решается при обогащении газообразного соединения неодима в газовой центрифуге. В качестве соединений неодима, удовлетворяющих условиям термической и химической стабильности, имеющего давление газа более 4-5 мм рт.ст., используют газообразные соединения неодима повышенной летучести, полученные обработкой бета-дикетонатов неодима полифторированными эфирами этиленгликоля, полифторированными эфирами диэтиленгликоля или полифторированными формалями. Газообразные соединения неодима синтезируют из химических веществ, построенных из элементов Nd, С, F, Н, О с природным изотопным составом [Заявка №2014132777/20(0527909) от 08.08.14 на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов»]. В процессе используют полученные этим способом газообразные соединения неодима с брутто-формулой C15F18O3H3Nd, C11F18O3H7Nd, C17F22O6H3Nd, C21F30O9Nd и другие. Эти соединения могут иметь среднюю молекулярную массу от ~650 до 1100. Элемент F, входящий в соединение, имеет один изотоп, элементы Н, С - по 2 изотопа, элемент О - 3 изотопа. В общем случае, рабочие газы для разделения изотопов неодима имеют 20-45 компонент, отличающихся молекулярными массами, и при этом каждый из изотопов неодима распределен в нескольких компонентах рабочего газа, отличающихся молекулярными массами. В то же время, с учетом того, что в многокомпонентных элементах Н, С, О, входящих в состав формулы рабочего газа, основные изотопы (16O, 1Н, 12С) имеют концентрацию более 99%, а целевой изотоп 150Nd является крайним тяжелым в масс-спектре неодима, возможно получение его концентрации более 95% при выделении 5-8% всех тяжелых компонент масс спектра рабочего газа.Obtaining high concentrations of the neodymium isotope in the problem is solved by enriching the gaseous neodymium compound in a gas centrifuge. As neodymium compounds satisfying the conditions of thermal and chemical stability having a gas pressure of more than 4-5 mm Hg, gaseous neodymium compounds of increased volatility obtained by treating neodymium beta-diketonates with polyfluorinated ethylene glycol ethers, polyfluorinated diethylene glycol ethers or polyfluorinated formulas are used. Gaseous neodymium compounds are synthesized from chemicals built from Nd, C, F, H, O elements with a natural isotopic composition [Application No. 20144132777/20 (0527909) of 08/08/14 for the invention “Method for increasing the volatility of lanthanide complexes”]. In the process, gaseous neodymium compounds with the gross formula C 15 F 18 O 3 H 3 Nd, C 11 F 18 O 3 H 7 Nd, C 17 F 22 O 6 H 3 Nd, C 21 F 30 O 9 Nd and others. These compounds can have an average molecular weight of ~ 650 to 1100. Element F included in the compound has one isotope, elements H and C have 2 isotopes, element O has 3 isotopes. In the General case, the working gases for the separation of neodymium isotopes have 20-45 components that differ in molecular masses, and each of the neodymium isotopes is distributed in several components of the working gas, differing in molecular masses. At the same time, taking into account the fact that in the multicomponent elements H, C, O that are part of the working gas formula, the main isotopes ( 16 O, 1 H, 12 C) have a concentration of more than 99%, and the target isotope 150 Nd is extreme heavy in the mass spectrum of neodymium, it is possible to obtain a concentration of more than 95% with the release of 5-8% of all heavy components of the mass spectrum of the working gas.

Принцип работы газовой центрифуги заключается в разделении газовой смеси в центробежном поле быстровращающегося ротора и в умножении этого эффекта по высоте ротора. При этом разделительный эффект, как и для случая электромагнитной сепарации, определяется разностью молекулярных масс μ компонент разделяемой смеси. Для разделения стабильных изотопов используются специально разработанные газовые центрифуги.The principle of operation of a gas centrifuge is to separate the gas mixture in a centrifugal field of a rapidly rotating rotor and to multiply this effect by the height of the rotor. In this case, the separation effect, as in the case of electromagnetic separation, is determined by the difference in molecular masses μ of the components of the mixture being separated. Specially designed gas centrifuges are used to separate stable isotopes.

Умножение эффекта разделения достигается каскадированием - последовательным соединением газовых центрифуг, фиг. 1. Длина каскада - количество ступеней определяется необходимой степенью концентрирования изотопов. Ширина каскада - количество центрифуг в ступенях определяет количество производимого изотопа.Multiplication of the separation effect is achieved by cascading - the serial connection of gas centrifuges, FIG. 1. The length of the cascade - the number of steps is determined by the required degree of concentration of isotopes. The width of the cascade - the number of centrifuges in the steps determines the amount of isotope produced.

При проведении процесса разделения изотопов неодима для передачи в газообразной форме разделенных фракций между ступенями каскада все внутренние поверхности коммуникаций и узлов каскада, поверхностей ГЦ, контактирующих с рабочим газом, должны находиться при температуре, исключающей его конденсацию на поверхностях.During the process of separation of neodymium isotopes for the transfer of the separated fractions between the stages of the cascade in gaseous form, all internal surfaces of the communications and nodes of the cascade, surfaces of the gas circuits in contact with the working gas should be at a temperature that prevents its condensation on the surfaces.

Для выполнения этого требования нагрев и поддержание эксплуатационной температуры разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, обеспечивают ее размещением в теплоизолированном помещении с системами нагрева воздуха помещения до выбранной температуры эксплуатации.To fulfill this requirement, heating and maintaining the operating temperature of the separation plant, including communications, control and regulation devices, and gas centrifuges, provide it by placing it in a heat-insulated room with room heating systems to the selected operating temperature.

В то же время, для установок особо крупного объема создание теплоизолированного помещения и поддержание необходимой температуры во всем объеме с точностью не менее 2-3°С, представляет собой сложную техническую задачу с большими затратами на капитальное строительство, тепловые нагреватели, вентиляцию и эксплуатацию. В этом случае более эффективным техническим и экономическим решением является нагрев и поддержание эксплуатационной температуры разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, за счет теплоизоляции и устройств нагрева всех указанных узлов разделительной установки до выбранной температуры эксплуатации.At the same time, for installations of a particularly large volume, the creation of a thermally insulated room and maintaining the required temperature in the entire volume with an accuracy of at least 2-3 ° C is a difficult technical task with high costs for capital construction, heaters, ventilation and operation. In this case, a more effective technical and economic solution is to heat and maintain the operating temperature of the separation plant, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges, due to thermal insulation and heating devices of all of the indicated components of the separation plant to the selected operating temperature.

Способ получения обогащенных изотопов неодима осуществляется следующим образом:The method of obtaining enriched neodymium isotopes is as follows:

При обработке бета-дикетонатов неодима полифторированными эфирами этиленгликоля, полифторированными эфирами диэтиленгликоля или полифторированными формалями, синтезированными из элементов Nd, С, F, Н, О с природным изотопным составом, получают соединения с повышенной летучестью - высоким давлением насыщенного пара. Выбор конкретного соединения из возможных соединений группы обуславливается отсутствием или минимальным взаимодействием с материалами разделительной установки, максимальным значением температуры разложения из рассмотренных соединений группы и максимальным значением давления насыщенного пара соединения при температуре более 40-60°С. Далее выбирают температуру эксплуатации разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и собственно газовые центрифуги, обеспечивающую давление насыщенного пара при этой температуре не менее 4 мм рт.ст., при соблюдении условия запаса до температуры разложения рабочего газа не менее 25%. Обеспечивают нагрев разделительной установки до уровня выбранной температуры эксплуатации и синтезированный рабочий газ подают в ступень S подачи питания каскада. Отбор фракции, обогащенной легкими компонентами рабочего газа, производится из ступени К, величина потока отбора - Wл. Отбор фракции, обогащенной тяжелыми компонентами рабочего газа, производится из ступени 1, величина потока отбора - Wт.In the treatment of neodymium beta-diketonates with polyfluorinated ethylene glycol ethers, polyfluorinated diethylene glycol ethers or polyfluorinated formals synthesized from elements Nd, C, F, H, O with a natural isotopic composition, compounds with increased volatility - high pressure of saturated vapor, are obtained. The choice of a particular compound from the possible compounds of the group is determined by the absence or minimal interaction with the materials of the separation unit, the maximum value of the decomposition temperature from the considered compounds of the group, and the maximum value of the saturated vapor pressure of the compound at a temperature of more than 40-60 ° C. Next, the operating temperature of the separation plant, including communications, control and regulation devices, and gas centrifuges proper, ensuring a saturated vapor pressure at this temperature of at least 4 mm Hg, is selected, subject to the storage conditions to the decomposition temperature of the working gas of at least 25%. The separation unit is heated to the level of the selected operating temperature, and the synthesized working gas is supplied to the power supply stage S of the cascade. The selection of the fraction enriched in the light components of the working gas is carried out from stage K, the magnitude of the selection flow is Wl. The selection of the fraction enriched in the heavy components of the working gas is carried out from stage 1, the magnitude of the selection flow is Wt.

Подбирая длину каскада, отношение потоков отбора фракций Wл/Wт и величину потока питания каскада F=Wл+Wт, можно обеспечить получение в отборе легких фракций каскада наиболее легких компонент рабочего газа с концентрациями вплоть до 100% или в отборе тяжелых фракций каскада всех наиболее тяжелых компонент смеси с концентрациями сколь угодно близкими к 100%. В первом случае будут получаться обогащенные легкие изотопы неодима, во втором - наиболее тяжелые изотопы неодима.By choosing the cascade length, the ratio of the selection flux flows WL / Wt and the cascade supply flow rate F = Wl + Wt, it is possible to obtain the lightest components of the working gas with concentrations up to 100% in the selection of light fractions of the cascade or the selection of the heavy fractions of the cascade of all the heaviest component of the mixture with concentrations arbitrarily close to 100%. In the first case, enriched light isotopes of neodymium will be obtained, in the second, the heaviest isotopes of neodymium.

При обогащении изотопов неодима с промежуточными массами необходимо проведение не менее двух циклов переработки рабочего газа на разделительной установке, в первом из которых режим работы каскада настраивается так, чтобы в составе одного из отборов обогащаемый промежуточный изотоп стал либо самым легким (в отборе тяжелых фракций каскада), либо самым тяжелым (в отборе легких фракций) из изотопов неодима. Во втором цикле обогащается по целевому изотопу неодима уже рабочий газ, полученный в том отборе разделенных фракций каскада, в котором этот целевой изотоп является крайне тяжелым или крайне легким.When enriching neodymium isotopes with intermediate masses, it is necessary to conduct at least two cycles of working gas processing at the separation unit, in the first of which the cascade operation mode is adjusted so that as part of one of the selections the enriched intermediate isotope becomes either the lightest (in the selection of heavy fractions of the cascade) , or the most difficult (in the selection of light fractions) from isotopes of neodymium. In the second cycle, the working gas obtained in that selection of the separated fractions of the cascade in which this target isotope is extremely heavy or extremely light is enriched by the target neodymium isotope.

Сущность предлагаемого способа получения изотопов неодима поясняется следующими примерами.The essence of the proposed method for producing neodymium isotopes is illustrated by the following examples.

Пример 1. Определение оптимальных условий работы газовой центрифуги.Example 1. Determination of optimal operating conditions for a gas centrifuge.

Определение оптимальных условий работы газовой центрифуги заключается в конкретизации рабочих интервалов основных технологических параметров: давления рабочего газа, соответствующей ему температуры, а также определении температуры термического разложения летучего соединения неодима.Determining the optimal operating conditions of a gas centrifuge is to specify the operating intervals of the main technological parameters: the pressure of the working gas, the corresponding temperature, as well as determining the temperature of thermal decomposition of the volatile neodymium compound.

Измерение давления паров рабочего газа в температурной области 60-120°С и оценка термостойкости в температурной области 60-200°С производилось с помощью соответствующей установки для измерения давления паров соединений, фиг. 2. Перед началом измерений устанавливался вакуум на уровне не более 0,01 мм рт.ст. Ампулу с исследуемым веществом нагревали до требуемой температуры (60-120°С) с шагом 10°С. Производили замеры значений напряжения по мультиметру с фиксацией времени стабилизации напряжения на каждом температурном интервале. После подтверждения стабильности давления в рабочих диапазонах температур переходили к измерению термостойкости соединения. Установлено, что при рабочем давлении менее 4 мм рт.ст. (соответствующая температура системы менее 50°С) еще не достигаются рабочие параметры газовой центрифуги, что ведет к низкой производительности. При рабочем давлении свыше 6 мм рт.ст. (соответствующая температура системы более 100°С) центрифуга работает с низким коэффициентом полезного действия, что также отражается на производительности. Таким образом, за рабочие интервалы приняты: интервал давления паров 4 мм рт.ст.<Р<6 мм рт.ст. при рабочей температуре 80°С и выше (но не более 0,8°С превышения температуры термического разложения вещества).Measurement of the vapor pressure of the working gas in the temperature range of 60-120 ° C and assessment of heat resistance in the temperature region of 60-200 ° C was carried out using the appropriate installation for measuring the vapor pressure of the compounds, FIG. 2. Before starting the measurements, a vacuum was established at a level of not more than 0.01 mm Hg. The ampoule with the test substance was heated to the desired temperature (60-120 ° C) in increments of 10 ° C. The voltage values were measured using a multimeter with fixing the voltage stabilization time at each temperature interval. After confirming the stability of the pressure in the operating temperature ranges, we proceeded to measuring the heat resistance of the compound. It was found that at a working pressure of less than 4 mm Hg (the corresponding system temperature is less than 50 ° С) the operating parameters of the gas centrifuge are not yet achieved, which leads to low productivity. At a working pressure of more than 6 mm Hg (the corresponding temperature of the system is more than 100 ° С) the centrifuge operates with a low efficiency, which also affects productivity. Thus, for the working intervals are taken: the vapor pressure interval of 4 mm RT.article <P <6 mm RT.article at an operating temperature of 80 ° C and above (but not more than 0.8 ° C above the temperature of thermal decomposition of the substance).

Определение температуры термического разложения летучего соединения неодима производили следующим образом: соединение с брутто-формулой C21F30O9Nd помещали в вакуумированные стеклянные ампулы и выдерживали в течение 6 часов при температурах в 90, 150 и 200°С, предполагая температурный диапазон возможного разложения вещества 90-200°С. Затем образцы анализировали методом хромато-масс-спектрометрии, считая, что продукты разложения в спектрах находятся в области более легких фракций по сравнению спектрами исходного соединения. За контрольный показатель термического разложения соединения принимался переход более чем 0,1% от массы исходного соединения в область более легких фракций. Было установлено, что для выбранного соединения неодима этот показатель не превышает 0,01%) при температуре 90°С, 0,095% - при температуре 150°С и 0,5% при температуре 200°С, что удовлетворяет оптимальным условиям работы газовой центрифуги. При выборе верхней границы рабочей температуры следует руководствоваться минимально возможным ее значением, так как чем выше рабочая температура системы, тем больше дополнительных технологических требований предъявляется к такой установке.The temperature of the thermal decomposition of the volatile neodymium compound was determined as follows: the compound with the gross formula C 21 F 30 O 9 Nd was placed in evacuated glass ampoules and kept for 6 hours at temperatures of 90, 150, and 200 ° С, suggesting the temperature range of possible decomposition substances 90-200 ° C. Then the samples were analyzed by chromatography-mass spectrometry, assuming that the decomposition products in the spectra are in the region of lighter fractions in comparison with the spectra of the starting compound. The control indicator of thermal decomposition of the compound was the transition of more than 0.1% by weight of the starting compound into the region of lighter fractions. It was found that for the selected neodymium compound this indicator does not exceed 0.01%) at a temperature of 90 ° C, 0.095% at a temperature of 150 ° C and 0.5% at a temperature of 200 ° C, which satisfies the optimal operating conditions of a gas centrifuge. When choosing the upper limit of the operating temperature, one should be guided by the lowest possible value, since the higher the operating temperature of the system, the more additional technological requirements are imposed on such an installation.

Пример 2. Получение изотопа 150Nd.Example 2. Obtaining an isotope of 150 Nd.

Из класса неодимсодержащих соединений повышенной летучести согласно предлагаемому способу, для разделения изотопов неодима для примера выбран рабочий газ с брутто-формулой C21F30O9Nd. По результатам исследований данный рабочий газ имеет давление насыщенного пара 5…5,5 мм рт.ст. при температуре 80°С и температуру термического разложения более 200°С, и согласно предлагаемому способу является принципиально пригодным для разделения изотопов неодима. Выбирают температуру эксплуатации разделительной установки 80°С. Рабочий газ синтезируют в соответствии с заявкой на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов» /3/. Далее была проведена проверка взаимодействия рабочего газа со всеми материалами внутренних поверхностей разделительной установки, контактирующих с рабочим газом. Проверка проводилась при выбранной температуре эксплуатации по двум характеристикам: изменение свойств и массы проверяемых материалов разделительной установки при длительном (более 1 суток) контакте рабочего газа с материалом и изменение свойств и массы рабочего газа после контакта с материалом. Проверка показала сохранение свойств материалов и рабочего газа и отсутствия значимых потерь рабочего газа (менее 2-3% от начальной массы рабочего газа и сравнимо с погрешностями измерения данной методики) при взаимодействии этого рабочего газа с материалами разделительной установки.From the class of neodymium-containing compounds of increased volatility according to the proposed method, for the separation of neodymium isotopes, for example, a working gas with the gross formula C 21 F 30 O 9 Nd was selected. According to the research results, this working gas has a saturated vapor pressure of 5 ... 5.5 mm Hg. at a temperature of 80 ° C and a temperature of thermal decomposition of more than 200 ° C, and according to the proposed method is fundamentally suitable for the separation of neodymium isotopes. Select the operating temperature of the separation unit 80 ° C. The working gas is synthesized in accordance with the application for the invention "Method for increasing the volatility of lanthanide complexes" / 3 /. Then, the interaction of the working gas with all materials of the internal surfaces of the separation unit in contact with the working gas was checked. The test was carried out at the selected operating temperature according to two characteristics: a change in the properties and mass of the tested materials of the separation unit during prolonged (more than 1 day) contact of the working gas with the material and a change in the properties and mass of the working gas after contact with the material. The check showed the preservation of the properties of materials and the working gas and the absence of significant losses of the working gas (less than 2-3% of the initial mass of the working gas and is comparable with the measurement errors of this technique) during the interaction of this working gas with materials of the separation unit.

Поскольку в состав рабочего газа кроме неодима входят элементы С и О, состоящие из двух и трех изотопов соответственно, рабочий газ формально состоит из 47 компонент с молекулярными массами от 1108 а.е.м до 1155 а.е.м.Since the composition of the working gas includes, in addition to neodymium, elements C and O, consisting of two and three isotopes, respectively, the working gas formally consists of 47 components with molecular weights from 1108 amu to 1155 amu

В таблице 2 представлены концентрации этих компонент в случае синтеза рабочего газа из элементов с природной концентрацией изотопов элементов Nd, С, О. Любая из компонент рабочего газа, кроме самой тяжелой и самой легкой, в общем случае содержит смесь различных изотопов неодима, углерода и кислорода. Например, в компоненте с молекулярной массой 1109 присутствуют молекулы одинаковой молекулярной массы, но с разными изотопными составами, а именно: 12C21F30 16O9 143Nd, 12C21F30(16O8 17O)142Nd и (12C21 13C)F30 16O9 142Nd, то в составе одной и той же массовой компоненты рабочего газа в данном случае присутствуют одновременно и изотоп 142Nd и изотоп 143Nd. Поэтому в Таблице 2 вместе с концентрациями молекулярных масс рабочего газа для каждой молекулярной массы рабочего газа приведены концентрации изотопа 150Nd в этой молекулярной массе и распределение (доля от общего количества 150Nd в исходной смеси) этого изотопа по всем молекулярным массам рабочего газа.Table 2 shows the concentrations of these components in the case of synthesis of the working gas from elements with a natural concentration of isotopes of the elements Nd, C, O. Any of the components of the working gas, except the heaviest and lightest, generally contains a mixture of different isotopes of neodymium, carbon and oxygen . For example, in a component with a molecular weight of 1109, there are molecules of the same molecular weight, but with different isotopic compositions, namely: 12 C 21 F 30 16 O 9 143 Nd, 12 C 21 F 30 ( 16 O 8 17 O) 142 Nd and ( 12 C 21 13 C) F 30 16 O 9 142 Nd, then in the case of the same mass component of the working gas in this case both the 142 Nd isotope and the 143 Nd isotope are present. Therefore, Table 2 together with the concentrations of the molecular mass of the working gas for each molecular mass of the working gas shows the concentration of the 150 Nd isotope in this molecular weight and the distribution (fraction of the total 150 Nd in the initial mixture) of this isotope over all molecular weights of the working gas.

Также в Таблице 2 приведены аналогичные данные и для изотопов самого легкого - 142Nd и среднего по массе 146Nd.Also, Table 2 shows similar data for isotopes of the lightest - 142 Nd and average mass 146 Nd.

Figure 00000003
Figure 00000003

В соответствии с данными Таблицы 2 для концентрирования изотопа 150Nd на разделительной установке необходимо выделение компонент рабочего газа с молекулярными массами 1116 и более при минимальном содержании в целевом отборе компонент с молекулярными массами 1115 и менее.In accordance with the data of Table 2, for the concentration of the 150 Nd isotope in a separation unit, it is necessary to isolate the components of the working gas with molecular masses of 1116 or more with a minimum content in the target selection of components with molecular masses of 1115 or less.

Разделительную установку размещают в теплоизолированном помещении с нагревательными устройствами. Производится разогрев воздуха помещения и всех узлов разделительной установки до выбранной температуры эксплуатации (80°С).The separation unit is placed in a thermally insulated room with heating devices. The room air and all units of the separation unit are heated to the selected operating temperature (80 ° C).

Рабочий газ, содержащий изотопы неодима с природным содержанием, подают на питание разделительного каскада и настраивают режим работы каскада, который при разделении потока питания на две фракции обеспечивает в отборе тяжелой фракции каскада отбор максимального количества компонент рабочего газа с молекулярными массами более 1116 при минимальном содержании компонент с молекулярными массами 1115 и менее. Исходя из концентраций молекулярных масс в исходном рабочем газе доля отбора в тяжелую фракцию каскада должна при этом составлять ориентировочно 4-6% от величины потока питания (см. Таблицу 2). При отборе только тяжелых компонент рабочего газа с массами более 1116, концентрация изотопа 150Nd в целевом отборе тяжелой фракции каскада составит более 97,4% (при уменьшении величины доли отбора концентрация изотопа 150Nd возрастает и при настраивании режима проведения работы каскада, обеспечивающего получение ~20% изотопа 150Nd от общего количества поступившего с потоком питания может составить 99,3%).The working gas containing neodymium isotopes with a natural content is fed to the separation cascade and the cascade operating mode is set, which, when the feed stream is divided into two fractions, ensures the selection of the maximum number of working gas components with molecular masses of more than 1116 with a minimum component content in the selection of the heavy fraction of the cascade with molecular weights of 1115 or less. Based on the concentration of molecular masses in the source working gas, the fraction of selection in the heavy fraction of the cascade should be approximately 4-6% of the supply flow (see Table 2). When selecting only heavy components of the working gas with masses of more than 1116, the concentration of the 150 Nd isotope in the target selection of the heavy fraction of the cascade will be more than 97.4% (with a decrease in the fraction of the selection, the concentration of the 150 Nd isotope also increases when the operating mode of the cascade is adjusted to provide ~ 20% of the 150 Nd isotope of the total amount received with the feed stream can be 99.3%).

Пример 3. Получение изотопа 142Nd.Example 3. Obtaining the isotope 142 Nd.

Из класса неодимсодержащих соединений повышенной летучести согласно предлагаемому способу, для разделения изотопов неодима для примера выбран рабочий газ с брутто-формулой C21F30O9Nd. Выбирают температуру эксплуатации разделительной установки 80°С, обеспечивающую выполнение условий по давлению насыщенного пара и температуре разложения. Рабочий газ синтезируют в соответствии с заявкой на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов» /3/. Поскольку в состав рабочего газа кроме неодима входят элементы С и О, состоящие из двух и трех изотопов соответственно, рабочий газ формально состоит из 47 компонент с молекулярными массами от 1108 а.е.м до 1155 а.е.м.From the class of neodymium-containing compounds of increased volatility according to the proposed method, for the separation of neodymium isotopes, for example, a working gas with the gross formula C 21 F 30 O 9 Nd was selected. The operating temperature of the separation unit is selected at 80 ° C, which ensures that the conditions for saturated vapor pressure and decomposition temperature are met. The working gas is synthesized in accordance with the application for the invention "Method for increasing the volatility of lanthanide complexes" / 3 /. Since the composition of the working gas includes, in addition to neodymium, elements C and O, consisting of two and three isotopes, respectively, the working gas formally consists of 47 components with molecular weights from 1108 amu to 1155 amu

В соответствии с данными Таблицы 2 для концентрирования изотопа 142Nd на разделительной установке необходимо выделение компонент рабочего газа с молекулярными массами 1108-1111 при минимальном содержании в целевом отборе легкой фракции каскада компонент с молекулярными массами 1112 и более.In accordance with the data of Table 2, for concentrating the 142 Nd isotope on a separation unit, it is necessary to isolate the components of the working gas with molecular masses 1108-1111 with a minimum content in the target selection of the light fraction of the cascade of components with molecular masses 1112 or more.

Рабочий газ, содержащий изотопы неодима с природным содержанием, подают на питание разделительного каскада и настраивают режим работы каскада, который при разделении потока питания на две фракции обеспечивает в отборе легкой фракции каскада отбор максимального количества компонент рабочего газа с молекулярными массами менее 1111 при минимальном содержании компонент с молекулярными массами 1112 и более. Исходя из концентраций молекулярных масс в исходном рабочем газе, доля отбора в легкую фракцию каскада должна при этом составлять ориентировочно 20-30% от величины потока питания (см. Таблицу 2). При этом в легкую фракцию будет обеспечен отбор 80-90% изотопа 150Nd из общего количества, поступившего в каскад с потоком питания, а концентрации составят соответственно при доле отбора легкой фракции 20% и менее до 100%, а при увеличении доли отбора уменьшатся до значений 85-86%.The working gas containing neodymium isotopes with a natural content is fed to the separation cascade and the cascade operating mode is set, which, when the feed stream is divided into two fractions, ensures the selection of the maximum number of working gas components with molecular masses of less than 1111 with a minimum component content when selecting the light fraction of the cascade with molecular weights of 1112 or more. Based on the concentration of molecular masses in the source working gas, the fraction of the selection in the light fraction of the cascade should be approximately 20-30% of the supply flow (see Table 2). In this case, the selection of 80-90% of the 150 Nd isotope from the total amount entering the cascade with the feed stream will be provided to the light fraction, and the concentrations will be correspondingly, with the proportion of selection of the light fraction of 20% or less, to 100%, and with an increase in the fraction of selection will decrease to values of 85-86%.

Пример 4. Получение изотопа промежуточной массы 146Nd.Example 4. Obtaining an isotope of an intermediate mass of 146 Nd.

Из класса неодимсодержащих соединений повышенной летучести согласно предлагаемому способу, для разделения изотопов неодима для примера выбран рабочий газ с брутто-формулой C21F30O9Nd. Выбирают температуру эксплуатации разделительной установки 80°С, обеспечивающую выполнение условий по давлению насыщенного пара и температуре разложения. Рабочий газ синтезируют в соответствии с заявкой на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов» /3/. Поскольку изотоп 146Nd является промежуточным по массе, для его концентрирования необходимо не менее двух этапов разделения изотопной смеси.From the class of neodymium-containing compounds of increased volatility according to the proposed method, for the separation of neodymium isotopes, for example, a working gas with the gross formula C 21 F 30 O 9 Nd was selected. The operating temperature of the separation unit is selected at 80 ° C, which ensures that the conditions for saturated vapor pressure and decomposition temperature are met. The working gas is synthesized in accordance with the application for the invention "Method for increasing the volatility of lanthanide complexes" / 3 /. Since the isotope 146 Nd is intermediate in mass, at least two stages of the separation of the isotopic mixture are necessary for its concentration.

В соответствии с распределением молекул рабочего газа по массовым компонентам и распределением изотопов неодима по массовым компонентам, представленным в Таблице 2, для концентрирования изотопа 146Nd на разделительной установке на первом этапе предлагается отделить в легкий отбор каскада все компоненты с молекулярными массами 1108-1111 при обеспечении минимального содержания компоненты с молекулярной массой 1111 отборе тяжелой фракции. Рабочий газ, содержащий изотопы неодима с природным содержанием, подают на питание разделительного каскада и настраивают режим работы каскада при ориентировочной доле отбора в легкую фракцию каскада 69-75% от величины потока питания каскада. В этом случае в отборе тяжелой фракции компоненты рабочего газа с молекулярными массами 1108-1111 практически отсутствуют, а компоненты с массами 1112, 1113, в которых содержится 97,7% от всего количества изотопа 146Nd, поступившего с потоком питания в каскад, становятся крайними и легкими. На втором этапе в каскад в качестве потока питания подают отбор тяжелой фракции, полученной на первом этапе разделения и процедура обогащения изотопа 146Nd становится аналогичной обогащению крайних легких компонент рабочего газа, рассмотренной в примере 2. Во втором этапе проведения процесса обогащения в зависимости от соотношений концентраций компонент с молекулярными массами 1112 и 1113, получаемых в отборе легкой фракции второго этапа обогащения при доле отбора легкой фракции ~0,6 от величины потока питания каскада на втором этапе работы, получаемые концентрации изотопа 146Nd составят от 88,4% до 92,5%.In accordance with the distribution of the working gas molecules by mass components and the distribution of neodymium isotopes by mass components shown in Table 2, to concentrate the 146 Nd isotope in a separation unit, it is proposed at the first stage to separate all components with molecular weights 1108-1111 into an easy selection cascade while ensuring the minimum content of components with a molecular weight of 1111 selection of the heavy fraction. The working gas containing neodymium isotopes with a natural content is fed to the separation cascade and the cascade operating mode is set with an approximate share of extraction of 69-75% of the cascade supply flow into the light fraction of the cascade. In this case, in the selection of the heavy fraction, the components of the working gas with molecular masses 1108-1111 are practically absent, and the components with masses 1112, 1113, which contain 97.7% of the total amount of the 146 Nd isotope entering the cascade with the feed stream, become extreme and light. At the second stage, the cascade is fed with the selection of the heavy fraction obtained in the first separation stage and the enrichment procedure of the 146 Nd isotope becomes similar to the enrichment of the extreme light components of the working gas, considered in Example 2. In the second stage of the enrichment process, depending on the concentration ratios component with molecular masses 1112 and 1113 obtained in the selection of the light fraction of the second stage of enrichment with a fraction of the selection of the light fraction of ~ 0.6 of the cascade power flow at the second stage of operation, p the resulting 146 Nd isotope concentrations will range from 88.4% to 92.5%.

Техническим результатом применения предложенной технологии явилось получение изотопов 150Nd с концентрацией более 99,3%, 142Nd>99,9%, 146Nd>88,4%.The technical result of the application of the proposed technology was the production of 150 Nd isotopes with a concentration of more than 99.3%, 142 Nd> 99.9%, 146 Nd> 88.4%.

Источники информацииInformation sources

1. Изотопы: свойства, получение, применение. П/ред. Баранова В.Ю. М.: ИздАТ, 2000, с. 167.1. Isotopes: properties, production, application. P / ed. Baranova V.Yu. M .: Publishing House, 2000, p. 167.

2. Изотопы: свойства, получение, применение. П/ред. Баранова В.Ю. М.: ИздАТ, 2000, с. 220.2. Isotopes: properties, production, application. P / ed. Baranova V.Yu. M .: Publishing House, 2000, p. 220.

3. Заявка №2014132777/20(0527909) от 08.08.14 на изобретение «Способ повышения летучести комплексов лантанидов».3. Application No. 20144132777/20 (0527909) dated 08/08/14 for the invention "A method for increasing the volatility of lanthanide complexes".

Claims (4)

1. Способ получения изотопов неодима, в котором разделительный эффект определяется разностью молекулярных масс изотопов неодима, отличающийся тем, что для разделения изотопов неодима применен метод центрифугирования, неодимсодержащее газообразное соединение выбирают из класса соединений повышенной летучести, полученных обработкой бета-дикетонатов неодима полифторированными эфирами этиленгликоля, полифторированными эфирами диэтиленгликоля или полифторированными формалями, определяют зависимость давления насыщенного пара выбранного вещества от температуры, определяют температуру его разложения, выбирают температуру эксплуатации разделительной установки, обеспечивающую давление насыщенного пара выбранного вещества не ниже 4 мм рт.ст., но не выше 0,8 от температуры разложения, и обеспечивают нагрев и поддержание выбранной температуры эксплуатации разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги.1. A method of producing neodymium isotopes, in which the separation effect is determined by the molecular weight difference of the neodymium isotopes, characterized in that the centrifugation method is used to separate the neodymium isotopes, the neodymium-containing gaseous compound is selected from the class of high volatility compounds obtained by treating neodymium beta-diketonates with polyfluorinated ethylene glycol ethers, polyfluorinated ethers of diethylene glycol or polyfluorinated formals, determine the dependence of the saturated vapor pressure selected of the temperature of the substance, determine the temperature of its decomposition, select the operating temperature of the separation unit, ensuring the saturated vapor pressure of the selected substance is not lower than 4 mm Hg, but not higher than 0.8 of the decomposition temperature, and provide heating and maintaining the selected operating temperature of the separation installation, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неодимсодержащего газообразного соединения применяют соединение с брутто-формулой C21F30O9Nd.2. The method according to p. 1, characterized in that as a neodymium-containing gaseous compound, a compound with a gross formula of C 21 F 30 O 9 Nd is used. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев и поддержание эксплуатационной температуры разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, обеспечивают ее размещением в теплоизолированном помещении с системами нагрева воздуха помещения до выбранной температуры эксплуатации.3. The method according to p. 1, characterized in that the heating and maintaining the operating temperature of the separation unit, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges, provide it by placement in a heat-insulated room with room air heating systems to the selected operating temperature. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев и поддержание выбранной температуры эксплуатации разделительной установки, включающей коммуникации, контрольные и регулирующие устройства и газовые центрифуги, обеспечивают устройствами нагрева, установленными на все указанные узлы разделительной установки, и их теплоизоляцией от воздуха помещения.4. The method according to p. 1, characterized in that the heating and maintaining the selected operating temperature of the separation unit, including communications, control and regulation devices and gas centrifuges, provide heating devices installed on all these nodes of the separation unit, and their insulation from room air .
RU2015142311A 2015-10-05 2015-10-05 Method of producing isotopes of neodymium RU2638858C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142311A RU2638858C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Method of producing isotopes of neodymium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142311A RU2638858C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Method of producing isotopes of neodymium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015142311A RU2015142311A (en) 2017-04-07
RU2638858C2 true RU2638858C2 (en) 2017-12-18

Family

ID=58505195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142311A RU2638858C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Method of producing isotopes of neodymium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638858C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753033C1 (en) * 2020-06-09 2021-08-11 Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Method for separating isotopes of lanthanides and thorium using gas centrifuge method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172642C1 (en) * 2000-04-21 2001-08-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Silicon isotopes separation process
RU2545286C1 (en) * 2013-12-02 2015-03-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of separating gaseous mixtures into fractions with different specific weight and gas centrifuge for its realisation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172642C1 (en) * 2000-04-21 2001-08-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Silicon isotopes separation process
RU2545286C1 (en) * 2013-12-02 2015-03-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of separating gaseous mixtures into fractions with different specific weight and gas centrifuge for its realisation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАРАНОВ В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение, том 1. - М.: Физматлит, 2005 г. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753033C1 (en) * 2020-06-09 2021-08-11 Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Method for separating isotopes of lanthanides and thorium using gas centrifuge method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015142311A (en) 2017-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Halas et al. Inter‐laboratory calibration of new silver orthophosphate comparison materials for the stable oxygen isotope analysis of phosphates
Berkowitz et al. Thermodynamics of the V–O system: Dissociation energies of VO and VO2
Wombacher et al. Determination of the mass-dependence of cadmium isotope fractionation during evaporation
Yeung et al. Measurements of 18O18O and 17O18O in the atmosphere and the role of isotope‐exchange reactions
Fedi et al. The 14C AMS facility at LABEC, Florence
Gulyuz et al. Determination of the direct double-β-decay Q value of Zr 96 and atomic masses of Zr 90− 92, 94, 96 and Mo 92, 94− 98, 100
Ault et al. Lithium isotope enrichment: feasible domestic enrichment alternatives
Yoshida et al. Precision and long‐term stability of clumped‐isotope analysis of CO2 using a small‐sector isotope ratio mass spectrometer
Baertschi et al. Fractionation of isotopes by distillation of some organic substances
RU2638858C2 (en) Method of producing isotopes of neodymium
Feilberg et al. Probing the unusual isotope effects in ozone formation: Bath gas and pressure dependence of the non-mass-dependent isotope enrichments in ozone
Lachner et al. Developments towards detection of 135Cs at VERA
CN107684829A (en) A kind of method for centrifuging boron istope
Cao et al. An evaluation of alumina reaction tube conditioning for high‐precision 2H/1H isotope measurements via gas chromatography/thermal conversion/isotope ratio mass spectrometry
Isono et al. Bulk chemical characteristics of soluble polar organic molecules formed through condensation of formaldehyde: Comparison with soluble organic molecules in Murchison meteorite
Sahoo et al. Simultaneous measurement of lithium and boron isotopes as lithium tetraborate ion by thermal ionization mass spectrometry
Cheltsov et al. Centrifugal enrichment of sulfur isotopes
RU2351388C2 (en) Method of producing highly enriched iridium isotopes
Stafford Limitations in applying mass spectrometry to high-temperature equilibrium studies
Ekinci et al. A mass and time-of-flight spectroscopy study of the formation of clusters in free-jet expansions of normal D2
Cheltsov et al. Centrifugal enrichment of nickel isotopes and their application to the development of new technologies
Kunkel et al. Formation and Stability of Gaseous Ternary Oxides of Group 14–16 Elements and Related Oxides of Group 15 Elements: Mass Spectrometric and Quantum Chemical Study
Nazin et al. Study of the electronic structure of sodium-vanadium bronze (Na x V 2 O 5) single crystals at x= 0.23, 0.28, and 0.33
RU2697447C1 (en) Boron isotope separation method
Wilcox et al. Charge-transfer reactions of ground O2+ (X2PIg,. nu.) and excited O2+ (A4PIu,. nu.) state ions with neutral molecules