Способ разделения изотопов и химическихэлементов и устройство для его реализации

О П И С А"Н"И"Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ ти 616918 Союз СоветскияСоциалистическиеРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12.04. 7 б (21) 2344494/18-25с присоелиненнем заявки РЙ -яо делен изобретений и открытий(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ И ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИИзобретение относится к плазменной технологии в химическом производ= стве и может быть использовано для разделения изотопов и химических элементов, находящихся в различных состояниях.5Известен способ разделения элементов по массам, при котором разделяемые частицы приводят во вращение внутри замкнутого объема в ре 0 зультате разряда в скрещенных электри. ческом и магнитном полях (1 1,Однако этот способ до сих пор не нашел практического применения в связи с тем, что разделение таким способом может осуществлять только в импульсном режиме,.что обуславливает низкую производительность разде" ления и невозможность отбора про" дуктов за короткое время (нродолжительность импульса несколько мс) Попытка осуществления данного способа в стационарном режиме не увенчалась успехом, так как в этом случае плазма оказывалась слабоионизованной и увлечения нейтральных частиц во вращение не происходило.Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения изотопов и химических элементов, включающий ионизацию вещества в пучково-плазменном разряде с продольным магнитным полем 2 1,В этом способе вещество пропускают через плазму; создаваемую при инжекции электронного пучка в рабочий объем. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить пространственного разделение (центриугирования) химических элементов, что приводит к низкой эФ- фективности всего процесса разделения.Цель изобретения - повьапение эффективности и производительности разделения.3 61691Это достигается способом разделения изотопов и химических элементов,включающим ионизацию вещества в пучково-плазменном, разряде при продольном магнитном поле, осуществлениекоторого обуславливается применениемустройства новой конструкции,Предлагаемый способ отличаетсятем, что.магнитное поле устанавливают достаточным для выполнения усло овия замагииченности ионов и в плазмесоздают радиальное электрическое поле,Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции, 35содержащим цилиндрическую камерус соосно установленными на ее торцовыхстенках инжектором электронов и приемником электронного пучка, магнитную систему, систему напуска и прокачки рабочего вещества и источникэлектропитания инжектора электронов.3 ЬОтличие устройства, позволяющегоосуществить новый способ, состоит втом, что в устройство введен дополнительнын источник питания, одинполюс которого соединен с анодоминжектора электронов, а другой - сцилиндрической стенкой камеры, и торцовые стенки камеры выполнены из 30диэлектрического материала.На чертеже изображено устройство,реализующее предлагаемый способ.Устройство представляет собойцилиндрическую камеру 1 с диэлектрическими торцовымк стенками 2. Соосно с камерой установлен инжекторэлектронного пучка, состоящийиз катода 3 и анода 4, а также приемник 5 электронов. Магнитная система выполнена, например,. в виде катушек 6,Система 7 прокачки представляетсобой насос одного из известныхтипов, Устройство содержит такжеисточник 8 анодного питания инжектора и дополнительный источник 9 питания, включенньй между цилиндрической камерой 1, а также анодом 4инжектора и приемником 5 электронного пучка,Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом. В объем камеры 1, помещенной в продольчое магнитное поле, создаваемое катушками 6, илиектируют по оси камеры стационарный электронный пучок. Через объем камеры с помощью 3 фсистемы 7 прокачивают рабочую смесь; которая при взаимодействии с электронным пучком переводится в полностью иониэованное состояние за счет сильной диссипации энергии электронного пучка вследствие развития пучковой неустойчивости.Иежду цилиндрической стенкой камеры 1, а также анодом 4 и приемником 5 пучка прикладывают разность потенциалов от источника 9.Слой плазмы около оси установки, который наодится в контакте с анодом и приемником, приобретает их потенциал за счет проводимости плазмы вдоль силовых линий магнитного поля, за счет чего в плазме создают радиальное электрическое полевызывающее вращение плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях.Для того, Чтобы осуществлялось разделение ионов по массе, необходимо обеспечить условие замагниченности ионов: У Я, где 1" - ларморовский радиус ионов, а К - радиус цилиндрической камеры. Это условие выполняют установлением соответствующей величины магнитного поля с помощью магнитной системы.Повышение коэффициента разделения химических элементов и изотопов по сравнению с известными способами связано с большой скоростью вращения плазмы, которую можно получить в скрещенных Е.Н полях. Производительность установки повышается за счет возможности работы ее в стационарном режимеТаким образом, осуществление нбвого способа позволяет значительно повысить эФфективность плазмохнмических методов разделения изотопов и химических элементов,Формула изобретенияСпособ разделения изотопов и химических элементов, включающий иоиизацню вещества в пучково-плазменном разряде при продольном магнит" иом поле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эфФективности и производительности разделения, магнитное поле устанавливают достаточным для выполнения условия замагниченности ионов в плазме создаю. радиальное электрическое Ьоле,6169 Составитель Е. Обуховедактор Т. Кододцева Техред М. Рейвес Корректор Г. Решетник Заказ 5763(3 889 Подпи комитета СССРний и открытий ушская наб., д 9 Тираж НИИПИ Государственного по делам изобрете 3035, Москва, Ж, Р4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее цилиндрическую камеру с соосно установленными на ее торцовых стенках инжектором электронов, включающнм в себя аноД, и приемником электронного пучка, магнитную систему, систему напуска и прокачки рабочего вещества и источник электропитания инжектора электронов, отличающееся тем, О что в устройство введен дополнительный источник питания, один полюс которого соединен с анодом инжектора 13 6электронов, а другой - с цилиндрической стенкой камеры, и торцовыестенки камеры выполнены из диэлектрического материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеВ.Воппеч ег.,"0 Нцзоп бее соОп Оп С 0115 Опз и д ВО 1 ССОропепс р 1 аяпа" Аг 1 сч Гог Гуз 11 с, Ь.ЗЗ,В 15, р. 255-270, 1966.2. Авторское свидетельство СССРФ 492245, кл, Н 05 Н 1/00,24.04.75 (прототип).