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
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 11
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 abstract 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-BJUDXGSMSA-N palladium-105 Chemical compound [105Pd] KDLHZDBZIXYQEI-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- -1 palladium-106 Chemical compound 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-NJFSPNSNSA-N palladium-108 Chemical compound [108Pd] KDLHZDBZIXYQEI-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
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)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2192918C1 (ru) * | 2001-06-06 | 2002-11-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Способ разделения и очистки изотопов и устройство для его осуществления |
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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| CN114420530B (zh) * | 2021-12-17 | 2024-10-18 | 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 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377745A (en) * | 1978-12-01 | 1983-03-22 | Cherng Chang | Mass spectrometer for chemical ionization, electron impact ionization and mass spectrometry/mass spectrometry operation |
Family Cites Families (3)
| 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 |
| 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
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377745A (en) * | 1978-12-01 | 1983-03-22 | Cherng Chang | Mass spectrometer for chemical ionization, electron impact ionization and mass spectrometry/mass spectrometry operation |
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. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2192918C1 (ru) * | 2001-06-06 | 2002-11-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Способ разделения и очистки изотопов и устройство для его осуществления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6806462B1 (en) | 2004-10-19 |
| CN1304784A (zh) | 2001-07-25 |
| CN1191879C (zh) | 2005-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2158173C1 (ru) | Способ разделения изотопов палладия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
| Kirchner et al. | The ion sources for the GSI on-line separator | |
| 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 | |
| RU2158172C1 (ru) | Способ разделения изотопов калия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
| RU2158171C1 (ru) | Способ разделения изотопов европия в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
| RU2160153C1 (ru) | Способ разделения изотопов циркония в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
| RU2158168C1 (ru) | Способ разделения изотопов самария в электромагнитном сепараторе с использованием источника ионов | |
| US6559402B2 (en) | Process for separation of low natural concentration isotopes in an electromagnetic separator with ion source | |
| 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 | |
| RU2229925C1 (ru) | Способ разделения изотопов кальция в электромагнитном сепараторе | |
| US7038199B2 (en) | Apparatus and method for elemental mass spectrometry | |
| RU2227061C1 (ru) | Способ разделения изотопов таллия в электромагнитном сепараторе | |
| GB1398167A (en) | High pressure ion sources | |
| JP6889181B2 (ja) | ワークピースの中に処理種を注入する方法及びワークピースにドーパントを注入する方法、並びに、ワークピースを処理する装置 | |
| RU2180146C1 (ru) | Источник ионов | |
| RU2000102560A (ru) | Способ промышленного электромагнитного разделения изотопов химических элементов | |
| RU2003108091A (ru) | Способ разделения изотопов таллия в электромагнитном сепараторе | |
| SU146092A1 (ru) | Способ определени коэффициента ионизации паров металлов | |
| US4054810A (en) | Field emission ion source having heated anode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181130 |