專利名稱：在使用離子源的電磁分離器中分離鈀同位素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁分離化學(xué)元素同位素的技術(shù)，具體地說，本發(fā)明涉及鈀同位素的電磁分離。
本發(fā)明在用于工業(yè)上電磁分離穩(wěn)定的鈀同位素鈀-102、鈀-104、鈀-105、鈀-106、鈀-108、鈀-110中是最有效的。
已知一種用于工業(yè)上電磁分離同位素的分離化學(xué)元素同位素的方法，它用有效耐熱加熱器的熱輻射來加熱盛有工作物質(zhì)的坩堝和氣體放電室，在氣體放電室中使工作物質(zhì)的分子電離，從中提取出離子，形成離子束，在磁場中按同位素的質(zhì)量被分開和聚束(focused)，并被接受器俘獲(N.A.Kascheev,V.A.Dergatchev.“電磁分離同位素和同位素分析”.Moscow,“Energoatomizdat”,1989)。
所述方法的缺點(diǎn)是其分離鉑-鈀組元素的效率低。
在V.P.Botchin,B.E.Gavrilov,V.S.Zolotariov的著作(“Isotopenpraxis”Heft 6(1971)232)中所述的方法與使用離子源的工業(yè)上電磁分離器中分離鈀同位素的已知方法在技術(shù)本質(zhì)上最接近。
在引用文獻(xiàn)中所述的分離鈀同位素的方法由下述步驟組成。在源坩堝中高達(dá)1000℃的溫度下加熱期間產(chǎn)生工作物質(zhì)的蒸汽，使金屬粉末鈀和通過滲入體系進(jìn)入坩堝的氟氣進(jìn)行反應(yīng)。在熱陰極發(fā)射電子的作用下在源氣室中的工作物質(zhì)蒸汽中產(chǎn)生離子，將它們抽出并通過離子-光學(xué)系統(tǒng)的電極形成離子束。在通過泵出分離室的過程中，在靜磁場中按同位素的質(zhì)量(Pd-102、Pd-104、Pd-105、Pd-106、Pd-108和Pd-110)分離鈀同位素的離子束，在此磁場中聚束，并被相關(guān)的接受器俘獲。
使用離子源在電磁分離器中分離鈀同位素的已知方法的缺點(diǎn)在于技術(shù)結(jié)果無法令人滿意，因?yàn)榉@的同位素的富集度(enrichment)低，這是由于同位素束對(duì)于剩余氣體(主要是氟氣)的分子的散射，不與金屬鈀反應(yīng)。除此之外，在源坩堝和分離室中附加參數(shù)(氟氣壓)對(duì)聚集方式的選擇變得相當(dāng)復(fù)雜。
已知方法的其它缺點(diǎn)如下
-必需使用耐氟腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)的材料；-要采取特殊安全的保護(hù)措施，該措施在工業(yè)制造條件下是一個(gè)復(fù)雜的問題。
本發(fā)明的技術(shù)結(jié)果是提高被分離的鈀同位素的富集度。
所述目的是通過使用金屬鈀作為工作物質(zhì)達(dá)到的。這種工作物質(zhì)不吸濕，與結(jié)構(gòu)材料略微反應(yīng)，并且在1500-1700℃的溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生足以保持穩(wěn)定電弧放電的壓力蒸汽(pressure vapors)。使用金屬鈀(粉末、海綿、錠塊等形式)作為工作物質(zhì)，在制造條件下使離子束很好地聚束并提高被分離的鈀同位素的富集度。
為了說明本發(fā)明，下面舉出一個(gè)在使用離子源的電磁分離器中分離鈀同位素方法的實(shí)例。使用工業(yè)上的電磁分離器“SU-20”(由俄羅斯工業(yè)聯(lián)合企業(yè)“Electrohimpribor”制造)的一個(gè)分離室來進(jìn)行試驗(yàn)。將海綿狀金屬鈀的稱重部分放在與離子源的氣體放電室結(jié)合的石墨坩堝中。在分離器的分離室中安裝好離子源和六盒接受器后，用真空泵抽空分離室達(dá)壓力為(1-2)×10-3Pa，并且用高達(dá)33-35 kV的電壓對(duì)離子源作高壓處理。
為了在離子源的氣體放電室中獲得電子束，對(duì)陰極塊施加電壓應(yīng)確保燈絲電流為70-80A，燈絲和熱陰極之間的電壓為0.8-1.0kV，發(fā)射電流為0.5-0.6A。在電弧放電電流為0.5-1.5A并且放電電壓為150-350V時(shí)，在坩堝加熱器的功率為2500-4000W時(shí)對(duì)所形成的工作物質(zhì)的蒸汽進(jìn)行電離。
所形成的鈀離子在離子-光學(xué)系統(tǒng)的幫助下通過氣體放電室縫隙被抽出，成形為離子束，該離子束在加速電壓和該室中2600奧斯特靜磁場的作用下按離子的質(zhì)量分成六股同位素離子束。這些同位素束由磁場聚束到安置有接受器盒入口的焦平面上。
聚集后，將接受器從分離室中取出，采用陽極浸泡法從盒中取出同位素，分析所得富含同位素的溶液的富集度，并加工成最終產(chǎn)品。
在電磁分離器“SU-20”上在實(shí)驗(yàn)-工業(yè)分離過程中獲得下述同位素-富集度為85.4-92.9％的同位素Pd-102-3g；-富集度為96.6-98.4％的同位素Pd-104-34g；-富集度為98.4-99.1％的同位素Pd-105-65g；-富集度為99.1-99.5％的同位素Pd-106-82g；
-富集度為99.4-99.6％的同位素Pd-108-86g；-富集度為99.2-99.5％的同位素Pd-110-35g。
上表說明了按所要求的技術(shù)方案分離鈀同位素方法獲得的基本參數(shù)。
與已有的方法相比，所提出的在使用離子源的電磁分離器中分離鈀同位素的方法在所取得的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果上都是非常顯著的。在實(shí)踐中使用所要求的技術(shù)方案能將所述方法有效地用于工業(yè)上電磁分離鈀同位素，并獲得具有較高富集度的同位素Pd-102、Pd-104、Pd-105、Pd-106、Pd-108和Pd-110。取消了氟化過程可以在工作時(shí)無需使用由于氟氣而需采用的復(fù)雜的安全措施，這樣就改善了工作人員的工作條件。
權(quán)利要求
1．一種在使用離子源的電磁分離器中分離鈀同位素的方法，它包括將工作物質(zhì)放在與氣體放電室結(jié)合的離子源的石墨坩堝中，加熱工作物質(zhì)成為蒸汽狀態(tài)，在從熱陰極發(fā)射出電子的作用下在離子源的氣體放電室中電離工作物質(zhì)的蒸汽，通過離子-光學(xué)系統(tǒng)的電極形成離子束，在磁場中分離和聚束同位素離子束，用接受盒俘獲離子，其特征在于使用金屬鈀作為工作物質(zhì)，并且加熱坩堝和氣體放電室的溫度保持在1500-1700℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁分離鈀同位素的技術(shù)。該方法包括將包含金屬鈀的工作物質(zhì)放在與氣體放電室結(jié)合的離子源的石墨坩堝中,加熱工作物質(zhì)成為蒸汽狀態(tài),在從熱陰極放出電子的作用下在離子源的氣體放電室中電離工作物質(zhì)的蒸汽,通過離子－光學(xué)系統(tǒng)的電極形成離子束,在磁場中分離和聚束同位素離子束,用接受盒俘獲離子,這樣加熱坩堝和氣體放電室的溫度保持在1500—1700℃。該方法能有效地用于工業(yè)上電磁分離鈀同位素,并獲得具有較高富集度的同位素:Pd－102、Pd－104、Pd－105、Pd－106、Pd－108和Pd－110。
文檔編號(hào)B01D59/44GK1304784SQ0013507
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月29日
發(fā)明者L·A·波利亞科夫, A·N·塔塔里諾夫, J·A·莫納斯蒂倫, S·G·奧戈羅德尼科夫 申請(qǐng)人:伊萊克特羅希里波爾聯(lián)合企業(yè)