164547. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázkeverékeknek az alkotók molekula- vagy atomsúlya szerinti frakciókra való szétválasztására

MAGTAB NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 164547 j/ÉKL Nemzetközi osztályozás: fK» Bejelentés napja: 1971. VII. 09. (Wl-196) F 25 j 3/00 Sír Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbsége: 1970. VII. 10. (53712) "'!T- ' "^ ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1973. IX. 27. Megjelent: 1975. IX. 30. Wikdahl Nils Anders Lennart mérnök, Djursholm, Svédország Eljárás és berendezés gázkeverékeknek az alkotók molekula- vagy atomsúlya szerinti frakciókra való szétválasztására 1 A találmány eljárás és berendezés, amely révén gázkeverékek alkotóit molekula- vagy atomsúlyuk különbözősége alapján lehet frakciókra szétválasztani. Gázkeverékek alkotóit molekulasúlyuk vagy 5 atomsúlyuk alapján elvileg könnyű szétválasztani, azonban a gyakorlatban nehéz olyan használható berendezést kialakítani, amellyel a szétválasztási müveletet el lehet végezni. Az alkotók molekulasúlyai különbözők, ezért ezek tömegük alapján 10 szétválaszthatok. A molekulák vagy atomok különbözősége lehetővé teszi ezeknek elektromos vagy mágneses erőtérben való szétválasztását is, mivel az ilyen erőterekben a különböző típusú molekulák- 15 -előnyös módon- különbözőképpen viselkednek, így például az egyéni magperdülettel rendelkező izotópok kiválaszthatók, feltéve, hogy a szóban forgó elem atomsugárzása hozható létre és az atomoknak alapállapotban nem-zérus elek- 20 tronperdületük van. Egy másik megoldásnál az ion-sugarakra lehet hatni. Ilyen megoldás a tömegszűrő, amelynél egy négypólusú elektromos erőtér ionjaira fókuszáló hatást visznek. Egy szuperponált nagyfrekvenciás 25 erőtér a meghatározott tömegű ionokat rezonanciába hozza és ezeket kidobja a sugárból. A villamos erőterek könnyebben fenntarthatók, mint a mágneses erőterek, és könnyen el lehet érni, hogy több párhuzamosan kialakított sugár dolgoz- 30 zon sorban egymás mellett. Ezek a megoldások azonban csupán laboratóriumokban használhatók, nagy mértékben nem alkalmazhatók, mivel nagy mértékű berendezéseket igényelnek és költségesek. A tömegeltérések következtében eltérnek a diffúziós, szétválasztódási sebességek is, és az ismert megoldásoknál ezt a tulajdonságot használják ki izotópok -főként urán- elválasztására vagy dúsítására. A gázkeverékeket egy porózus membránra ütköztetik fel, amelyben az apró lyukak, pórusok elég kicsik ahhoz, hogy melekuláris áramlás jöjjön létre, és így a könnyebb melekulák sokkal könnyebben keresztülhaladnak a pórusokon, mint a nehezebbek. így a gázkeverék a membrán felülete mentén való áramlása közben szétválasztható. A keveréknek könnyebb alkotókból álló, pórusokon keresztülhaladó része dúsul, a nehezebb alkotókból álló, keresztül nem haladó rész azonban nem dúsul. E megoldás hibája, hogy ha két izotóp koncentrációjában a frakció-változás nagyon kicsi, például U 235 és U 238 esetén, akkor sok elválasztó fokozatra van szükség. Az ismert gázcentrifugák egy forgó hengert használnak, amelynek egyik végén gyűrűalakú beömlőnyílás van. A gázt a henger másik végénél két gyűrűtérben gyűjtik össze. A nehezebb alkotók a külső kiömlő gyűrűtérben, a könnyebb alkotók pedig a belső kiömlő gyűrűtérben vannak koncentrálva. Különböző technológiai megoldások révén elérhető az is, hogy a gáz kétszer 164547