Разделение легких изотопов в сверхзвуковой струе паров тяжелых углеводородов Манрике Гарсиа Хосе Херардо

Введение к работе

Актуальность темы. Разделение изотопов легких элементов остается до сих пор слишком энергозатратным и дорогостоящим. Это затрудняет их широкое применение в народном хозяйстве и медицине. Ввиду того, что традиционные методы разделения (дистилляция, химический обмен) фактически исчерпали свои возможности по снижению себестоимости обогащенного продукта, уже более 20 лет ведутся работы по созданию более экономичных и менее опасных для окружающей 'среды методов обогащения легких изотопов. До настоящего времени ведутся поиски реальных альтернатив традиционным методам в промышленном масштабе. В связи с этим создание новых методов разделения является актуальной задачей науки и техники.

Цель работы заключалась в разработке и исследовании нового метода газодинамического разделения легких изотопов, использующего сверхзвуковую газовую мембрану при локализованной подаче разделяемой смеси, а также в создании макета разделительного элемента.

Научная новизна. 1. Обоснование перспективности использования идеи локализованной подачи в сверхзвуковую струю для разделения изотопов легких элементов.

1. Экспериментальное получение эффекта разделения, характеризующегося коэффициентом обогащения, превышающим свободно-молекулярное значение в два раза при отборе порядка 0,5.

2. Создание варианта осесимметричного разделительного элемента, который может быть принят за основу для дальнейшей разработки элемента разделительного каскада.

Практическое значение работы. Разработан новый метод разделения газовых смесей и изотопов легких масс, который может стать альтернативой существующим промышленным методам.

Результаты работы могут быть рекомендованы к использованию в федеральных и международных программах по развитию более экономичных методов разделения.

Вккосятся на защиту:

1. Экспериментальные данные по разделению изотопов аргона

( Аг³⁶ + Аг'⁰ ) и компонентов воздуха ( 0 + N₂г при использовании двух вариантов макетов разделительных элементов - плоского и осе-симметричного.

2. Метод измерения отноиения двух массовых пиков с погрешностью
1% и менее о помощью автоматизированного масс-спектрометра монопо
лярного типа.

3. Оценки перспективности метода на примере разделительного
каскада для обогащения аммиака изотопом N^^ с естественной концен
трации 0,36Х до 9ЭХ на основе ухе полученных экспериментальных ре
зультатов.

4. Конструкция осесимметричного разделительного элемента.
Вклад автора:

участие в разработке идеи нового метода газодинамического разделения;

участие в разработке двух вариантов разделительного элемента;

создание экспериментальной установки для измерения разделительного эффекта;

разработка и отладка программы для автоматизации работы масс-спектрометра и обработки результатов;

разработка электрометра с переменным коэффициентом усиления и блока управления разверткой масс-спектрометра;

подготовка и проведение экспериментов в Институте теплофизики СО РАН и в Институте неорганической химии СО РАН, обработка и ана-

Лиз полученных результатов; подготовка работ к печати и заявки на изобретение.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на Расширенном Ученом Совете Ядерных Проблем Республики Куба, на Ученом Совете Института теплофизики СО РАН и на семинаре отдела разрехенных газов Института Теплофизики СО РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликован препринт ИТ СО РАН и представлены две заявки на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы; содержит 101 страница машинописного текста, в том числе 39 рисунков и 32 таблицы. Список литературы включает 64 наименования.