Разработка научных основ и методов разделения изотопов элементов легких и средних масс

• Автор: Устинов, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Исследование разделения изотопов во вращающейся плазме
1.1 Введение
1.2Экспериментальная установка для изучения процессов разделения изотопов в импульсном разряде
1.3 Экспериментальные результаты исследований в плазме.
1.4Магнито-гидродннамический подход для оценки разделительных характеристик метода Литература к главе
2. Разработка метода ионно-циклотронного резонанса для
разделения изотопов
2.1 Введение, научные основы метода, обзор работ
2.2 Экспериментальные работы на установке «Сирена», результаты по изучению разделения изотопов лития
2.3 Физические аспекты создания полей в плазме для ИЦР метода
2.4 Разработка СВЧ-источника плазмы для ИЦР метода
Литература к главе
3. Развитие методов ректификации для разделения изотопов
углерода и кислорода
3.1 Обоснование подходов при создании комплекса по низко температурной ректификации для разделения изотопов углерода
3.2 Исследование разделительных характеристик модулей

3.3 Решение проблемы изотопного обмена в оксиде углерода для получения изотопа С-13 высокого обогащения
3.4 Технико-экономические характеристики комплекса при получении С-13 и С-12 высокого обогащения
3.5 Развитие метода вакуумной ректификации воды для разделения изотопов кислорода
Литература к главе
4.3аключение

Введение
В диссертации представлены результаты исследований и разработок в области разделения изотопов, проводимых автором в течении более 30 лет в лаборатории новых методов разделения (под руководством профессора А.И. Карчевского) и лаборатории разделения изотопов легких элементов. Создание этих лабораторий и их тематический план в значительной степени определялось основным научным направлением института молекулярной физики. Уже на начало обозначенного периода степень развития так называемых «традиционных» методов была весьма высокой, и это обстоятельство могло дать повод для оценки исчерпанности задачи. Однако, эти методы в значительной степени развивались для решения специфических задач по разделению группы изотопов, востребованных оборонными целями. Кроме того, такие факторы как высокие капитальные и энергетические затраты при разделении редких изотопов, экологические издержки, характерные для некоторых методов, невозможность применения существовавших методов для разделения изотопов ряда элементов, служили стимулом для разработки новых методов и развития существующих. Наряду с этим, за несколько1 десятилетий значительно расширилась номенклатура востребованных в различных областях науки и техники изотопов, возросли требования к степени их обогащения и объемы их применения. Зачастую эти изменения коснулись весьма редких изотопов, ранее воспринимавшихся экзотическими. Характерный пример -увеличение потребления в медицине изотопов углерода С-13 с обогащением выше 99% и кислорода 0-18, соответственно, выше 97% от миллиграммовых и граммовых количеств до сотен килограмм в год.
Представленные в диссертации материалы связаны как с исследованиями новых перспективных методов разделения изотопов в плазме, так и развитием технологии, основы которых были разработаны ранее. Поскольку все работы
носили исключительно прикладной характер, основой исследований являлись

получения паров: термическим испарением [5] и распылением диска в продольном разряде [4,6,23]. На схеме- рис.2.2 [24] показаны варианты компоновки источника плазмы.
Рис.2.2. Устройство основных узлов ИЦР установки.
Метод выделения нагретой компоненты из потока плазмы определяет в значительной степени эффективность всего процесса, так как на этой стадии необходимо сохранив селективность иметь высокую степень выделения резонансной компоненты. В настоящее время развит подход комбинирования геометрического фактора(использования различия величин ларморовских радиусов для нагретой и других компонент) с применением, задерживающего потенциала [4,7,9]. Применение передних экранов с высотой порядка ларморовского радиуса холодной ионной компоненты позволяет конденсировать основную часть горячей компоненты на пластины, расположенные за экранами на расстоянии порядка ее ларморовского радиуса.