1。发明领域本发明涉及同位素的富集和分离,特别是。14 N和.。通过甲胺的多光子解离得到15 N,12 C和13C。
2.现有技术的描述
核工业预计将达到500,000千克/年。主要用途是铀和p核反应堆的燃料颗粒和包壳。此外,.sup.15 N和。 sup.13 C目前在医学和研究领域中用作示踪剂。因此,需要用于分离这些同位素的低成本方案。
Ambartsumyan等人。卷17,《实验和理论物理学快报》,第63-65页(1973年)公开了通过14 NH 3和2 NH 2的两步光解离来分离14 N和15 N的同位素15 NH 3,其中频率ng 1的单色辐射选择性地激发了只有一种同位素组成的分子的振动跃迁。分子同时被频率为ngr;的光照射。子在图2中,其量子能量仅足以使振动激发的分子发生光离解。然而,由于四个不同的中间化学反应,这是一个昂贵的过程,并且提供了同位素加扰的可能性。在美国专利1977年9月20日授权的美国专利4,049,515公开了通过多光子吸收的激光同位素分离方案。简而言之,该方案包括用具有一定频率的红外激光照射具有至少两个元素同位素的分子种类,该频率仅选择性地将分子中包含特定同位素的那些分子激发到振动水平。使用多光子吸收会产生足够高能的振动状态,从而使包含特定同位素的分子发生化学反应,例如解离或与第二种分子发生反应。该专利公开了获得激光诱导富集的两个例子。即在自然SF中富集34S。天然BCl.sub.3中的sub.6和supup.11B。然而,其中没有教导从Robinson等人的方法中对于任何给定元素存在的,从实质上无限数量的物种中选择出候选分子物种的方法。适用。当分子按照Robinson等人的教导方式进行红外辐射时。通常,同位素位移通常被其他振动模式所掩盖,或者如果未被掩盖,其幅度将低于同位素分离所需的幅度。另外,不可能精确地预测分子在经受高强度红外辐射时将与其他物种解离或反应的方式。因此,不能给出设计激光-化学反应系统的通用方法,该系统将去除所需的同位素。结果,迄今为止不可能通过多光子吸收来预测哪些分子适合于激光同位素分离。
尽管目前15 N的使用量很小,但预计将在液体的核心元素中使用如上所述,金属快速增殖反应堆是相当大的。 15 N的电流分离通过NO蒸馏或NO和HNO.sub.3之间的化学交换实现。后者的富集系数约为1.055。上面讨论的唯一建议用激光分离氮同位素的方法(Ambartsumyan等人)表明同位素富集系数约为4。因此,同位素加扰的巨大潜力使所提出的方法不适用于商业规模。目前,碳同位素是通过一氧化碳的低温蒸馏和甲烷的气相热扩散来分离的。分离13 C的一氧化碳方法基于蒸气压差,其产生的富集系数约为1.011。发明内容本发明提供了一种用于分离13 C的方法。获得富含氮的特定同位素的含氮化合物。该方法包括将含有两个或更多个氮同位素的气态甲胺暴露于基本上单色的红外激光辐射。红外辐射的频率与甲胺的振动吸收带一致,从而使甲胺解离为CH 3·和NH 2·自由基。通过分子和自由基的碰撞,NH 2·自由基提取一个氢原子,形成氨。可以将其他气态材料(例如氧气)添加到甲胺中,以清除NH 2·自由基,从而形成其他含氮化合物。通过采用表现出同位素位移的振动带选择性地同位素完成该过程。具体地,以1.65的富集因子获得了15 NH 3。本文提供的方法可以通过稍微改变所用激光辐射的波长而直接应用于碳同位素的富集。 。
公开/公告号US4193855A
专利类型
公开/公告日1980-03-18
原文格式PDF
申请/专利权人 ALLIED CHEMICAL CORP;
申请/专利号US19780892228
发明设计人 SAM A. TUCCIO;
申请日1978-03-31
分类号B01D54/00;B01J1/10;
国家 US
入库时间 2022-08-22 17:06:20