用于收集和/或分离离子化物质的方法和装置制造方法及图纸

提供了一种用于至少部分离子化的样品的收集方法，其中待收集的部分样品通过使用电导体被放电，样品的被放电部分随后离开磁场保留部分的区域。结果，样品的放电部分和未放电部分被分开。收集器与收集方法尤其适合与离子回旋加速器一起使用，在离子回旋加速器中，提供了能级高于其它部分的样品的不同部分。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对各种物质的收集和/或分离的改进及与其有关的改进，尤其是离子化的和/或汽化的物质的收集和/或分离方面的改进，但又不仅限于此。许多分离技术，比如离子回旋加速器共振，会在输送至其中的离子化物质中产生不同的能级，并在此基础上进行分离。就离子回旋加速器共振(ICR)而言，一个或多个被选择的元素或其同位素的能级，大大高于其它元素或其同位素。现行技术水平下，上述物质的收集是建立在如下基础上的高能量的物质同步放电和凝固，随后对低能量物质执行独立的类似过程。一个这样的系统，使用了朝着处理过的物质流流动方向的开放的极板格栅。极板是接地的或者保持于某一固定的电势上，以使触击它们的部分产生放电。格栅也比处理过的物质流更冷，因此与其接触的物质会在放电的同时在格栅上凝固。格栅能周期性的被从处理过的物质流中取出，从而将凝固的物质取出。低能级物质，由于多种因素，基本上避开了格栅。在其后的收集器上对这部分处理过的物质流进行单独的放电和冷凝。其它技术，比如各种选择性离子化方法，也要求处理过的物质流以表现为离子化的汽化的形态被收集。同样地的技术也被用于实现它们的收集。由于许多原因，现行技术水平的收集器/分离系统并不理想。这包括需要向该装置提供高强度的冷却，需要周期性地从处理过的物质流中取出收集装置。周期性收集系统为产品的收集提供了一个基本上间歇式的过程以限制激活过程。而且，在插入干净的格栅和将其取出之间的时间内，当上料时，由于被收集的物质聚集而影响收集的效果，收集系统的操作也会产生不希望有的变化。这样的收集格栅也不适用于处理通常产生液体或气体产品的物质流，因为这些产品不能被格栅留住。例如，产生重水的水处理过程，就不能较容易地提供一种适合于用格栅收集的产品。本专利技术的目的是提供可替换的收集/分离系统和操作方法，至少向现行技术水平的收集器/分离器中存在的一些问题提出建议。按照本专利技术的第一方面，我们提供一种方法，至少可以收集一部分包含于磁场的保留部分中的最低限度已部分离子化的样品。该方法包括以下步骤a)通过与电导体接触，对待收集的样品的一部分进行放电；b)样品中被放电的部分，脱离磁场中保留部分的区域。和c)单独收集样品中被放电的部分，或者将样品中被放电的部分转化为液体或固体形态。采用这种方法，样品中待收集的部分不需要附着在用于对其放电的同一元件上，而是在另外一处恢复或转化为非汽化状态。样品可以完全或者大体上完全呈离子化形态。样品中被放电的部分能够在收集之前或在转化为液态或固态之前脱离磁场中保留部分的区域。这尤其适用于下列情况，例如，在分离技术中只有样品中的一部分被收集，或者只有样品中的一些被收集。换句话说，样品中被放电的部分可以在磁场中保留部分的区域之内，或者在磁场强度降低的部分中被收集或转化为非汽化状态，并随后被移出。这种工序可适用于比如在前面的分离步骤之后，整个物质流都需被如此转化的情况。样品脱离磁场的保留部分之后，样品可能仍处于磁场之中。但是，带电的物质被限制在磁场的此保留部分中。磁场中保留部分的磁通密度在0.5至10特斯拉(Tesla)之间，最好是在1至6特斯拉之间。更可取的是这种收集方法，提供了将一部分样品从另外一部分样品中分离的方法。这一部分可能是，或者包括与其它部分不同的元素和/或不同的同位素和/或不同的混合物。这一部分和/或其它部分可以由样品中所有被选择的元素和/或同位素和/或混合物组成。另一方面，被选择的物质的一部分，在分离之后，可能仍存在于其它部分中。这一分离可能是从Pu中分离出U，和/或从裂变反应产物中分离出两者之一或两者兼有，从238U中分离出235U，从H2O中分离出D2O和/或HDO，从H2中分离出D2和/或DH，或者其它这样的分离过程。分离过程可以以单个的原子和/或元素和/或分子的形态，如离子来完成。更可取的是，将样品的一部分从样品的另一部分中分离出来，是基于样品的这一部分具有比其它部分更高的能级。最好有选择地提供有差别的能级。离子回旋加速器共振可用来提供不同的能级。具有更高能级的部分最好在与电导体接触时放电。最好所有，或者大体上所有的高能量部分与电导体接触。低能量的其它部分或其中的大部分最好能避开电导体。由于磁场中保留部分范围之外较低的压力，样品中已放电的部分可以脱离保留部分的范围。由于磁场中保留部分内部压力的升高和/或磁场中保留部分外部压力的降低，压力差将会增大。真空泵可以使压力降低。压力差也可被用于将样品中被放电的部分从该装置中移出送到一个较远的位置，比如完全脱离磁场。从未被放电的蒸气到液态或固态的转变，可由将物质中被放电的部分与温度降低的元件相接触来进行和完成。元件的温度达到可将物质的温度降低至低于其处于那一位置条件下的液化点或凝固点的程度。一个接触表面可以被采用。从而可以产生液化产物和/或固化产物。可提供有移去装置，用于将液化或固化物质从该设备中移出送入产品流中。样品中被放电的部分，可以作为样品中被分离的部分以蒸气或气体形态被保留。固态产物可能包括二氧化铀，液态产物可能包括D2O，气态产物可能包括D2。样品中未被放电的部分，可以在另一位置被放电和/或被转化为非蒸气形态。最好采用单级的放电和转化为产物形态，比如无汽化状态。放电会受到样品未放电部分与导体接触的影响，导体被提供有外加电势或接地电势。可以采用与冷却表面相接触，可以产生汽态和/或液态和/或固态产物。按照本专利技术的第二方面，我们提供了一种收集装置，它包括磁场，用于把至少部分离子化的样品中的离子化部分保留在磁场的保留部分之内；电导体，被提供于磁场中的保留部分之内，用以使至少一部分样品与之接触并被放电；和分离装置，用于收集样品中被放电的部分或用于将样品中被放电的部分从被放电的蒸气转化为固态和/或液态。电导体可包括一个格栅。电导体可以被接地，或者最好是固定的电势，可以外加的。格栅最好由一系列极板组成，最好是平行的极板。格栅被放置于大体上与处理过的物质流流动方向垂直对准的方向。格栅最好被加工成与样品中高能量部分的轨道直径相一致的尺寸，以便避开样品中低能量部分的轨道直径。格栅最好被加热。这可以确保只有与之接触的粒子产生放电。格栅可以在超过待放电物质工作压力下的沸点或升华点的温度下操作。在操作中，格栅可存在于0.1至2Pa之间的压力中。格栅的加热可由电子装置实现。样品中被放电的部分，可在被移出之前，在磁场中的保留部分之内被收集和/或转化为固态和/或液态，但最好在磁场保留部分之外被收集和/或转化为固态和/或液态。在上述两种情况下，样品都可能仍处于磁场中和/或该装置中。用于转化样品中被放电的部分的装置，包括一个温度降低元件。一个元件，比如使样品中的一部分与之接触的表面，可以被采用。这一表面可以是该装置的壁和/或一个单独的元件。这个元件最好是电导体。上述元件包括与样品接触的流体。流体可以是气体，比如惰性气体，和/或液体。液体可能包括元件以前收集的部分。移去装置用于促进将物质移出至产品流。移去装置可包括一个或多个刮刀。刮刀可以在该设备的壁的表面和/或远离该设备的位置旋转、或往复运动或做其它运动。推荐使用旋转螺旋刮刀，最好在该设备的圆柱状侧壁上运动。移去装置最好安装在磁场保留部分之外。非气化产物最好从形成产品流的冷却元件上分离出来。样品中未本文档来自技高网...

【技术保护点】
处于磁场中保留部分之内的至少部分离子化的样品的至少一部分的收集方法，其特征在于，它包括以下步骤：ａ）通过与电导体接触，对待收集的样品的一部分进行放电；ｂ）样品中被放电的部分，脱离磁场中保留部分的区域；以及ｃ）单独收集样品中被放电 的部分，或者将样品中被放电的部分转化为液体或固体形态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里霍罗克贝利，
申请(专利权)人：英国核燃料公众有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]