[发明专利]氖同位素分离装置及分离方法

说明书

本发明氖同位素的分离装置，包括热管、冷管和壳体，热管、冷管和壳体的轴线相互重合，由内向外顺序排列，壳体的壳壁上分别开有入水口和出水口，热管的上下端分别与油管连接，油管与加热器连接。分离方法为：将多个分离装置通过连接管串联连接，向各级分离装置的热管中通入经加热器加热的高温导热油，导热油在油泵的驱动下在热管、油管、油泵、加热器中循环流动；向入水口中持续通入冷却水，冷却水经出水口流出；向位于中间的分离装置的热管和冷管之间通入超高纯氖气，经多级分离后，在最左侧的集气管中收集得到²²Ne，在最右侧的集气管中收集得到²⁰Ne。该发明装置结构简单，操作简便，可高效实现氖同位素的分离，分离效果显著，同位素产出率明显提升。

技术领域

本发明涉及一种氖同位素的分离装置及采用该装置进行氖同位素分离的方法，属于稀有气体的分离与提纯方法技术领域。

背景技术

氖的同位素主要是²⁰Ne和²²Ne，其丰度分别为90.51%和9.22%。在核物理基础研究重元素的合成方面有较为广泛的应用；随着激光技术的发展, ²⁰Ne和²²Ne又有了新的用途。一方面，由于其有双凸峰的光强—频率特性,是制造氦-氖稳频激光器的充气材料,可大大提高激光的频率稳定度,这种激光器是精密测长仪理想光源之一,用于精密车床丝杆螺距和微孔孔径等精确测量；另一方面，它们也是环形激光器的理想材料,在制造激光陀螺仪方面效果显著，广泛应用于航空航天、导航、定位定向系统、导弹、机械加工、民用医疗器械等。由于涉及军用, 西方国家对中国实施禁运,目前国内没有该方面的生产企业信息。

氖的同位素的物理、化学性质极其相似，不能采用常规的精馏或吸附、化学反应的方法进行分离，只能应用其它方法。同位素气体的分离主要方法有气体扩散法、离子交换法、气体离心法，另外还有蒸馏法、电解法、电磁法、电流法、离心机法等，其中以气体扩散法最成熟，现有氖同位素分离技术多采用气体扩散法，分离装置多为长玻璃管夹层结构，此类玻璃管内部用电热丝加热，承压能力差，安全性不足；专利号为02151014.8的中国专利公开了一种中丰度²²Ne同位素的分离提纯方法，该专利中使用圆柱形扩散塔进行同位素分离，内部用电热丝加热，该装置结构结构复杂，加工难度较高，温度分布不均匀，存在分离效果较差、分离效率低等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氖同位素分离装置及分离方法，分离装置结构简单，操作简便，采用该发明可高效实现氖同位素的分离，分离效果显著，同位素产出率明显提升。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种氖同位素分离装置，包括热管、冷管和壳体，热管、冷管和壳体的轴线相互重合，由内向外顺序排列，壳体的壳壁上分别开有入水口和出水口，热管的上下端分别与油管连接，油管与加热器连接。

上述的氖同位素分离装置，所述热管、冷管和壳体均为圆柱管，它们的内径按热管、冷管、壳体的顺序逐渐增大；所述开设于壳体上的入水口位于壳体的下段，出水口位于壳体的上段。

上述的氖同位素分离装置，所述热管、冷管和壳体的高度相同，它们的上端与水平状态的上端盖垂直固定，下端与水平状态的下端盖垂直固定，上端盖、下端盖上分别连接集气管，集气管通入热管和冷管之间；油管的上端口通过上端盖插入热管中，下端口通过下端盖插入热管中；所述油管和加热器之间连接有油泵。

一种氖同位素的分离方法，包括如下步骤：

第一步：将多个分离装置通过连接管串联连接，连接后位于最左侧的分离装置上的集气管用于收集²²Ne，位于最右侧的分离装置上的集气管用于收集²⁰Ne；

第二步：向各级分离装置的热管中通入经加热器加热的高温导热油，导热油在油泵的驱动下在热管、油管、油泵、加热器中循环流动；向入水口中持续通入冷却水，冷却水经出水口流出；