[实用新型]氖同位素分离装置

说明书

本实用新型涉及一种氖同位素分离装置，属于稀有气体的分离与提纯设备技术领域。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。该装置结构简单，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

本实用新型涉及一种氖同位素的分离装置，属于稀有气体的分离与提纯设备技术领域。

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，此类装置结构结构复杂，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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氖同位素分离装置，该装置结构简单，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。

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。

采用本实用新型进行氖同位素分离的方法为：高温导热油通过油管由热管底部通入热管内，经热管后由热管上端回流进入油管，油管与加热器连接，导热油经加热器加热后再由热管底部进入热管，往复循环保证热管中导热油的油温恒定，对热管实施稳定加热；同时向入水口中通入冷却水，冷却水经冷管和壳体之间的空间由出水口流出，持续向入水口中通入冷却水，实现壳体和冷管之间的均匀冷却，从而在热管和冷管之间形成温差；由下端盖向热管和冷管之间的空间内通入超高纯氖气，在热扩散效应的作用下，较重的²²Ne向下运动从下部的集气管流出，较轻的²⁰Ne向上运动从上部的集气管流出，实现²⁰Ne和²²Ne的分离。

为进一步提升²⁰Ne和²²Ne的分离效果，可将多个本实用新型装置多级串联，相邻之间通过连接管串联连接，可显著提升分离效果。