[发明专利]稳定同位素电磁分离器的磁铁结构及其装配方法

说明书

本发明公开一种稳定同位素电磁分离器的磁铁结构及其装配方法，其中磁铁结构包括：上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭之间设置有第一柱体、第二柱体，第二柱体平行于所述第一柱体；其中，第一柱体、第二柱体均包括多个从上往下设置的磁极，多个磁极外侧均设置有线圈，多个相邻磁极形成多个磁铁空气区，多个磁铁空气区用于放置多个分离室；磁铁结构产生的磁场使得第一柱体、第二柱体内各个分离室的磁场方向相反，各个分离室内的磁感应强度相同。本发明的磁铁结构产生的磁场呈环形分布，充分考虑一器多室结构的磁场对称性，充分利用磁场，并使得电磁分离器的能耗低、重量轻、占地面积小。

技术领域

本发明属于同位素电磁分离器技术领域，特别涉及稳定同位素电磁分离器的磁铁结构及其装配方法。

背景技术

稳定同位素是一种物质，而它的分离制备与应用已经发展形成为一种技术，即稳定同位素分离与应用技术，是我国的一个关键学科领域。稳定同位素的应用已经覆盖到人类活动的各个方面，包括国防军工、核电工程、基础科学、医学、生物学、地球科学、农业、生态学和新材料生产等众多领域，和我国的空间导航、量子传感、核电池、核医学诊断治疗等高科技领域的战略需求发展息息相关。在这些领域，高丰度稳定同位素直接作为核心材料或作为核心材料必须的前体材料发挥着重要作用。为了获得高丰度稳定同位素，需要同位素分离设备及方法的支持。

在稳定同位素的多种分离方法中，电磁分离法基本可以分离几乎所有同位素。同位素电磁分离法的主要优点为：通用性好，可用于分离几乎所有多核素元素的同位素；灵活性大，几天内就可改变分离对象；分离系数大，单级分离可达几百或更大；原料滞留量小，可操作mg量级物质；平衡时间短，开机数小时就可开始收集浓缩同位素产品。同位素电磁分离法能适应对稳定同位素的高丰度、多品种、少用量的需要，是获得Rb、K、Gd、Ca、Cu、Sb、Er、Yb等多种同位素唯一可行的方法。

现有技术中，《研制成功EMIS-170同位素电磁分离器》(中国原子能科学研究院年报，2017-08-31，辑刊)中可以看出现有同位素电磁分离器为一器一室结构，其磁铁结构和磁场场形如图1所示，磁轭为整体的包围结构，真空室、磁极和线圈都设置在磁轭内部，该磁铁结构安装难度大，吊装重量大，需要专用的吊装工具，安装成本高。

在图1结构拓展的一器四室结构如图2所示，图2的磁铁结构包括八个磁极、八个线圈，磁铁用料多，整体结构重量大，重心不稳，对现场安装地基要求高，通过图2中四个分离室的四个环形第二磁力线可以看出，存在磁场干扰问题。并且因为每个分离室都单独设置线圈、磁极，整体磁铁结构能耗高，磁场利用率低。

现有技术中，《CN109772167A-用于同位素电磁分离器的冷却系统》中的磁铁结构采用风冷线圈，导线为实心导线，从外部采用送风进行冷却，用线量大，冷却效果差，噪音大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种稳定同位素电磁分离器的磁铁结构及其装配方法。

一种稳定同位素电磁分离器的磁铁结构，包括：上磁轭和下磁轭，所述上磁轭和所述下磁轭之间设置有第一柱体、第二柱体，所述第二柱体平行于所述第一柱体；其中，所述第一柱体、所述第二柱体均包括多个从上往下设置的磁极，多个所述磁极外侧均设置有线圈，多个相邻所述磁极形成多个磁铁空气区，多个所述磁铁空气区用于放置多个分离室；所述磁铁结构产生的磁场使得所述第一柱体、所述第二柱体内各个所述分离室的磁场方向相反，各个所述分离室内的磁感应强度相同。

进一步的，所述第一柱体包括左上磁极、左中磁极和左下磁极；所述第二柱体包括右上磁极、右中磁极和右下磁极；所述左上磁极外侧设置有第一线圈，所述右上磁极外侧设置有第二线圈，所述左中磁极外侧设置有第三线圈，所述右中磁极外侧设置有第四线圈，所述左下磁极外侧设置有第五线圈，所述右下磁极外侧设置有第六线圈。

进一步的，磁铁结构还包括：左磁轭支撑、右磁轭支撑；