Пристрій для розділення речовини на елементи

1. Пристрій для розділення речовини на елементи, що містить вакуумну камеру трубчастої форми, розміщені усередині камери джерело плазми, яке містить речовину, що розділяється, і приймач плазмового потоку, магнітну систему, охоплюючу вакуумну камеру, а також вузол подачі 3 38780 плазми, що містить вузол подачі речовини, що розділяється, і приймача плазмового потоку, магнітної системи, що охоплює вакуумну камеру. Відповідно до корисної моделі джерело плазми виконано у вигляді електронної гармати. Для отримання більш високого результату пристрій забезпечений вузлом подачі підпалювального газу. Вузол подачі речовини, що розділяється, є випарником. Витрати енергії для приготування пароподібної речовини, що розділяється, у випарнику будуть значними через те, що теплота випаровування досягає помітної величини, наприклад, для Zr вона складає 8,31кДж/г, для U - 2,7кДж/г. В цьому полягає один з головних недоліків пристрою прототипу для розділення речовини на елементи. Недоліком цього пристрою також є необхідність використовування випарника для переведення речовини, що розділяється, з твердого або рідкого стану в пароподібний і значні енергетичні витрати на реалізацію процесу пароутворення речовини, що розділяється. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий пристрій для розділення речовини на елементи, який у порівнянні з пристроєм, вибраним як прототип, був би простішим конструктивно і менш енергомістким. Поставлена задача вирішується в пристрої для розділення речовини на елементи, що містить як і відомий, вакуумну камеру трубчастої форми, розміщені усередині камери джерело плазми, яке містить речовину, що розділяється, і приймач плазмового потоку, магнітну систему, охоплюючу вакуумну камеру, а також вузол подачі підпалювального газу, з'єднаний з вакуумною камерою. Відповідно до корисної моделі джерело плазми складається з анода і катода, причому анодом джерела плазми є вакуумна камера, катодом джерела плазми є холодний катод, який складається з двох частин, розміщених на осі камери, причому кожна з них встановлена на торцях вакуумної камери, що протилежать, і їх емітуючі поверхні направлені назустріч одна одній. Катод містить речовину, що розділяється. Для досягнення більш високого результату усередині вакуумної камери у міжкатодному просторі перед кожною частиною катоду установлено додатковий кільцеподібний анод на відстані не менше розміру катоду у площині емітуючої поверхні. Наявність анодно-катодної електродної системи усередині вакуумної камери як частини джерела плазми дозволяє реалізувати механізм створення плазми з твердої речовини без використовування випарника для переведення речовини, що розділяється, з твердого стану в пароподібний для подальшої іонізації. Надходження речовини, що розділяється, в розряд здійснюється за рахунок корпускулярної розпиленості катода, що містить речовину, що розділяється, зокрема, потоками частинок і плазми розряду. Додаткові кільцеподібні аноди, встановлені перед кожною частиною катоду, призначені для полегшення підпалу розряду, оскільки їх стаціонарне положення фіксує однаковий розмір розрядного проміжку. У разі, коли розряд виникає в проміжку катод-анод у вигляді корпусу вакуумної камери, 4 розмір розрядного проміжку змінюватиметься від включення до включення і ця зміна визначатиметься станом внутрішньої поверхні вакуумної камери. Тобто додаткові аноди потрібні для стабілізації процесу підпалу розряду. Спрощення конструкції пристрою для розділення речовини на елементи відбувається за рахунок відмови від використовування випарника, що перетворює речовину, що розділяється, з твердого стану в пароподібний. Крім того, це приводить до значного скорочення енерговитрат на роботу випарника в загальному енергобалансі пристрою за рахунок відмови від застосування випарника або іншого вузла, що його замінює. На кресленні представлена схема пропонованого пристрою. Пристрій містить вакуумну камеру 1 трубчастої форми, з'єднану з вузлом подачі підпалювального газу 2. Усередині камери 1 розміщено джерело плазми у вигляді анодно-катодної електродної системи, що складається з двох катодів 3, які містять речовину, що розділяється, розміщених на осі камери, кожний з яких встановлений на торцях вакуумної камери 1, що протилежать, і анода, яким є вакуумна камера 1. Усередині вакуумної камери 1 в міжкатодному просторі перед кожним з катодів 3 встановлено додатковий кільцеподібний анод 4, розміщений на відстані не менше розміру катоду 3 у площині його зовнішньої торцевої поверхні. Усередині камери 1 встановлено приймач плазмового потоку у вигляді пластин 5. Катоди 3 ізольовані від вакуумної камери 1 за допомогою ізоляторів 7. Пристрій забезпечено магнітною системою 6, яка охоплює вакуумну камеру 1. Анод і катод через опір навантаження 8 і ключ 9 приєднані до джерела високої напруги 10. Працює пропонований пристрій так. На першому, підготовчому етапі, при включених котушках магнітного поля 6, утворюється попередня плазма в об'ємі вакуумної камери 1 шляхом іонізації підпалювального газу у відбивному розряді з холодними катодами 3, для якого характерне багаторазове проходження міжкатодного простору електронами, що проводять іонізацію нейтральних частинок речовини, що розділяється. Розряд виникає в об'ємі вакуумної камери 1 при подачі високої напруги на розрядний проміжок анод 1 - катод 3. При цьому в плазмі відбивного розряду, що знаходиться в схрещених електричному і магнітному полях, коли іонна циклотронна частота стає кратної відносно кутової частоти обертання компонент плазми, відбувається збудження подовжніх плазмових коливань на частоті, близькій до іонної циклотронної частоти із значно більшою амплітудою і напрямом розповсюдження поперек магнітного поля. Розвиток резонансної циклотронної нестійкості супроводжується ефективним нагрівом іонної компоненти плазми. Після цього потоки і частинки знов утвореної попередньої плазми бомбардують зовнішні поверхні катодів 3, які звернені до розряду, і в розряд потрапляють частинки матеріалу катодів, що розпиляється, тобто речовини, що розділяється, де вони іонізуються, селективно нагріваються і потім висаджуються на приймальних пластинах 5. 5 38780 Таким чином, пропонований пристрій є більш простим, менш енергомістким, забезпечує більш високу надійність і ефективність переробки речовини, що розділяється, за рахунок того, що джере Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 6 ло плазми виконано у вигляді анодно-катодної електродної системи, катоди з речовини, що розділяється, а розряд спочатку ініціюється в середовищі запалювального газу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601