Использование: в электролизерах, предназначенных для отделения изотопов электролизом. Сущность изобретения: электролизер способен обеспечить высокую чистоту отделения изотопов, высокую производительность, уменьшить удельные затраты электроэнергии. Электролизер включает электролитическую ванну, два электрода, имеющие площадь, равную площади торцов ванны, подключенные к источнику постоянного тока. Изотопосодержащие ионы основного электролита движутся вдоль ванны в виде постепенно разделяющихся и не перемешивающихся слоев, ограниченных с обеих сторон одноименно заряженными ионами вспомогательного электролита. Это достигается за счет того, что каждый электрод, на котором происходит выделение газов, оснащен гасителем перемешивания электролита, электролитическая ванна включает систему перегородок, плавно, без перемешивания электролитов убираемых после заполнения секций ванны и плавно вводимых в ванну по окончании стадии электролиза. Перегородки разделяют ванну по окончании стадии электролиза. Перегородки разделяют ванну на начальную секцию, заполненную до начала электролиза основным электролитом, включающим отделяемые изотопы, основную центральную секцию, имеющую наибольшую длину, конечные секции для отбора отделенных изотопов, электродные секции, примыкающие к электродам, все, кроме начальной, секции заполнены до начала электролиза вспомогательным электролитом, не способным вступать в химическую реакцию с основным. В торце ванны со стороны начальной секции расположен питатель, обеспечивающий постоянство уровня электролитов за счет плавной и равномерно распределенной по всей площади электрода подачи вспомогательного электролита. 2 ил.
Секционный электролизер для отделения изотопов, включающий электролитическую ванну, два электрода, имеющие площадь, равную площади торцов ванны, подключенные к источнику постоянного тока от существующего электролизера, отличающийся тем, что изотопосодержащие ионы основного электролита не распределены равномерно по всей электролитической ванне, а движутся вдоль ванны в виде постепенно разделяющихся и не перемешивающихся слоев, ограниченных с обеих сторон одноименно заряженными ионами вспомогательного электролита, что достигается за счет того, что каждый электрод, на котором происходит выделение газов, оснащен гасителем перемешивания электролита, электролитическая ванна включает систему перегородок, плавно, без перемешивания электролитов убираемых после заполнения секций ванны и плавно вводимых в ванну по окончании стадии электролиза, которые разделяют ванну на начальную секцию, заполненную до начала электролиза основным электролитом, включающим отделяемые изотопы, основную центральную секцию, имеющую наибольшую длину, конечные секции для отбора отделенных изотопов, электродные секции, примыкающие к электродам, все, кроме начальной секции, заполненные до начала электролиза вспомогательным электролитом, не способным вступать в химическую реакцию с основным, питатель, расположенный в торце ванны со стороны начальной секции и обеспечивающий постоянство уровня электролитов за счет плавной и равномерно распределенной по всей площади электрода подачи вспомогательного электролита.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электролизерам, предназначенным для отделения изотопов электролизом. Известны электролизеры, используемые для отделения изотопов, включающие электролитическую ванну, всю заполненную только одним электролитом, содержащим отделяемые изотопы, два электрода, подключенные к источнику постоянного тока. Признаками, совпадающими с признаками секционного электролизера, являются электролитическая ванна, два электрода, подключенные к источнику постоянного тока, электролит, содержащий отделяемые изотопы. Преимуществами секционного электролизера являются более высокая чистота отделения изотопов, более высокая производительность, пониженный удельный расход электроэнергии. Существующие электролизеры не могут обеспечить таких результатов вследствие того, что в них отсутствует разделение ванны на секции и не используется вспомогательный электролит, который в секционном электролизере послойно вытесняется перед изотопосодержащими слоями и вытесняет изотопосодержащие слои, следуя за ними. Поэтому в существующих электролизерах изотопосодержащие ионы движутся не послойно, растекаются по всей электролитической ванне и подходят к электроду, будучи не разделенными на отдельные изотопные слои. Секционный электролизер для отделения изотопов относится к электролизерам, предназначенным для отделения изотопов электролизом. Способен обеспечить высокую чистоту отделения изотопов, высокую производительность и уменьшить удельные затраты электроэнергии. Секционный электролизер включает электролитическую ванну, два электрода, имеющие площадь, равную площади торцов ванны, подключенные к источнику постоянного тока. От существующего электролизера он отличается тем, что изотопосодержащие ионы основного электролита не распределены равномерно по всей электролитической ванне, а движутся вдоль ванны в виде постоянно разделяющихся и не перемешивающихся слоев, ограниченных с обеих сторон одноименно заряженными ионами вспомогательного электролита. Это достигается за счет того, что каждый электрод, на котором происходит выделение газов, оснащен гасителем перемешивания электролита, электролитическая ванна включает систему перегородок, плавно, без перемешивания электролитов убираемых после заполнения секций ванны и плавно вводимых в ванну по окончании стадии электролиза. Перегородки разделяют ванну на начальную секцию, заполненную до начала электролиза основным электролитом, включающим отделяемые изотопы, основную центральную секцию, имеющую наибольшую длину, конечные секции для отбора отделенных изотопов, электродные секции, примыкающие к электродам. Все секции, кроме начальной, до начала электролиза заполнены вспомогательным электролитом, не способным вступать в химическую реакцию с основным. В торце ванны со стороны начальной секции расположен питатель, обеспечивающий постоянство уровня электролитов за счет плавной и равномерно распределенной по всей площади электрода подачи вспомогательного электролита. На фиг.1 изображен секционный электролизер для отделения изотопов до начала электролиза; на фиг.2 секционный электролизер для отделения изотопов по окончании стадии электролиза. Секционный электролизер для отделения изотопов (фиг.1) включает электрическую ванну 1, два электрода 2, имеющие площадь, равную площади торцов ванны, подключенные к источнику постоянного тока 3. Каждый электрод, на котором происходит выделение газов, оснащен гасителем перемешивания электролита 4. Электролитическая ванна включает систему перегородок 5, разделяющих ванну на начальную секцию 6, заполненную до начала электролиза основным электролитом, включающим отделяемые изотопы, основную центральную секцию 7, имеющую наибольшую длину, конечные секции 8, электродные секции 9, примыкающие к электродам. Все секции, кроме начальной, заполнены до начала электролиза вспомогательным электролитом, не способным вступать в химическую реакцию с основным. Например, если отделяемые изотопы относятся к катионам, то основной и вспомогательный электролиты должны иметь одинаковые анионы. В торце ванны со стороны начальной секции расположен питатель 10. После заполнения секций 6 9 электролитической ванны 1 соответствующими электролитами до одинакового уровня перегородки 5 плавно, не производя перемешивания электролитов, убираются. К электродам 2 подключается источник постоянного тока 3 и начинается электролиз. Гаситель перемешивания электролита 4 останавливает перемешивание электролита возле электрода, на котором происходит выделение газов. Питатель 10 обеспечивает постоянство уровня электролитов за счет плавной и равномерно распределенной по всей площади электрода подачи вспомогательного электролита. Ионы вспомогательного электролита, имеющие одинаковый знак заряда с изотопосодержащими ионами основного электролита, будут вытесняться перед слоем изотопосодержащих ионов за счет нейтрализации на электроде и будут вытеснять слой изотопосодержащих ионов с противоположной стороны за счет подачи вспомогательного электролита питателем 10. Вследствие этого изотопосодержащие ионы не будут растекаться по всей электролитической ванне и будут двигаться к противоположному электроду в виде постепенно разделяющихся слоев, которые могут разделяться вплоть до образования между ними прослойки из имеющих тот же знак заряда ионов вспомогательного электролита, что обеспечит высокую чистоту отделения изотопов за одно прохождение. Конец стадии работы секционного электролизера показан на фиг.2. Перегородки 5 конечных секций 8 вводятся в ванну 1 и производится слив слоев, содержащих отделенные изотопы. Если отделяемые изотопы мало отличаются по массе, то основная центральная секция 7 будет значительно длиннее начальной секции 6. В этом случае целесообразно периодически приостанавливать электролиз, вводить в ванну перегородки 5 начальной секции 6, сливать из нее вспомогательный электролит и заполнять основным. Это позволит производить электролитическое разделение одновременно нескольких слоев основного электролита, оставляя достаточные по величине прослойки вспомогательного электролита между ними, исключающие их смешивание.
