Разделение изотопов лития методом ионного циклотронного резонансного нагрева тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

Пашковский, Василий Григорьевич АВТОР
кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1994 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.08 КОД ВАК РФ
Автореферат по физике на тему «Разделение изотопов лития методом ионного циклотронного резонансного нагрева»
 
Автореферат диссертации на тему "Разделение изотопов лития методом ионного циклотронного резонансного нагрева"

российский научный центр «курчатовский институт» институт молекулярной физики

РГ6 од

- ■'} \ПР !38'1 На правах рукописи

УДК 537.521

ПАШКОВСКИЙ Василий Григорьевич

РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ ЛИТИЯ МЕТОДОМ ИОННОГО ЦИКЛОТРОННОГО РЕЗОНАНСНОГО НАГРЕВА

01.04.08 — физика и химия плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва—1994

Работа иыполнена в Институте нояекулярной физики РНЦ "Курчатовский институт".

Научный руководитель: кандидат

физико катокатическнх наук, С.Н.С. Муромкии Юрий Александрович

Официальные оппоненты:

кандилал Сиз-мат. наук, начальник лаборатории ( ТПШИГИ, г. Троицк,

Моск. осл ) Кован Игорь Анатольевич

доктор фю-нат. наук, про фвссор,

(ИЯС, Г)П! "Курчатовский Институт").. Незлхн Михаил Вениаминович

Ведущая организация - Московский итсекерно-физичвсиий институт.

Защита состоится " " 1994 г. в " " часоь на

заседании споцпализкрава.кного совета по физике ' плазмы и УТС при РЦЦ "Курчатовский Институт" Д.034.04.01 по адресу: 123132, Москва, ил. Курчатова, д. 1. т.196-92-51

с диссертацией нокно ознакомиться о библиотеке РНЦ "Курчатово-КЕй

Институт". .

Автореферат разослан .1994 Г.

Уче1ыК секретарь специализированного совета кандидат фйаико-катокатических наук

Актуальность темы. Современное состояние науки и техники характеризуется широким использованием изотопов. Традиционно их применение в экспериментальной ядерной физике. Свое применение изотопы нашли в медицинской радиодиагностике, производстве ради-ационкостойких полупроводников и в других отраслях промышленности. Основным потребителем изотопной продукции является атомная энергетика. Помимо использования обогащенного урана, рассматриваются вопросы применения конструкционных материалов (в частности циркония, гадолиния я др.) с искусственным изотопным составом.

Однако потенциальные и существующие потребности, за исклю-»ением потребностей в обогащенном уране, удовлетворяются не полностью. Уменьшение стоимости изотопно чистых веществ приведет к зосту потребности в них. Поэтому существует необходимость в раз-заботке новых методов разделения изотопов.

В настоящей диссертации рассматривается метод разделения потопов, основанный на селективном нагреве ионов различных масс I условиях циклотронного резонанса (ЯЦР метод). Он позволяет ¡азделять изотопы любых металлов - элементов таблицы Менделеева, [олученные в экспериментах различными исследовательскими группа-1и высокие коэффициенты разделения ( порядка 100 ) и удовлетво-1ительный выход конечного продукта позволяют говорить о возмож-гасти практического применения этого метода. ИЦР метод можно спользовать как самостоятельно, так и совместно с электромаг-1итным. Во втором случае метод ИЦР используется для прэдвари-ельного обогащения исходного продукта, а окончательное обогаше-,ие производится электромагнитных методом.

Цель работы. Разработка научных вопросов, связанных с раз-елением изотопов ИЦР методом. В их числе:

а) сравнительное исследование' изотопически селективного агрева ионов при использовании контактного и индукционного пособа ВЧ нагрева;

б) диагностика селективного нагрева аонов в плазме,-

в) изучение процесса отбора обогащеннрго вещества при раз-

двленак изотопов лития.

г) изучение баланс» вещества при отборе обогащокно» ■ обедненной фракций на коллекторную систему при разделении изотопов лития.

Научная новизна. Впервые проведены эксперименты по разделению изотопов лития методом ИЦР с получением весовых количеств обогащенного вещества. Получены детальные характеристики процессов селективного нагрева и последующего разделения изотопов лития. Концентрация 'Li в обогащенном веществе достигала 82%, что соответствует степени разделения более 50. Показана возможность извлечения более 10 % целевого изотопа из плазменного потока.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы при разработке промышленного модуля по разделению изотопов методом ИЦР.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XX Международной конференции по явлениям в ионизированных газах в 1991 г (Пиза, Италия), на Международной конференции по производству и лрнкененхю стабильных изотопов в 1993 г. (сакле, Франция). В России работы обсуждались на отраслевых конференциях, на НС отдела поисковых исследований Института молекулярной физики РКЦ "Курчатовский институт" и в МИФИ. Кроме этого, в диссертацию включены работы, занявшие призовые места на конкурсе молодых ученых им. И.К. Кикоина Института молекулярной физики. Полученные результаты явились частью научного вклада в совместную русско • французскую программу исследования разделения стабильных изотопов методом ИЦР, подписанную между ННФ (РНЦ "Курчатовский институт", Москва) > научным центром СЕЛ (Saclay, France).

Публикации, по материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Об'ей работы и структгрд. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из бб-ти наименований х двух приложений. Работа выполнена на 104 страницах машинописного текста, имеет 32 рисунка и 5 таблиц.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Расчет электромагнитная полей в многокомпонентной плазме в области ионных циклотронных частот с учетом кинетических эффектов.

2. Экспериментальное исследование потока нагретых с помощью HUP ионов ка анализаторы ионных токов различной конфигурации и выбор конструкции коллектора обогащенного вещества.

3. Сравнение эффективности нагрева при поношх антенн различных типов и выбор наиболее оптимального варианта введения ВЧ мощности в плаэку.

4. Получек» весовых количеств обогащенного до 80 % 6Li на коллекторе открытого типа.

5. Разделение изотопов лития с использованием коллекторной системы, охватывавшее весь плазменный столб.

Содержание работы.

Введение. Во Введении дается кратки! обзор исследования по различным катодах разделения изотопов и излагаются физические основы метода НИР.

П. 1 посвящен традиционным способам разделения изотопов (электромагнитные метод, газовая диффузия, газовые центрифуги я яр - ) •

В п. 2 описаны основные направления исследован** по разделению изотопов в настоящее время. В подпунктах а) - в) рассмотрены селективное воздействие излучения лазера на атомы ж молекулы, а также плазменная центрифуга, дакы ссылки «а соответствующую литературу.

В подпункте г) рассотрея ионный циклотронный резонанс. Впервые идея разделения изотопов методом НДР была предложена Рв-чардсонок во время его участия в проекте "Ханхеттен". Дальнейшее развитие этого метода было подготовлено термоядерными исследованиями. Изотопические эффекты для элементов средних масс были об-каруяены Шмиттом я Кружно* в 70-х годах при изучении распространения и поглощения ховздх бернштевновских волк а плазме. Предложение об использовании селективного КИР нагрева ионов в плазме для разделения изотопов сделано Лскарьянок и пр. в 1975 г.

Первые эксперименты по разделен» изотопов методом ИЦР была выполнены исследовательской группой фирмы TRW (СШЛ) (Лоусон ж др.) в 1976 г [1] в столбе закагшгаенной калиевое плазмы диаметром 5,7 см в длиной 1 м, полученной в Q-иаажне в однородном магнитное поле 2.3 кГс. Отбор селективно нагретого изотопа осуществлялся на охлаждаемую вольфрамовую пластинку. При настройке на резонанс изотопа "К результирующее отношение концентраций 41K/**K в напыленном веществе было равно 4, в то время как. природное соотношение составляло 0,07.

Дальнейвяе работы этой группы привели к создания прототипа промышленной установка со следующими параметрами: однородное

магнитное поле, создаваемое сверхпроводящим соленоидом В «= 2 Тл с однородностью на длине 5 к, равной ¿В/В « 0.1 %; диаметр теплого отверстия и длина соленоида составляли, соответственно, 1 к 8 к. Такая установка позволяла проводить разделение изотопов никеля, свинца и индия [2] .

Аналогичные работы проводились во Франции и России. Fontaine и др. [31 (Фракция) изучали разделение изотопов кальция на установке со сверхпроводящий соленоидон и СВЧ ионизацией паров кальция. Была получена степень разделения изотопов кальция q = 133 (по ,8Са) . Кроме того, степень обеднения отвала по этону изотопу могла достигать /3 = 0.1.

Исследования селективного нагрева и разделения изотопов легких элементов (Не и Li) методом ИЦР в России проводились в Российском научном центре "Курчатовский Институт" (институт атомной энергии им. И.В. Курчатова) при участии автора. В этих работах было показано, что возможен изотопически селективный ионный циклотронный нагрев и последующий преимущественный отбор нагретой компоненты на коллекторы различных конструкций. Был* получены весовые количества лигкя, обогащенные 6Li до 80%.

в подпункте д) описаны другие методы разделения изотопов в плазменной фазе (разряды постоянного тока и ВЧ системы с бегущий магнитным полек).

Б п. 3 дается описание физических процессов, происходящих при осуществлении метода ИЦР. Описаны источники плазмы, способы селективного ускорения ионов в плазме и коллекторы нагретых часгкц,

а) Источники плазмы. Они должны создавать однородную по поперечному сечению плазму плотностью 10" - 1012 см"3 с поперечной и продольной температурами ионов 7± « Ти « 5*10 эВ. Сотрудниками фирмы TRW был разработан источник плазмы, основанный на распылении нейтральных атонов с поверхности катода и последующей ионизации атонов в СВЧ разряде в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) . Такой источник позволял получать поток плазмы тугоплавких металлов диаметром до 30 см, плотностью плазмы до 1012 см"3 и средней продольной энергией ионов 5 - 10 эВ. Образование пара легкокипящих металлов в таком источнике может быть осуществлено термическим испарением (СЕА, Франция).

В экспериментах, составляющих основу данной диссертации, был применен источник плазмы, основанный иа дуговом разряде в парах лития вдоль магнитного поля. Он позволял создать плазменный поток с плотностью до 101г с к-3 диаметром б см. х средней

продольной энергией ионов Tj = 8 * 10 эВ.

б) Селективный нагрев ионов в ВЧ поле. На ион, движущийся в нагнитном поле, действует сила Лоренца, заставляющая ион вращаться вокруг силовых линий магнитного поля с частотой

us, » е-В / И, ( 1 )

где В - индукция магнитного поля, М, - масса иона. Если в плазме создать поперечное к В вращающееся электрическое поле Е с частотой Шв,, то ион с такой массой начинает селективно ускоряться в этом поле. Для создания ВЧ электрического поля подходящей структуры в плазма могут быть использованы, например, спиральная антенна или антенна "Nagoya type III", распределение э.м. полей s них характеризуется функциями Бесселя:

Е2 = J,(УЦ.-Г)-exp[i-(m-p -kj-z *■ u-t)] ( 2 ),

где ICj - продольный волновой вектор, ta = tl - азимутальное волновое число, kr - радиальный волновой вектор. Результирующее поле имеет конечный продольный волновой вектор порядка

к^ = 2 -П / А. ( 3 )

где X - длина шага спирали. Это позволяет уменьшить поляризацию плазмы за счет перетекания электронов вдоль магнитного поля.

На изотопическ* селективный нагрев ионов в плазме оказывают влияние различные деселектируювде факторы. Среди них отметим ион - ионные столкновения, Лопплеровское ушкрение из-за разброса продольных скоростей, конечное время нахождения ионов в зоне нагрева и неоднородность магнитного поля по длине установки.

Для обеспечения селективности ионного циклотронного нагрева одного из изотопов необходимо, чтобы сумкарное уширение резонансной кривой Su>£ этого изотопа было меньше расстояния между пиками соседних изотопов:

5ьУг / Uj, << дМ / М ( 4 )

здесь Ub, - ионная циклотронная частота выделяемого изотопа; Н -его масса,- дМ - разность масс между соседними изотопами, выполнение этого условия приводит к ограничениям на допустимые параметры плазмы к к повышенным требованиям на величину к однородность магнитного поля, а также конструкцию установки.

в) Коллекторы для сбора резонансно нагретых ионов. Ими могут быть, например, ряд паралельных пластин, поставленных в плазменный поток и закрытых от непосредственного воздействия плазмы с торца экранами высотой h. Ионы, имевшие ларморовский радиус rL < h, будет осаждаться на экран или пролетят мимо коллектора. в этом случае на коллекторе будут собираться преимущественно высоконагретые ионы, поскольку для них rL - \ (гео-

метрический способ отбора). Исходя хз этого высоту экрана следует выбирать между Яарноровскини радиусами нерезонансных и резонансных ионов г^ << h << rLre,. Для болев полного сбора целевого изотопа расстояние между соседними коллекторными пластинами Ь выбирается из соотношения Ь = 2-rLrc,, где Гц... - средний Лар-иоровский радиус резонансных ионов (целевого изотопа) .

С другой стороны, задерживающий потенциал +Vr> поданный на коллекторные пластины относительно корпуса камеры, отражает коны, имеющие поперечную энергию WA < Vr-e. В этом случае только высокоэнергичные ионы могут попасть на коллектор (метод задерживающего потенциала). Возможна также комбинация этих двух методов.

г) Количественные характеристики процесса разделения. Приведена сводка основных формул, характеризующих процессы разделения изотопов.

Эффективность разделения определяется по формулам: Коэффициент разделения а (продукт/отвал):

а . Ср' (1 - С.) / С»- (1 - Ср) ( 5 )

и степень разделения изотопов q (по отношению к потоку питания):

q «= Ср- (1 - Q,) / О,- (1 - Ср) ( 6 )

В этих формулах С„ - начальная концентрация изотопа в смеси, Ср и С„ - его концентрация в продукте к отвале соответственно.

Характеристиками извлечения целевого изотопа из начальной смеси могут служить коэффициент обеднения Р>

g « С„- (1 - О,) / Со- (1 - С.) < 7 )

или коэффициент извлечения Г.-

Г = Vcp I "о'Со ( 8 >

где Np - количество молей продукта, a N0 количество молей исходного вешоства (питания).

Во введении таюье показана научная новизна, личный вклад автора и основные положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе рассматривается распределение электромагнитных полей, возбуждаохых спиральной антенной в многокомпонентной плазме в области ионных циклотронных частот. Приведены результаты сравнения расчетов с экспериментальными данными.

В введении к 1-ой главе дан обзор литературы, посвященной определению структуры э.н. полей, создаваемых различными антеннами в плазме и в вакууме и предназначенных для ИЦР нагрева ионов. Икается достаточно обширная литература, посвященная ИЦР нагреву термоядерной плазмы (4,5) . Однако для разделения изотопов необходимо более умеренное и селективное воздействие на ноны во всем сечении плазменного столба.

В 1.1 приведены расчеты э.м. полей, создаваемых спиральной антенной в литиевой плаз не в диапазоне XUP. Рассмотрено кинетическое приближение для плазмы малого давления, учтены эффекты циклотронного поглощения ионами энергия поля, а также затухание Ландау, связанное с продольным движением электронов. Кроме того, предполагается, что Ларморовский радиус ионов много меньше поперечной длины волны:

ги кА « 1 ( 9 )

Параметры литиевой плазмы и характеристики антенны соответствовали условиям экспериментов по разделение изотопов лития. Формулы, описывающие э.м. поле в плазме, приведены в приложениях 1 и 2.

На рис. 1 приведена радиальная зависимость цяркулярно поляризованных компонент электрического поля E,efl и BM,ht в плазме в условиях НИР для 6Li*. Приведена также зависимость амплитуд этих компонент от перестройки магнитного поля вблизи ионного циклотронного резонанса. Показано, что при параметрах антенны, применяемой в эксперименте, величина циркулярной компоненты Euft,нагревающей ионы, может быть в 2 раза болыве, чем в вакууме, и составлять 150 В/м при токе антенны 100 к.

В п. 1.2 приведены результаты измерения ВЧ магнитного поля, создаваемого спиральной антенной в плазме и вакууме. Сравнение экспериментальных ж расчетных данных показало удовлетворительное согласие. Эксперименты проводилась с помощь» проволочной рамки, защищенной от потока плазмы диэлектрическим колпачком. Измерялась амплитуда сигнала с магнитного зонда и сдвиг фаз между этим я опорным сигналом.

На рис. 2 показана радиальная зависимость амплитуд Н, и Н^ компонент ВЧ поля в вакууме при сравненяв с расчетными кривыми.

На рис. 3 представлены результаты измерения Н,. в плазме в зависимости от перестройкя магнитного поля в области резонансов для ионов обоих изотопов L1. Параметры плазмы соответствовала экспериментам по разделенно изотопов Li. Получено удовлетворительное согласие экспериментальных и расчетных данных.

Глава 2 посвящена первым экспериментам по селективному циклотронному нагреву яонов изотопов легких элементов (Не, !>i) в слабых магнитных полях (до 0.1 Тл).

В п. 2.1 описана экспериментальная установка.. Она показана на рис. 4. Разрядная камера 1 располагалась на оси соленоида 2, создающего однородное магнитное поле на участке длиной I* » 0.65 м (В < 0.08 Т, дВ/В « 0.06). Плазма создавалась пучком электро-

нов, ускоренных до энергий 50 - 100 эВ в промежутке между накаленным катодом 3 * сетчатым анодом 4. Диаметр электронного пучка был равен 5 см. На противоположном торне камеры располагалась антенна 5 для возбуждения ВЧ колебаний в плазме, одновременно служившая приемником плазменного пучка. Она была выполнена в виде двух ниобиевых попудисков диаметром 6 см с зазором между ними 3 мм. Использовалась также индукционная винтовая антенна, представляющая собой четырехзаходную спиральную обмотку, запиты-ваемую внешним генератором со сдвигом фазы тока в каждой последующей секции на 90°.

Плотность плазмы кзмерялясь с помощью двойного электрического зонда 7 и составляла N. = 1С10 - 10п см'3. Концентрация ионов гелия оценивалась по увеличению тока насыщения двойного зонда при добавлении гелия в криптоновую плазму. Для исследования ионного циклотронного резонанса изотопов лития 6Ы* и 7Ы* вблизи катода устанавливался испаритель 12. Пары лития через диффузор попадали в область разряда и часть из них могла ионизоваться в электронном пучке. Измерения тока нагретых ионов и их анализ по поперечный энергиям производились кногосеточными электростатическими анализаторами. Ил я измерения радиальной зависимости ионного тока анализатор выполнялся в виде металлической трубки диаметром 10 мм, имевшей на торце 8 или на боковой поверхности 9 отверстие диаметром 2 ми. Внутри располагались сетки к коллектор конов. На первую сетку подавался отрицательный потенциал V = - 60 В относительно корпуса анализатора, экранирующий электроны, а на вторую - положительный задерживающий потенциал V, = 0 * +60 В. Корпус анализатора электрически соединялся со стенкой разрядной камеры. Применялся также кольцевой анализатор, охватывающий плазменный столб 10. Кроме того, на участке между контактной антенной я торцон вакуумной камеры был установлен протяженный анализатор конической формы 11 длиной 20 см, регистрирующий поток «оков вдоль расходящихся силовых линяй магнитного поля.

В п. 2.2 описаны результаты экспериментов. Для диагностжки селективного нагрева применялись электростатические анализаторы энергий иоков. При подаче задерживающего потенциала на сетку электростатического анализатора на коллектор попадут только те ионы, которые имеют перпендикулярную к поверхности сетха компоненту скорости большую, чем скорость лг0, определяемую напряжением задержки1:

у0 • 4г-уг / и, I ю )

На ряс. 5а показана зависимость ионного тока анализатора от частоты ВЧ поля, вел« в плазме присутствует гелий с изотопной концентрацией 3Не : *Не =1 : 1, а на рис. 56 - литий с природным содержанием изотопов (6Ы - 8 V, 71Л - 92 V) . дополнительный ток анализатора на циклотронных частотах изотопов вызван резонансно ускоренными хонами я в дальнейшем будет называться резонансным током (1гв>).

Экспериментально изучены зависимости величины резонансного тока при изменении плотности плазмы я концентрации ионов гелия в плазме. Эксперименты по изучению ИЫР нагрева проводились с применением ВЧ антенн различных типов. На рис. 6 показаны радиальные зависимости плотности плазмы (кривая 1), а также резонансного тока 4Не при использовании контактной и спиральной антенн (кривые 2 и 3>.

В п. 2.3 обсуждаются полученные результаты. Была оценена доля ионов Не* , резонансно нагретых с помощью ВЧ поля. Для анализаторов 8,9,10, рис. 4 она была не менее Г г 10 V, а для конического анализатора 11 превышала 20 V. Была вычислена возможная степень разделения изотопов Не, которая составила ц > 5.

Сравнение эффективности двух типов антенн показало, что применение спиральной антенны позволяет нагревать ионы в центральной части плазменного столба, в то время как при использовании контактной антенны нагрев ионов происходит только на периферии. Кроме того, в первой случае возможен селективный нггрев изотопов с большей концентрацией. Поэтому для дальнейших экспериментов была выбрана спиральная антенна.

Глава 3 посвящена описанию экспериментов по селективному нагреву и разделению изотопов лития.

В п. 3.1 дается описание экспериментальной установки и методов измерения. Установка {рис. 7) представляет собой водоох-пажлаемую вакуумную камеру 1 с внутренним диаметром 0,5 м и дли-вой 2 м. Внутри камеры на ее оси были разметены источник плазмы 2-5, антенна для изотопически селективного ВЧ - нагрева ионов тлаэмы 6 и водоохлалсдаекый приемник плазменного потока 8. Снаружи вакуумной камеры располагалась система магнитных катушек 10, <оторие создавали продольное магнитное пола с однородным участим (ДВ / В « 1 %) длиной около 0.8 к. В районе источника плазмы тсполагалась дополнительная катушка магнитного поля 4, которая юзволяла создать поток плазмы с требуемыми параметрами.

Источник плазмы состоит из катода 2, анода 3, вольфрамовой етки 5 и вспомогательной катушки 4. Анод изготовлен из вольфра-

на ж представляет собой полы! цилиндр с внутренний диаметром 50 мм, длиной 200 мм и толщиной стенки 5 км. Внутри него раполага-ется катод, изготовленный из молибдена с вольфрамовой концевой часть», нагрев которого осуществлялся графитовым нагревателем, литий поступал в катод при помощи гидравлической системы подачи 11, позволяющей осуществлять равномерное поступление вещества а широком диапазоне расходов от 0,1 мг/с до 10 мг/с.

Источник плазмы работал следующим образом. При помощи системы подачи расплавленный литий подавался в катод, где он испарялся и пар лктия через отверстия в торце поступал в окружающее пространство. Поджиг разряда осуществлялся при подаче напряжения между центральный катодом 2 и цилиндрическим анодом 3. После этого в разряд вводилась сетка 5 и электрически соединялась с анодом. В результате разряд горел преимущественно между катодом 2 и сетчатым анодом 5.

Водоохлаждаекый приемник плазменного потока 8 размещался ка противоположном торце вакуумной камеры. Он имея отверстие в центральной части, позволяющее вводить измерительные зонды и осуществлять напыление обогащенного лития на различные коллекторы.

ВЧ антенна б состояла из четырех спиральных обмоток, которые возбуждали электромагнитное поле вблизи ионных циклотронных частот изотопов лития. Каждая обмотка состояла из четырех водо-охлаждаемых медных шин. Диаметр антенны составлял 21 см, а длина спиральной части - 65 см. По каждой обмотке протекал ВЧ ток со сдвигом фаз ка 90", в результате чего внутри антенны возбуждалось вращающееся с частотой генератора электрическое поле.

В процессе экспериментов поддерживались следующие параметры установки: давление в вакуумной камере р < 10~5 мм рт.ст, расход лития Q ш 1 - 2 мг/с, величина продольного магнитного поля В -0,1 - 0,28 Тл, ток разряда 1„ • 25 - 150 А, напряжение на разряде Цл » 18 - 40 В, ток в ВЧ-антенне I, « 0 - 150 А, частота ВЧ-генератора f « 300 - 700 кГц, амплитуда нагревающего электрического поля ЕгГ ■ 1 В/см, индукция ВгГ * 3-Ю*4 Тл.

Для диагностики плазмы использовались двойной электрический зонд 9, вводимый перпендикулярно потоку плазмы, и многосеточные электростатические анализаторы продольной я поперечной энергий ионов 7, вводимые перпендикулярно и по оси пучка, конструкция анализаторов и методика измерений энергии ионов аналогичны описанным в гл. 2.

Для отбора обогащенного вещества из плазмы в экспериментах использовались коллекторные зонды. Такой зонд представлял собой

водоохлаждаемый коллектор, закрытый от потока плазмы с торца экраном а электрически изолирований от корпуса. Литий, напыленный е процессе эксперимента на коллектор, смывался небольшим количеством дистиллированной воды, после чего определялась касса вещества я его изотопный состав. Лля определения кассы напыленного лития использовались две методики: титрование [ДОН 0.01 к. раствором НгБО, и измерение электропроводности раствора ЫОН. Погрешность измерения массы лития этими методиками не превышала 20 %.

В п. 3.2 рассматриваются результаты экспериментов по изотонически селективному нагреву коков лития.

Для получения резонансной характеристики необходимо подать на анализирующую сетку энергоаналазатора задерживающий потенциал в 2 - 3 раза больший, чем энергия нерезонаксных ионов, выраженная в эВ. Кроме того, поскольку частота генератора могла изменяться только дискретобразом, то в экспериментах варьировалось основное магнитное поле вблизи резонансных значений для ионов ЧЛ и 7Ы. На рис. 8 представлены резонансные характеристика ионного тока энергоанализатора для трех значений частоты генератора. Из рисунка видно, что при увеличения частоты генератора резонансные пики, изотопов литая начинают разрешаться.

Изучено влияние эффекта Допялера на сдвиг я уиярение резонансной кривой. На рис. 9 показаны резонансные кривые, снятые при различных направлениях вращения ВЧ поля а, соответственно, направленаях магнитного поля. Смещение паков 2-Ва характеризует удвоенный Лопплеровский сдвиг, определяемый аэ величины Ва:

2к1<^Г> - 2-дВ„-ы(61л.) / В ( IX )

Однако величину к* ВЧ полк в плазме по результатам экспериментов не удалось определять, поскольку неизвестна средняя продольная' скорость <^г> группы нагреваемых ионов.

измерена варана резонансной кривой на полувысоте, которая составляет в«,,, « 2 * 3-105 рад/сек я сравнима с разностью циклотронных частот изотопов ди ■ - и,,, « 5.55-105 рад/сек.

В п. 3.3 описаны эксперименты по напылению обогащенного лития на коллекторные зонды. Эксперименты показала, что основное количество лития напыляется на первых 20 мм. коллектора, что соответствует половине шага спирали траектории иона. Изменение высоты экрана перед коллектором показало, что его влияние проявляется только при задерживающем потенциале на коллекторе \гг - о В. В дальнейшем высота экрана коллектора составляла Ь » А мм.

На рис. 10 показана зависимость массы латая, массы а его концентрация в зависимости от велачаны У,. как вадно из ря-

сунка, заметное укеньшенио массы 6Ы наблюдается при напряжении задержки на коллекторе Уг > 40 В. Концентрация при величинах V,. > 40 В достигает насыщения на уровне 70 I. Дальнейшие эксперименты проводились при Уг = 40 В.

На рис. 11 представлена зависимость кассы лития, массы 6Ы и его концентрации в зависимости от перестойки магнитного поля В вблизи резонансного значения для &Ы. Кривая, характеризующая массу напыленного лития (И), аналогична резонансно* кривой энергоанализатора, что позволяет использовать последний для быстрого поиска необходимого режима установки. Концентрация 4Ы (С6) максимальна при значительной отстройке влево от резонанса 61Л (расчетное значение магнитного поля без учета эффекта Допплера В6 =0.25 Тл). Максимум количества (кривая Мб) достигается при циклотронном резонансе с учетом эффекта Допплера.

В п. 3.4 проводится обсуждение результатов. Проведена оценка вклада различных факторов в ширину резонансной кривой ионного тока энергоанализатора. Показано, что основной вклад в уширение вносят время-пролетное а Допплеровское уширения. Суммарная ширина резонансной кривой, вычисленная как сумма различных факторов, близка к экспериментально наблюдаемой.

Эксперименты по напылению обогащенного лития на коллекторный зонд позволили оценить коэффициент использования вещества Г. Согласно оценкам, наибольшая езлечекз г достигается при нулевом задерживающем потенциале ж высоте экрана Ь < 4 их. В этих случаях Г может достигать 0.35, однако концентрация 6Ы в осажденном веществе не превышает 20 - 30 %. Максимальная степень разделения изотопов латая достигается при В * 0.235 Тл I V, « «40 В (Се * 80 I), однако величина Г составляет 17 V.

Глава 4 посвящена экспериментам по отбору нагретых ионов на коллекторную систему, охватывающую весь плазменный поток.

В п. 4.1 описана конструкция коллекторной системы, приме- . нявшейся в экспериментах по разделению изотопов литая, она.показана на рас. 12. Коллектором являлся полый водоохлаждаемый цилиндр 2 с наружным и внутренним диаметрами 32 а 25 ми.

От прямого потока плазмы коллектор был закрыт кольцевым экраном 1 с внутренним а наружных диаметрами 21 и 38 мм. Внутренним приемником отвала служила металлическая чашка 3 с наружным диаметром 20 мм, расположенная на глубине 40 им относительно начала коллекторного цилиндра. Наружным приемником отвала являлся диск 4 диаметром 75 мх, установленный на расстоянии 75 мм от начала коллектора. В ряде экспериментов использовался дополнитель-

ный коллекторный цилиндр 5, хмеюшхй внутренний диаметр 64 мм, защищенный от потока плазмы дополнительным медным экраном 6. На основной и дополнительный коллекторы мог подаваться задерживавший потенциал относительно корпуса системы.

Время отбора вещества, как х в предыдущих экспериментах, составляло з мин. После эксперимента литий смывался с различных деталей коллекторной системы по частям, затем определялось его количество и изотопный состав по методом, описанным в гл. 3. Количество лития, напыленное на коллекторы за 3 кин,, составляло единицы миллиграмм, а масса собранного всей коллекторной системой лития достигала 50 - 70 кг. В экспериментах также измерялся суммарный ток электронов х ионов 1с, текущий на коллектор.

В п. 4.2 описаны результаты экспериментов по получению обогащенного лития. На рис. 13 показано количество и изотопный состав лития, напыленного на различные участка коллекторной системы в одном из экспериментов. Условия эксперимента соответствовали резонансу ионов 61Л с учетом эффекта Допплера.

Проводились также эксперименты по изучению влияния задерживающего потенциала на коллекторе, эти результаты представлены на рис. 14. Ход кривых полной массы (К), кассы еЫ (М6> я его концентрации (С6) аналогичен графикам, полученным при работе с модельным коллектором и описанным в гл. 3 (для сравнения приведена концентрация 6М (С6*) для модельного коллектора) .

В п. 4.3 проведено обсуждение результатов. Полный поток лития на коллекторную систему за 3 минуты (время эксперимента) составлял М « 50 - 70 кг, что близко к оценкам, сделанным по величине плотности плазмы я средне! продольной скорости ионов. Средняя концентрация *Ы, напыленного на коллекторную систему, составляла Св « 7.5 - 7.8 \ (исходный состав С^ • 7.6 %) .

Приведены данные о коэффициенте извлечения вещества Г целевого язотопа яз плазменного потока. Так, в эксперименте, показанном на ряс. 13, коэффициент Г » 0.1 для высокообогащэнкых фракций с Сб > 60 %. При оценке степеня селективного нагрева ионов бЫ необходимо учесть, что часть плазменного потока гибнет на экране. Поэтому целесообразно определить предельный коэффициент Г', посчитанный по отношению к литию, пролетевшему за экраны.

Г' - N„-0, / (Ыр-Ср + N,-0.) ( 12 )

индексы "р" и обозначают, соответственно, продукт и отвал. Величина Г' в этом эксперименте достигает Г' »0.23.

В эксперяментах зарегистрировано сильное обеднение лития ■зотопои в1Д. Его концентрация уменьшается до 2.5 I, что соот-

ветствует стелена обеднения р » 0.31.

В заключение в диссертации суммированы основные результаты экспериментов, проведено сравнение ИКР метода разделения изотопов с другими методами, а также рассмотрены требования к полкок-масштабной установке по разделению изотопов методом ИЦР.

Основные результаты экспериментов заключаются в следующем: На примере газоразрядной плазмы Кг - Не, Кг - 1.1 была показана возможность язотопнчески селективного нагрева ионов гелия и лития в слабых магнитных полях. Рассмотрены различные варианты анализаторов нагретых частив с цель» отработки конструкции коллекторной системы. Проведено экспериментальное сравнение эффективности ВЧ нагрева антеннами различных типов. Для дальнейших экспериментов выбрана спиральная антенна.

В экспериментах по изучению селективного нагрева и разделения изотопов лития в плазме проведены исследования различных факторов, влиявших на селективность нагрева ионов и выбраны оптимальные условия для проведения дальнейших экспериментов. Путем измерения Допллеровского сдвига изучен вклад эффекта Допплера в уширение резонансной кривой.

Осуществлен отбор селективно нагретого 6Ы на коллекторные зонды различных конструкций. Получены образцы лития, концентрация 6Ы в которых достигает 80 % в более. Проведены исследования' заггсакостг массы : изотопного состава литвя, напыленного ка коллектор, от различных режимов работы установки.

с целью определения эффективности отбора целевого изотопа из плазменного потока проведены эксперименты с использованием полномасштабных коллекторных систем различных конструкций. Показано, что за экраном ка различные части коллекторов может осаждаться до половины ионов данного изотопа. Зарегистрировано обеднение вещества в отвале по 'и до 2.5 % против 7.6 % в исходном смеси. Максимальная концентрация 61Л. на коллекторе достигала 64*.

Теоретически рассмотрено распределение ВЧ полей в плазме ка частотах вблизи ионного циклотронного резонанса а проведены расчеты амплитуды поперечного электрического поля и его левопо-ляризованной компоненты Показано, что величина в плаз-

ме для спиральной антенны, используемой в экспериментах, может быть в 2 раза выше, чем в вакууме. Экспериментально измерено распределение ВЧ магнитного поля в плазме и проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных.

Теперь рассмотрим перспективы развития ИЦР метода разделения изотопов. Прежде всего необходимо отметить, что^изотопы ряда

элементов, не имеющих летучих соединена* (элементы первой и второй групп, а также редкоземельные металлы а некоторые другие) а насгояшее время разделяются только в электромагнитных сепараторах. Как уже отмечалось, этот метод характеризуется низков производительность» « высокими энергозатратами. Так, ионный ток одного луча сепаратора при разделении изотопов большинства элементов находится в пределах 10 - 100 нл. Коэффициент разделения изотопов а сепараторах, работающих а таких режимах, составляет а « 100 - 200, а энергетическая цеха разделенного юна целевого изотопа - десятка МэВ.

иетод ИЦР также позволяет разделять изотопы элементов, не имеющих газообразных соединений, однако его прожзводательность гораздо выше. В экспериментах, описанных в настоящей диссертация, эквивалентный ионный ток литиевой плазмы составлял 5 1. В прототипе промышленного ходуля, созданного исследовательской группой TRW (СОЛ), согласно оценкам, поток ионов никеля составлял 50 - 100 Л.

В описанных выше экспериментах по разделена« изотопов лития были получены образцы вещества с концентрацией 4Li ? 80 %, что соответствует коэффициенту разделения а > 50, В экспериментах по разделению изотопов никеля а калия (TR.W, СОЛ) величина коэффициента а составляла 20 - 50, а для "Са достигала а » 133 (CEA, Франция). Таким образом, по коэффициенту разделения ИЦР метод приближается к электромагнитному.

Как уже упоминалось, существенным недостатком масс-сепараторов является очень высокая энергетическая цена разделенного иона (десятки МэВ). В методе КЦР энергетическая цена ионизации атомов рабочего вещества (создание плазмы) может колебаться от нескольких сотен эв в дуговом разряде до единиц кэВ при катодном распылении а последующей ионизацией СВЧ излучением. Расходы энергии при ВЧ нагреве ионов выбранного изотопа невелики и не превышают 100 - 300 эВ на ион.

Что касается промышленного модуля, то по видимому, основные затраты энергии пойдут на ожижение гелия, необходимого для работы сверхпроводяшего соленоида. Полные оценки энергозатрат провести сейчас затруднительно, однако можно предположить, что они будут в 10 - 100 раз меньше, чек у электромагнитного метода.

Все это говорит о том, что разделение изотопов методом ИЦР может быть конкурентоспособно по сравнению с электромагнитным. Что касается сравнения с другими методами разделения, то такой анализ ene проводить рано.

В заключение рассмотрены требования к полупромышленному моду гею разделения изотопов методом ицр. Магнитное поле такой установки должно составлять 3 Тл (что достаточно для эффективного разделения изотопов элементов с Н » 200) с пространственной неоднородностью дВ / В « 0.1 * на длине 5 - 7 м, диаметр вакуумной камеры порядка 1 метра. Для создания потока плазмы большой площади целесообразно использовать катодное распыление для тугоплавких i тепловое испарение для легкокипяших металлов с последующей СВЧ ионизацией атомов в условмях электронного циклотронного резонанса. Для селективного ВЧ нагрева может быть использована спиральная антенна, уже доказавшая свою эффективность. Коллекторная система должна представлять собой ряд пластин, расположенных паралельнэ магнитному полю i находящихся под задерживающим потенциалом относительно плазмы. Эксплуатация такой установки позволит уточнить ряд показателей разделения изотопов, и прежде всего, энергетическую ж экономическую эффективность.

Из проведенных экспериментов сделаны следующие выводы.

1. Показана возможность изогопически селективного нагрева ионов легких элементов в слабых магнитных полях (до 0.1 Тл).

2. Рассмотрены и осуществлены различные способы регистрации и отбора селективно нагретых ионов.

3. Проведено экспериментальное сравнение эффективности ВЧ нагрева антеннами контактного и индукционного типов. Для дальнейших экспериментов выбрана спиральная антенна.

4. Экспериментально изучены различные факторы, влияющие на селективность нагрева ионов б1>1. Проведена оптимизация режимов работы установки.

5. Осуществлен отбор весовых количеств селективно ускоренных ионов *Li 8а коллекторные зонды различных конструкций. Концентрация 'Li в получены* образцах достигает 80 % а более.

6. Произведено разделение изотопов Li в плазменном потоке с использованием полномасштабных коллекторных систем различных конструкций. Концентрация ®Li в обогащенном веществе достигала 64 t. Показана возможность значительного обеднения вещества в отвале по *Li до 2.5 % против 7.6 * в исходном веществе.

7. Проведены расчеты ВЧ поперечного электрического поля в плазме, возбуждаемого спиральной антенной для ИЦР нагрева ионов. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных.

По тема диссертации опубликованы следующие работы: 1. Куронкнн Ю.А., Панковский В.Г. "Изотонически селективный нагрев ионов гелия в гелий - криптоновой плазме." Физика

плазкы. т. 14. вып. 8. 1988 г. с .737

2. А.И. Карчевский, B.C. Лазько, ».А. Муронкин, Д.И. Мячиков, В.Г. Папшовский, А.Л. Устинов, A.B. Чеп::асов. Исследование разделения изотопов литкя в плазне при изотопически селективном ионно-цкклотронном нагреве. Препринт ИАЭ-5239/7, М., 1990

3. к.Т.. Karchevskii, V.S. Laz'ko, Yu.A. Muromkin, A.I. Myachikov, V.G. Pashkovskii, A.L. Ustinov, A.V. Chepcasov. 'Double -temperature plasma production by the ion cyclotron heating.' XX ICPIG, 8-12 July, 1991 (Contributed papers, vl, p. 331.

4. А.И. Карчевский, B.C. Лазько, С.А. Мурокккн, А.И. Мячиков, В.Г. Пашковсхнй, А.Л. Устинов, A.B. Чепкасов "Исследование разделения кзотопов лития в плазме при изотопически селективном ИЦР нагреве". Физика плазмы т.19, выл.З, 1993 г. стр. 411 - 419.

5. А.I. Karchevsky, v.S.Las'ko, Yu.A. Muromkin, V.G. Pashkovsky, A.L. Ustinov, D.A. Dolgolenko - "Enriched Lithium Collection from Lithium Plasma Flov" - Int. Conf. 'Les Isotopes stables Applications - Production' 24-25 Nov.1993, C.E. Saclay,France

6. D.A. Dolgolenko, A.I.Karchevsky, V.S.Las'ko, Yu.A. Muromkin, V.G.Pashkovsky, A.L.Ustinov, - "Usage of Full Scale Collector in ICR Separation Method" - Int. Conf. 'Les Isotopes stables Applications - Production' 24-25 Nov.1993, C.B. Saclay,France

Литература.

1. J.M.Dawson, H.C.Kim, D. Arnush et.al. Isotope separation in plasmas by use of ion cyclotron resonance. Phys. Rew. Lett., vol.37, N 23, pp. 1547 - 1550, 1976.

2. M.Mussetto, T.E.Romesser, D.Dixon et.al.Isotope separation using selective ion cyclotron resonance heating in metallic plasmas. IEEE Int. Conf. on Plasma Science , San Diego (USA), 23 - 25, Hay, 1983.

3. Высокочастотный нагрев плазмы. // под pea. Лхтвака Л.Г., Материалы всесоюзного совещания, Институт Проблем Физика АН СССР, Горький, 19S3 г. 412 С.

4. Louvet P. 'Review of Isotopic Plasma Separation Processes' // Proc. of the Second Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases, Versailles, 10-12 July, 1989.

5. Ахлезер А.П., Ахаезер H.A., Половин Р.В., Сатенко А.Г., Степанов Х.Н. "Электродинамика плазкы" М. Наука, 1974, 719с

Erot.au

200т

150

100

50:-----

Его 1,Вл<

200т—

150

100:-

1 | I I | 1 III»

о.оо ¿'.'¿г' о.Ач"'' о.<4в"'''¿».'¿в'""'о.'^о 5.60*' '«ЙГ"о.Жл""Ь.'<1бп"'о'¿ё'"'о."1

50-.....-Г----

Г, и

Г, и

Рис. 1. Зависимость В1еЛ ( * ) ж Е,.1в|11 { ► ) от радиуса. Вектор внешнего электрического поля вращается а)влево б) вправо.

300т,

л—у, ~ ^ I

0: Н 1 II I I I ||| I I I И I ' -М.0 -5.0 0.0

I I I I ||| I I И I I III | I I I III I М I

5.0 10.0 К,си.

Рис. 2. Зависимость акплитуд Н, ( » ) и Н^, V • ) от радиуса в вакууме для частоты £ - 384 кГц. Пунктиром показаны расчетные значения для соответствующих компонент. В расчетах учитывались азимутальные гармоники и - 1. 3. Угол между направлением на один из проводов антенны и осью измерения р - П/4.

0

а

V-^Jq

500т

4д0;----------1—

300:.........

200v

100i-

О 11111»?1г||||||111||||111111гЧ 1100 1500 2100 2600

Во.Гс

РЯС. з. Зависимость амплитуда н,. на оси плазмы от величины основного магнитного поля. • - экспериментальные значения, * -расчетная величина, f = 384 кГц, Н = 4 + 8-1011 см"3.

|Х1Х| /(х) И ^

Iг] |

Рис. 4. Экспериментальная установка. 1 - вакуумная камера, 2 - катушки магнитного поля, 3 - накаливаемый вольфрамовый катод, 4 - сетчатый анод, 5 - контактная антенна ВЧ колебаний, 6 -откачка, 1 - двойной зонд, 8-11 - анализаторы энергии ионов различных конструкций, 12 - омический нагреватель лития.

Рнс. 5.а Зависимость ионного тока X на коллектор торцевого анализатора (8, рис. 4) от частоты ВЧ колебанхй £, В » 0.06 Тл, N. = 2• 1011 СПГ3, иг(. = 50 В, V,. = 40 В, С(Нё*) = 2 4, изотопный состав гелия: 3Не : 4Не =1:1.

в Г,.Жц

Рис. 5.6 зависимость ионного тока I на коллектор торцевого анализатора (8, рис. 4) от частоты ВЧ колебаний £, В = 0.06 Тл,

= 2-10й СПГ3, игГ = 50 Б, V,. = 37 В. В разряд добавлены пары лития.

40 ti

30 V

•20

10:-

0

; пА Г;Д / 1 - / 1 *— о— ? : о- 1 i Ne, : 2!СШ-3 ! 3: :

• / 1 V t :

/ у ■ / у 1 " / у 1 \ 1 \ ч rv i i 1 L 1 1 -»

• / 1 -' 1 <) , \ Л i : Ч I ;

1 г 1 у I ( \ р 1 / ' 1 / --tri H'l ГТ1ШГН" J \ / V ЧШ|||11|Ч \ ' I \ 1 1 »т-тТт^Нтг&т -

2.0 0.0 2.0

1.0E+010

8.0E+009

6.0E+009

4.0E+009

2.0E+009

4.0 6.0 Г,cm

O.OE+OOO

Рис. 6. Радиальная зависимость плотности плазмы N. (1) * резонансного тона *Не* (Ires) на коллектор анализатора (9, рис. 4) при использовании контактной (J) (5, рис. 4 ) и спиральной (2J антенн. В = 0.06 Тл, Urf » 40 Б, Vr . 40 Б, f > 0.22 КГ Д.

РЯС. 7. Экспериментальная установка: 1 - вакуумная камера, 2 - катод, 3 - анод, 4 - дополнительная катушка магнитного поля, 5 - сетчатый анод, 6 - спиральная антвйна ВЧ поля, 7 - энерго-анааязатор, 8 - коллектор плазменного потока, 9 - двойной ленг-мюровекий зонд, 10 - катушки основного магнитного поля, 11 -система подача жидкого лития.

ю В,Тл

Рве. 3. Резонансная характеристика тока энергоанализатора при различных частотах генератора ВЧ поля: 1 - £ = 300 кГц, 2 -£ « 482 кГц, 3 - f ш 640 кГц. Напряжение задержка V,. = 20 + 40 В.

20.0 ^ 1,отк. ед.

15.0

10.0

0.0 " м > 11II I II II IIIII I М I I м м м II11 И I 11 III I I 11 I

0.26 0.22 0. ¿4 0.2 6 0.28

В, Тл

Рас. 9. Лошмеровсккй сдвиг резонансных кравых том энергоанализатора. Кривые I ж II получены при противоположном враяенаа ВЧ поля а направлена* основного магнатиого поля соответственно.

600 т

400-■

200-

И, шсг ; 1 * : м ! ■ 1 1 . \ 1 С(6и), * : Сб ,____

\ 1 /Г \ 1 / \ 1 / \ » уГ / |\

/ ' \ 1 г 1 X .. , ..... ~

\ 1 : * ■ I 1'11Т 1"! ТП' 1 I -г" Г 1 Г 1 "Г 1 1 1 I- 1 1 1 Г Г 1 * Г 1 -

100 80 60 40 20

Уг, В

60

.0

Ряс. 10. Зависимость полной массы лития (М), а такжэ массы (Мб) я концентрация (Сб) изотопа 61Л, напыленного на коллектор, от задерживающего потенциала V,.. Остальные параметры: 11 => 3 мм, £ > 643 кГц, В » 0.25 Тл, I, « 120 А.

ЗООтгг......-Г.........,-""7,—100.00

200-■

100

0.230 0.240

В, Т/Г

Рис. и. Зависимость полно» касЬы лятля (М), а также массы (И6) я концентрация (Сб) изотопа 6Ы, напыленного на коллектор, от перестройки величины магнитного поля В„ вблизи резонанса 6Ы. Остальные параметры: Ь » 4 мм, £ • 640 кГц, V,. » 40 В, I, = 100 А. .Для ВЧ нагревдисдодьзовршягь "полу_волновая" антенна.

щттттштшщ JkJ Й —7-• VA

__ул

Plasma § .........'¿Й? КУУ

—^ ^

—> У//.

. й ......

~~2/ • 4 Ш

-f /,/' S

Рис. 12. Конструкция коллекторной систеиы: 1 - кольцевой защитный экран, 2 - коллекторный цилиндр, 3 - внутренний привн-ник отвала, 4 - наружный приехник отвала, 5 - дополнитвяьш* коллекторный цилиндр, б - дополнительный экран.

64 Я в! Я 30 %

„ „ Ü4S ,о.га . 0.19

i -i1" *

7.6 %

53 =г

Plasma'

31 я iS % 10 % 0,1 0,023 0,057

I

5.6

1

v/a

40 7

4.8 %

№ mg

i

É

VÁ %

Рис. 13. Распределение кассы и изотопного состава лития, напыленного на различные части коллекторной системы. Условия эксперимента: f « 640 кГц, Vr « 40 В, I, * 100 А, В ■ 0.242 Тл, время напыления С = 3 мин.

vi-, в

Рис. 14. Завксиность полной кассы пития (К), а также массы и концентрации (сб) изотопа 6Ы, напыленного на коллектор, г заворживакчаего потэвдкала \'г. Остальные параметры: £ <• 640 'ц, В 0.237 Тл, I, =■ 100 А. Для сравнен«.-; приведены яашсде жионтраци»! 6Ы (С6а1 , полученные для нодвлыюго коллектора.

Технический редактор О.П. Громова

Подписано а печать М ОЗ 54. формат 60x84/16 Уч.-изд. л. 1,2. Тирпж 71. Заказ 43

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 1231&2, Москва, пл. Академика Курчатога