Разработка методов определения состава и исследование распределения примесей гексафторида урана в разделительных каскадах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Введение

1 Методы концентрирования примесей в газообразных пробах, подлежащих масс-спектрометрическому анализу

1.1 Селективная сорбция основы анализируемых газовых смесей

1.2 Метод фракционной конденсации

1.3 Термическая диссоциация сложных фторуглеродных соединений

1.4 Конверсия высокополярных и нелетучих соединений

1.4.1 Определение содержания фторорганических примесей в гексафториде урана методом термической деструкции

1.4.2 Определение содержания воды и фтористого водорода в азоте

1.4.3 Контроль качества закиси - окиси урана

2 Разработка передвижной масс-спектрометрической установки для анализа легких примесей в межкаскадных коммуникациях

2.1 Конструктивные особенности установки

2.1.1 Системы высоковакуумной откачки

2.1.2 Система отбора и ввода анализируемого газа

2.1.3 Узел формирования молекулярного пучка

2.2 Сущность метода

2.3 Определение калибровочных характеристик прибора

3 Разработка методики и установки для приготовления калибровочных газовых смесей высокоагрессивных соединений

3.1 Основные понятия s

3.2 Установка для приготовления калибровочных смесей

3.3 Методика приготовления калибровочных смесей

4 Исследование состава и распределения примесей в гексафториде урана в разделительных каскадах

4.1 Анализ примесного состава гексафторида урана в питании и отборе 100 системы разделительных каскадов

4.2 Анализ примесей в межкаскадных коммуникациях

4.2.1 Исследование миграции продуктов разрушения газовых центрифуг вдоль каскадов

4.2.2 Определение состава легких примесей в поисках течи

Выводы

Масс-спектрометрический метод анализа является основным методом в системе аналитического контроля на предприятиях по разделению изотопов урана.

Можно выделить две задачи, успешное решение которых возможно при наличии оперативной и точной информации о содержании примесей в гексафториде урана (ГФУ). Первое - это обеспечение требований спецификаций и технических условий по содержанию примесей в ГФУ, предназначенном для обогащения и собственно в обогащенном ГФУ. Вторая задача - это оперативный контроль состава газовых потоков в разделительных и очистительных каскадах, в межкаскадных коммуникациях (МКК), в конденсационно - испарительных установках (КИУ). Оперативность необходима для проведения контроля непосредственно во время процесса разделения изотопов урана, что является предпосылкой обеспечения качества конечной продукции. Кроме того, оперативная информация о составе и количестве примесей в МКК позволяет локализовать источники поступления примесей, оценить эффективность работы очистительных каскадов, вспомогательного оборудования (КИУ, поглотительных колонок и др.), установить баланс распределения примесей по разделительным каскадам и, в конечном итоге, обеспечить оптимальный регламент работы разделительного оборудования.

В условиях, когда на мировом рынке объем услуг по разделению изотопов урана значительно превосходит спрос на эти услуги, качество поставляемого заказчиком гексафторида урана имеет первостепенное значение.

Кроме того, в последнее время питание технологических каскадов осуществляется не только сырьевым природным гексафторидом урана, а и обедненным, накопленным за предыдущие годы работы. Это, а также программа переработки оружейного урана в энергетический накладывает дополнительные требования к системе аналитического контроля. о

Внедрение нового оборудования, новых технологий на производстве по разделению изотопов урана, также невозможно без аналитического обеспечения.

Традиционно определение примесей в гексафториде урана проводят с использованием спектральных методов анализа. Главным недостатком этих методов является необходимость отбора, а затем относительно сложная пробоподготовка, которые исключают возможность оперативного контроля.

Масс - спектрометрический метод, в силу его высокой информативности и экспресности более других инструментальных методов анализа подходит для решения указанных задач.

Следует отметить, что центрифужная технология разделения изотопов урана практически исключает наличие в гексафториде урана, прошедшем через каскады, примесей нелетучих соединений. Это также делает наиболее актуальными масс-спектрометрические методики газового анализа, при которых гексафторид урана без какой-либо пробоподготовки непосредственно вводится в масс-спектрометр и проводится количественное определение примесей летучих соединений - \¥Р6, МоР6, СЮ2Р2, РР5, РОР3, 81Р.Ь ВР3, Р2, С02, СО, N2, 0?, Ш7, углеводороды, хлоруглероды и частично замещенные галлоидоуглероды, фторуглероды и ряд других летучих соединений, если этого требуют производственные задачи - 11еР6, АзР5, ОР2, 8Р6, Б02Р2 и др.

Однако, стандартные масс-спектрометры [1-8] не обладают необходимой чувствительностью для решения задачи по контролю качества гексафторида урана. Ограничения по содержанию примесей в гексафториде урана изложены в спецификациях и технических условиях [10-14]. В соответствии с этими нормативными документами допустимые пределы .содержания для различных компонентов лежат в диапазоне от 10° до 10~2%

Существуют различные пути решения проблемы чувствительности. Одно из направлений связано с повышением чувствительности системы регистрации [15-18]. В качестве приемника ионов в этом случае используют вторичные электронные умножители. Однако этот подход имеет ряд ограничений, которые делают его неприемлемым при определении примесей в гексафториде урана. Усиливая ионный ток, образованный определяемой примесью, одновременно с этим мы усиливаем фоновый сигнал, и выигрыш в аналитической чувствительности при этом зачастую становится незначительным. Второе существенное ограничение связано с высокой коррозионной активностью анализируемых соединений. Было показано [14], что достаточно длительная экспозиция ионного пучка на вторичный электронный умножитель приводит к его нестабильной работе и необратимой потере характеристик.

Второй прием повышения чувствительности, который был использован в единственной масс-спектрометрической методике анализа гексафторида урана, приведенной в стандарте АБТМ С761 [26], основан на форсированном введении пробы гексафторида урана в источник ионов. При этом также, как, и в первом случае, возникает ряд непреодолимых трудностей. Форсированное введение гексафторида урана в источник ионов резко снижает ресурс работы источника. Кроме того, такой режим течения газа приводит к трудно учитываемому изменению фонового масс-спектра. Это переводит предложенный метод в разряд полуколичественных методик определения.

Для повышения аналитической чувствительности могут применяться

N . методы разделения анализируемой газовой смеси, при котором стремятся отделить основу смеси [27].

Среди физических методов разделения газовых смесей можно выделить фракционную сублимацию и фракционную конденсацию, дистилляцию, адсорбцию, препаративную газовую хроматографию, диффузию и термодиффузию.

Достигаемое с помощью фракционной сублимации разделение можно оценить, исходя из уравнения давления насыщенного пара. Как известно, [28] для чистого вещества оно имеет вид

НВ

1о§Р =--------- +С . (1)

4,57Т где Р - давление насыщенного пара, НВ - энтальпия сублимация, С - константа.

Используя уравнение (1), можно найти отношение давлений паров РА/РВ для двух компонентов (А и В) смеси

РА НВ - НА log „ =-------------------+ СА - СВ (2)

РВ 4,57Т

Из формулы (2) видно, что отношение давлений паров быстро возрастает с понижением температуры , вследствие чего разделение выгоднее проводить при низких температурах.

Фракционная конденсация, противоположная по своему характеру фракционной сублимации, особенно пригодна для разделения газообразных веществ, уже прошедших предварительное обогащение. Её проводят последовательно пропуская газ через вымораживающие камеры, которые охлаждают до низких температур.

Представляет интерес также метод разделения, основанный на адсорбции [29-36].

Количество адсорбированного газа зависит от поверхности адсорбента, равновесного давления, температуры, а также от природы поверхности и газа. Характеристикой каждой пары твердое тело-газ обычно служит так называемая изотерма адсорбции. Изотерма адсорбции показывает, как влияет изменение давления на количество газа, удерживаемое 1 г адсорбента при температуре Т.

На практике часто пользуются соотношением

I/ а = а*р,ь. (3)

В выражении (3) а и Ъ представляют собой константы.

Однако вышеописанные физические методы разделения газовых смесей не проработаны для систем, в которых основным компонентом является такой специфический газ, как ГФУ.

В технологическом цикле разделения изотопов урана широко применяют фтористый натрий для улавливания гексафторида урана. В аналитических целях для отделения гексафторида урана от органических примесей фтористый натрий не был использован как сорбент, применение которого позволило бы значительно увеличить чувствительность масс-спектрометрического анализа.

В отдельных случаях, когда физические методы разделения газовых смесей оказываются малоэффективными применяют селективные способы конверсии, при которых подлежащий количественному определению компонент переводят в удобную для анализа химическую форму [38, 39].

Применительно к газовой масс-спектрометрии к таким компонентам относятся соединения с низким значением упругости насыщенных паров, высокополярные и нелетучие соединения. При анализе органических соединений приходится решать ряд сложных задач [40-48] - от организации способа введения пробы в источник ионов до расшифровки сложных масс-спектров. Для упрощения масс-спектров специально разработаны "мягкие" способы ионизации. Наиболее широкое распространение получили химическая ионизация и ионизация электронами с низкой энергией для получения отрицательно заряженных молекулярных ионов [48]. Все эти способы ионизации имеют один существенный недостаток - низкий коэффициент использования пробы и, как следствие, недостаточную чувствительность определения.

Для введения в область ионизации умеренно летучих органических соединений прибегают к нагреванию всей системы ввода - от баллона с пробой до источника ионов до температуры 150 - 2000 °С. Труднолетучие соединения вводят в область ионизации с использованием штока с вакуумным затвором.

Однако, эти оба способа введения могут привести к термическому разложению органических соединений до их поступления в область ионизации и искажению качественного состава пробы.

Большие проблемы возникают также при анализе содержания воды в различных средах. В силу высокой полярности молекулы воды происходит её активная сорбция на внутренних поверхностях камеры анализатора и системы ввода проб масс-спектрометра. Поэтому используют различные методы количественного перевода воды в водород. Так, широкое распространение нашел метод разложения воды на нагретом до 600 °С металлическом уране. Благодаря тому, что температура реакции разложения воды и температура плавления урана (-1200 °С) значительно различаются, температура в урановой печи может поддерживаться с невысокой точностью, что существенно упрощает конструкцию вакуумной аппаратуры. Напротив, метод разложения воды на цинке проводят, тщательно термостатируя процесс выделения водорода с точностью ±10 С. Кроме того, последний метод усложняется использованием для разложения воды активированного бромида свинца.

Упомянутые два метода перевода воды в водород используются, главным образом, для изотопного анализа воды, и в силу сложности технологического процесса не могут быть рекомендованы для задач количественного определения содержания воды.

Использование газовой масс-спектрометрии для анализа нелетучих образцов предполагает проведение комплекса пробогюдготовительных мероприятий, целью которых является конверсия нелетучих соединений в летучие. Главным критерием этого процесса является адекватность выполнения условия количественного перевода.

В качестве фторирующих агентов известно [38, 39] использование ХеР2, ВгБз и КгГ2.

Фторирование производится следующим образом. В никелевый реактор помещается навеска пробы и ХеГ2 или ВгГ5. Навеска ХеР2 берется из расчета полуторного количества против стехиометрии. При использовании ВгГ5 он вводится в реактор, содержащий навеску пробы, в виде газа при комнатной температуре. Реактор с навеской пробы и реактивом откачивается до форвакуумного давления при охлаждении его жидким азотом, закрывается и нагревается до 500 °С в течение 5 часов.

В качестве фторирующих "агентов используют также СоР3, Р2, 1ГР [19]. Аппаратурное оформление и регламент проведения фторирования при этом меняется в зависимости от используемого реагента. Недостатками перечисленных выше методов фторирования являются продолжительное время нагревания и неустойчивость фторирующих агентов. Применение Р2 не разработано для задач количественного определения примесей.

Большие резервы повышения чувствительности масс-спектрометрического анализа связаны с эффективностью работы источника ионов [53-69]. Эффективность ионизации К1 А/Па рассчитывают по формуле:

К, - — = п.* I .* а* --- (4) О У с ' р

I а где /, и Р1 - соответственно получаемый ионный ток ¡-того компонен та и его парциальное давление; п0 - число Лошмидта ;

1е - ток ионизирующих электронов, А; у, - сечение ионизации, см2;

8 - длина пути электронов, см; Ра - атмосферное давление, Па.

Как следует из (4), эффективность ионизации определяется тремя величинами (/С,сг,5), две из которых зависят от используемого источника и поддаются целенаправленному изменению (/,,,5"). Сечение ионизации зависит от энергии ионизирующих электронов \¥е, вида ионизируемых частиц и максимально для \¥с ~ = 60-70 эВ. Для молекул азота максимальное сечение

16 2 ионизации составляет 3*10" см . При типичных значениях параметров 8 = 1см, 1е = 10"3 А эффективность ионизации для азота составляет ^ = 8,1.10"

А/Па. Так, если установить поток газа через ионизационную камеру равным

2 3

С) = 10" л.Па/С, а давление внутри нее Р = 10" Па, то при указанном значении К| из всего количества молекул, проходящих через ионизационную камеру, примерно 20% будет ионизироваться.

Повысить эффективность ионизации газа можно, увеличив ток ионизирующих электронов. Однако при этом возникает сильный объемный заряд электронного пучка, который может снизить эффективность вытягивания ионов, в результате чего зависимость ионного тока от тока эмиссии электронов не для всех источников ионов линейная.

Увеличения длины пути- электронов с целью повышения эффективности ионизации можно добиться тремя путями: увеличением размеров ионизационной камеры, использованием магнитного поля, созданием систем с многократным прохождением электронов через область ионизации.

Из (4) следует, что различия в эффективности ионизации разных частиц зависит только от сечения ионизации, на которое в сильной степени влияет энергия электронов. Наибольшие различия наблюдаются вблизи порога ионизации, и поэтому в масс-спектрометрии наиболее часто применяют электроны с энергией 60-70 эВ, при которых сечения максимальны для большинства частиц, а различия между ними для разных элементов минимальны.

Максимальные сечения ионизации зависят от атомного номера элемента и от его положения в периодической таблице Д.И. Менделеева. С увеличением номера в одной группе элементов сечения ионизации возрастают. В случае ионизации молекул или комплексов сечения ионизации, как правило, больше, чем для составляющих их частиц. Для их вычисления пользуются правилом аддитивности. Вместе с тем правило аддитивности не всегда дает корректный результат, и поэтому может применяться только для грубой оценки.

Состав формируемого ионного пучка может значительно отличаться от состава, который следует из формулы (4), причина - дополнительное поступление в область ионизации частиц по следующим каналам. Частицы могут поступать в область ионизации в результате их десорбции со стенок ионизационной камеры и электродов источника. При попадании исследуемых молекул на горячий катод или элементы источника может происходить их термическое разложение, а образующиеся фрагменты могут попадать в область ионизации и ионизироваться, усложняя массовый спектр и его расшифровку. Поступление в область ионизации фрагментов частиц возможно также в результате бомбардировки электронами адсорбированных на поверхности молекул. Поскольку энергии осколков диссоциированной молекулы составляют 1-4 эВ, то существенно облегчается их десорбция, в том числе, и в виде ионов.

Избежать некоторых вторичных эффектов, связанных с попаданием исследуемых молекул на горячий катод или их адсорбцией на стенках ионизационной камеры и электродах источника, можно путем ввода исследуемого газа в источник ионов в виде сформированного молекулярного пучка. В этом случае конструкции источника и средств откачки должны быть такими, чтобы обеспечить свободное прохождение молекулярного пучка через ионизационную камеру без столкновений с краями входного и выходного отверстий и полную откачку потока молекул после покидания ими камеры.

В сравнении с несформированным потоком газа через ионизационную камеру введение газа в виде молекулярного пучка может обеспечить большую плотность частиц в области ионизации и, следовательно, более высокую эффективность ионизации.

Однако в отечественных масс-спектрометрах ионные источники не включали ряд описанных в литературе совершенствований, позволяющих повысить аналитическую чувствительность прибора.

Основываясь на приведенном выше обзоре литературы, сформулируем кратко актуальность проблемы и цель работы.

Актуальность проблемы.

Жесткие требования к качеству гексафторида урана требуют наличия оперативной системы аналитического контроля содержания примесей в гексафториде урана непосредственно во время процесса разделения изотопов урана. Обеспечить решение этой задачи возможно с использованием масс -спектрометров, подключенных к различным участкам технологической цепочки — потокам питания, отвала и отбора. Полная и своевременная информация о составе и количестве примесей в МКК позволяет выявить источники поступления примесей в каскады, эффективно вести процесс разделения и обеспечить необходимое качество товарной продукции. Актуальность контроля возрастает в условиях, когда изменяется структура питания каскадов и реализуется программа переработки высоко обогащенного урана в энергетический.

Цель работы заключается в разработке комплекса масс-спектрометрических методик и устройств, призванных обеспечить необходимое повышение^ чувствительности количественного определения состава примесей в ГФУ и исследование их распределения в разделительных каскадах.

При этом необходимо было решить следующие задачи.

1. Разработать масс-спектрометрическую методику количественного определения содержания примесей летучих соединений в гексафториде урана, которые регламентируются техническими условиями.

2. Исследовать процессы сорбции определяемых компонентов при проведении процедуры концентрирования.

3. Разработать установку концентрирования примесей.

4. Разработать масс-спектрометрическую методику количественного определения содержания фторуглеродных соединений в гексафториде урана.

5. Разработать масс-спектрометрическую методику определения содержания нелетучих и высокополярных соединений.

6. Модернизировать масс-спектрометрическую установку на базе промышленного анализатора МХ7304 для анализа легких примесей.

7. Разработать методику, спроектировать и изготовить стенд для приготовления калибровочных газовых смесей высокоагрессивных соединений.

8. Исследовать распределение примесей с использованием разработ анных методик в межкаскадных коммуникациях, в потоках питания и отбора.

9. Исследовать миграцию продуктов разрушения газовых центрифуг в разделительных каскадах и конденсационно-испарительных установках.

10. Измерить распределение легких примесей с целью разработки методики для обнаружения негерметичности технологических полок.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Проведены исследования механизма прохождения через концентратор молекул примесных соединений, присутствующих в ГФУ, при его конденсации в концентраторе в диапазоне давлений от 0,1 Па до 1 Па и градиенте температур от 220 К до 190 К.

2. Показано, что плотность потока молекул конденсирующегося ГФУ, которая зависит от градиента температур вдоль концентратора оказывает значительное влияние на вероятность прохождения примесных соединений через концентратор. Предложена конструкция концентратора, обеспечивающая равномерно распределенную конденсацию ГФУ вдоль концентратора с коэффициентом пропускания молекул примесных соединений, близком к единице.

3. Разработана масс - спектрометрическая методика количественного определения содержания примесей летучих соединений в гексафториде урана в диапазоне от ГЮ~6% до 5'10~2% с использованием криогенного концентрирования в области высокого вакуума масс-спектрометра. Методика позволила увеличить точность прибора в 100 — 1000 раз.

4. Исследованы процессы сорбции в вакууме анализируемых соединений на различных материалах. Построены изотермы адсорбции на поверхности сконденсированного гексафторида урана и определены потери примесей за счет адсорбции.

5. Разработана масс-спектрометрическая методика количественного определения содержания углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеродов в гексафториде урана с применением концентрирования на фтористом натрии в высоковакуумной камере масс-спектрометра.

6. Исследована температурная зависимость процесса термической диссоциации сложных фторуглеродных соединений с молекулярной массой в диапазоне от 350 а.е.м. до 900 а.е.м. Предложен метод масс -спектрометрического определения фторуглеродных соединений в гексафториде урана, основанный на пиролитическом разложении фторуглеродов до фторметана.

7. Разработаны и реализованы устройства, позволившие создать на базе анализатора МХ 7304 мобильную, высокочувствительную установку для анализа легких примесей в МКК.

8. Исследованы качественный и количественный состав примесей, образующихся в результате разрушения ГЦ, их распределение в межкаскадных коммуникациях и особенности миграции от места разрушения до откачного коллектора.

9. Разработана методика количественного определения содержания воды и фтористого водорода в азоте путем их конверсии в ацетилен.

10. Разработана методика высокочувствительного контроля герметичности действующего разделительного оборудования.

11. Исследованы и оптимизированы условия термокаталитического фторирования атомарным фтором закиси - окиси урана. Разработана методика масс-спектрометрического количественного определения содержания XV, Мо, СЮ, V в закиси-окиси урана путем перевода их в летучие фториды методом термокаталитического фторирования.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

1. Разработанные методики определения содержания примесей летучих соединений, а также углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галлоидоуглеродов широко внедрены в аналитическую практику на предприятиях отрасли (УЭХК, СХК, ЭХЗ, АЭХК) при аттестации товарной продукции и контроле примесей в МКК. Методики оформлены в виде отраслевого стандарта [37], отраслевой инструкции [32], инструкции предприятия [83]. Внедрено более 10 установок концентрирования примесей (чертеж Л4805).

2. Создана масс-спектрометрическая установка, позволяющая оперативно и с высокой чувствительностью вести контроль герметичности технологического оборудования, находящегося в работе.

3. Методика анализа фторуглеродов с молекулярной массой более 700 существенно повысила достоверность определения этих соединений в гексафториде урана.

4. Исследования продуктов разрушения газовых центрифуг, поступающих в технологические потоки, позволили оценить их вклад в общий уровень примесей в гексафториде урана, а также их влияние на правильность измерений натечки примесей и воздуха на коллекторах конденсации.

5. Методика определения воды и фтористого водорода в азоте обеспечила надежный контроль консервирующего газа в контейнерах заказчиков.

6. Методика анализа примесей в закиси-окиси урана позволила проводить одновременное определение изотопного состава и содержания примесей в одной навеске пробы, исключив, таким образом, проведение спектрального анализа примесей.

7. Исследованные уровень содержания и распределения в технологических каскадах фторуглеродных соединений позволили оценить баланс этих соединений и спрогнозировать возможность их конденсации на разделительном оборудовании.

8. Внедрена в аналитическую практику установка для приготовления калибровочных газовых смесей (чертеж Л5000).

На защиту выносятся:

Выводы

Гексафторид урана в системе разделительных газотурбинных производств содержит в качестве примесных компонентов следующие соединения - ЯеР6, \УР6, МоР6, Сг02Р2, РР5, РОР3, УР5, УОР3, 81 Р4, ВР3, 8Р6, 80 2Р2 ,80Р2 , Р2 , С02 , СО, N 2, 02 , ОР2 , НИ, углеводороды, хлоруглероды и частично замещенные галоидоуглероды, перфторуглероды. Оперативный контроль содержания и распределения по каскадам перечисленных примесей был не возможен из-за недостаточной чувствительности и экспресности существующих методов анализа. В работе предложены и исследованы различные методы повышения чувствительности определения примесей в гексафториде урана (ГФУ) - фракционная конденсация, селективная сорбция, конверсия.

При выполнении работы получены следующие главные результаты:

1. Установлено, что конденсация ГФУ в объеме при температуре ниже точки кристализации приводит к неконтролируемому и невоспроизводимому захвату молекул примесных соединений - КеР6, \¥Р6, МоР6, УР5, УОР3 молекулами конденсирующегося ГФУ. Показано, что такой способ конденсации ГФУ не может быть использован как метод концентрирования примесей для их количественного масс - спектрометрического определения.

2. Предложена конструкция концентратора для проведения конденсации ГФУ при низких давлениях. Проведены исследования вероятности прохождения через концентратор молекул примесных соединений, указанных в пункте 1. Обнаружено, что градиент температур вдоль концентратора, при котором происходит конденсация ГФУ, оказывает значительное влияние на коэффициент пропускания примесных соединений, связанное со степенью равномерности распределения конденсирующегося вещества по длине концентратора. Удалось подобрать такой градиент температур, при котором потери анализируемых соединений в концентраторе пренебрежимо малы.

3. Проведенные исследования позволили прояснить механизм процесса захвата ряда примесных соединений, присутствующих в ГФУ при его конденсации, получить изотермы сорбции этих соединений на поверхности кристалического ГФУ при давлениях порядка 0,1 Па.

4. Исследована температурная зависимость процесса термической диссоциации сложных фторуглеродных соединений с молекулярной массой в диапазоне от 350 а.е.м. до 900 а.е.м. до фторметана в присутствии ГФУ. Установлена оптимальная температура, при которой реализуется максимальный выход единственного продукта диссоциации - фторметана.

5. Для проведения калибровки масс - спектрометрической аппаратуры разработана методика приготовления калибровочных газовых смесей в диапазоне молярных долей компонентов от 1*10"4% до 10%. Установлены факторы, влияющие на погрешность содержания компонентов. Выведены формулы расчета погрешности. Разработана и изготовлена установка приготовления калибровочных смесей для высоко агрессивных соединений. Методика изложена в отраслевом стандарте и успешно применяется на предприятиях отрасли.

6. Выполнены исследования, направленные на значительные улучшения аналитических характеристик промышленного анализатора МХ 7304. Проведен анализ конструкции источника ионов и предложены усовершенствования, позволившие увеличить выход ионов в 103 раз. Экспериментально определен наиболее эффективный для данного источника ионов способ формирования молекулярного пучка. Рассчитаны и изготовлены системы высоко вакуумной откачки, отбора и ввода проб. В результате создана мобильная, автономная установка, позволяющая проводить количественные определения содержания легких примесей (СО, С02, N2, 02, Рг, фторуглеводороды) в потоках межкаскадных коммуникаций (МКК). Проведены испытания установки, показавшие ее высокую чувствительность и оперативность при локализации негерметичности разделительного оборудования.

7. Проведены детальные исследования состава и содержания продуктов разрушения газовых центрифуг в МКК, характера миграции образовавшихся примесей от места разрушения до откачных коллекторов. Установлено влияние продуктов разрушения газовых центрифуг на регламент работы конденсационно - испарительных установок.

8. На основании проведенных исследований физики процессов, методов концентрирования, основанных на фракционной конденсации, селективной сорбции и конверсии, разработан комплекс масс - спектрометрических методик анализа и специализированных устройств, которые позволили в 100-1000 раз повысить' чувствительность определения примесей в гексафториде урана и решить ряд производственных задач - от аттестации сырьевой и товарной продукции до создания системы контроля состава и распределения примесей в разделительных каскадах. Методики оформлены в виде отраслевых стандартов, отраслевых инструкций, инструкций предприятия и нашли широкое применение на разделительных предприятиях отрасли. Установки концентрирования вошли в состав серийных масс - спектрометров МИ1201АГМ-02.

1. Барнард Дж. Современная масс-спектрометрия: перевод с англ./Под ред. В.Н.Кондратьева. - М.: Изд-во иностр.лит., 1957. - 415 с.

2. Бейнон Дж. Масс-спектрометрия и ее применение в органической химии: Пер. с англ./Под ред.А.А.Петрова. М.: Мир. 1954, - 701 с.

3. Агафонов И.Л., Девятых Г.Г. Масс-спектрометрический анализ газов и паров особой чистоты. М.: Наука, 1980.

4. Сысоев A.A. Физика и техника масс-спектрометрических приборов и электромагнитных установок. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 254 с.

5. Сысоев A.A., Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. М.: Атомиздат, 1977. - 304 м.

6. Риккеринг У.Ф. Современная аналитическая химия. М.: Химия, 1977. -558 с.

7. Рафальсон А.Э., Шеришевский A.M. Масс-спектрометрические приборы. М.: Атомиздат, 1968.- 236 м.

8. Шеховцов H.A. Магнитные масс-спектрометры. М.: Атомиздат, 1968.

9. Масс-спектрометричЪский метод определения следов: Пер. с англЛПод ред. М.С.Чупахина. М.: Мир, 1975. - 453 с.

10. М787-90. Stfndard Specification for Uranium Hexafluoride for Enrichment.

11. C996-90. Standard Specification for Uranium Hexafluoride Enriched to less Than 5% 235U.

12. Урана гексафторид от 1,0 до 6,5% обогащения по изотопу урана-235: Технические условия ТУ 95.446-83.

13. Урана гексафторид сырьевой сублиматного производства: Технические условия. ТУ 95.2523-94.

14. Урана гексафторид сырьевой разделительного производства: Технические условия. ТУ 95.2524-94.

15. Определение содержания неорганических примесей в газообразном UF6 прямым методом на масс-спектрометре МИ 1201 в комплекте со счетчиком ионов СИ-04.

16. Осипов А.К. Полупроводниковые электрометрические усилители\Приборы и техн.эксп. 1971.- №1. - с.7-18.

17. Накао. Нечувствительный к фотонам ионный детектор с высокой эффективностью собирания для квадрупольного масс-спектрометра\Приборы для научн.исслед. 1975. - т.46 - №11-е. 49-52.

18. Галкин Н.П., Крутиков А.Б. Технология фонда. М.: Атомиздат, 1968.

19. Фтор и его соединения: Пер. с англ./Под ред. Дж.Саймонса, М.: Иностранная литература, 1953.

20. Рысс И.Г. Химия фтора и его неорганических соединений. М.: Государственное чначно-техническое издательство химической литературы, 195 6.

21. Галкин Н.Р. и др. Технология урана. М.: Атомиздат, 1964.

22. Кац Д.А., Рабинович Е.Р. Химия урана : Пер. с англ. М.: Иностранная литература, 1954.

23. Николаев Н.С. и др. Химия гаплоидных соединений фтора. М.: Наука, 1968.

24. Новое в технологии соединений фтора: Пер. с япон./Под ред. А.В.Фокина М.: Мир, 1984.

25. С761-91. Standard Test Methods for Chemical, Mass Spectrometric, Spectrochecal Nuclear, and Radiochemical Analysisof Uranium Hexafluoride.

26. Мюллер Г., Гнаук Г. Газы высокой чистоты. М.: Мир, 1968.

27. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.: И.Л., 1950.29