Ion separation in a plasma mass filter based on the band gap filter principle

Abstract

The mass separation in a multicomponent collisionless plasma rotating in an axial homogeneous magnetic field and a radial electric field with dc and ac components at the parametric resonance conditions is considered. For given conditions, it is shown that when the variable component of a radial electric field with ω=0,57 Ω is superposed on the dc component, the resonant uranium dioxide ions are ejected into the wall of the plasma mass filter, which is currently being developed for the separation of nuclear fuel and fission products. The correlation between the oscil-lation frequency of ac voltage component with the modified (vortex) ion-cyclotron frequency is shown.

Розглянуто розподіл іонів за масами в багатокомпонентній беззіткненій плазмі, що обертається в осьовому однорідному магнітному полі та радіальному електричному полі з компонентами постійного та змінного струму в умовах параметричного резонансу. Для заданих умов показано, що при суперпозиції змінної компоненти радіального електричного поля з частотою коливань ω = 0,57 Ω та постійної компоненти, резонансні іони двоокису урану виходять на бічну стiнку плазмового фільтра мас, який в даний час розробляється для розділення ядерного палива та продуктів поділу. Показана кореляція частоти коливань з модифікованою іонно-циклотронною частотою.

Рассмотрено разделение ионов по массам в многокомпонентной бесстолкновительной плазме, вращающейся в осевом однородном магнитном поле и радиальном электрическом поле с постоянной и переменной компонентами в условиях параметрического резонанса. Для заданных условий показано, что при суперпозиции переменной компоненты радиального электрического поля с частотой колебаний ω =0,57 Ω и постоянной компоненты, резонансные ионы диоксида урана выходят на боковую стенку плазменного фильтра масс, который в настоящее время разрабатывается для разделения ядерного топлива и продуктов деления. Показана корреляция частоты колебаний с модифицированной ионно-циклотронной частотой.