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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Atvars, Teresa Dib Zambon
Título: O Laser de Co2 e sua Aplicação em Separação de Isótopos de Boro usando Catálise
Ano: 1977
Orientador: Prof. Dr. Chhiu-Tsu Lin
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: --
Resumo: Nós temos notado dois problemas nos experimentos realizados na separação isotópica induzida porlaser: 1) a velocidade dos processos não radiativos (devido a transferência quase que ressonante de energia de um isótopo a outro) e mais rápida do que a reação química, o que provoca uma perda da seletividade do processo de excitação; 2) após o término do processo fotoquímico seletivo induzido pelo laser, tanto os produtos desejados quanto os reagentes estão na fase gasosa, o que exige um método especial (que economicamente não é fácil de se obter) para a separação. Para resolver estes problemas nós introduzimos um metal na cela de reação para tentar obter a separação isotópica do boro. Deve-se notar que o metal pode agir ou como catalisador para aumentar a velocidade da reação fotoquímica ou ainda como um supressor químico para retirar um dos isótopos da fase gasosa; possibilitando com isto uma separação de fase. O sistema que nos estudamos foi uma mistura de BCl3, H2 e Ti. Nós estudamos o efeito do metal, a dependência do potencial do laser na eficiência da separação isotópica do boro e o mecanismo das reações fotoquímicas induzidas por taser. Nos obtivemos que a concentração de B aumentou de 18% para 23% quando a linha P(16) do laser de CO2 de baixa potência foi utilizada, e aumentou de 18% para 33% quando a mesma linha do laser focalizado foi utilizada. É importante mencionar que a separação isotópica induzida por laser foi obtida pela primeira vez no Brasil, além de ser a maior eficiência obtida até agora no campo da separação isotópica induzida por laser. Devido ao alto custo do gás He utilizado na operação do laser de CO2, um sistema simples para reciclá-Io a partir da mistura gasosa bombeada pelo laser foi construido. Os mecanismos para a separação do He dos gases constituintes da mistura (CO2, N2 e H2) estão baseados em vários processos físicos e químicos. O custo e a eficiência do sistema além da pureza do gás He recuperado estão analisados.
Abstract: We generally face two problems in the field of laser photochemical isotope separation: 1) the rate of non-radiative process (due to the near-resonance energy transfer from one isotope to the other) is faster than that of the chemical reaction thus the selectivity is lost before the separation step becomes complete; 2) after the selective laser photochemical process termined the desired and unwanted isotopes are alI in the gas phase. i.e., a special method (economically it is not feasible) is required for the separation. To overcome these, we introduce a metal into the laser photochemical reaction cell and carry out the isotope separation of boron. One should note that the metal can act as a catalyst to speed up the chemical reaction rate and can also act as a chemical seavenger to capture one of the isotopes and leave the other in the gas phase. The system we studied is a mixture of BCI3, H2 and Ti. We studied the effect of the metal as well as the dependence of the laser power on the efficiency of isotope separation of boron and the mechanisms of laser photochemical reactions. It is found that the concentration of B increased from 18% to 23% when one used the P(16) line of a low power pulsed CO2 laser; while an increased of B concentration from 18% to 33% is obtained when one focalizes the laser. It might be important to mention that the laser isotope separation is achieved for the first time in Brazil. Furthermore, we obtained the greatest efficiency up till now in the field of laser isotope separation. Due to the high cost of the He gas in the operation of CO2 laser a simple system for recycling the helium gas from the gas mixtures used in the CO2 laser was constructed. The mechanisms for separating the gases CO2, N2 and H2 from helium gas are acomplished by the various chemical and physical processes. The cost and the efficiency of the system as well as the purity of the recovering He gas are analyzed.
Arquivo (Texto Completo): vtls000043605.pdf ( tamanho: 7,25MB )

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