Разделение изотопов кремния методом химического обмена с термическим обращением потоков между SiF4 и его комплексными соединениями донорно-акцепторного типа Чередниченко Сергей Анатольевич

Введение к работе

Актуальность темы. Кремний является одним из наиболее широко используемых материалов современной микроэлектроники. Природный кремний представляет собой смесь трёх стабильных изотопов (^MSi - 92,23 ат. %, ^Si - 4,67 ат. % и ³⁰Si - 3,10 ат. %). В последние годы существенно возрос интерес к изотопу ²⁸Si, что обусловлено перспективами его использования из-за повышенной теплопроводности по сравнению с кремнием природного изотопного состава. Использование изотопнообогащённого ²⁸Si (99,9 ат. %) позволит существенно улучшить функциональные характеристики интегральных микросхем (прежде всего их производительность и время жизни). В этой связи, разработка наиболее экономичного процесса разделения изотопов кремния с целью получения высокообогащённого ²⁸Si, вне сомнения актуальна. Данная работа посвящена изучению процесса разделения изотопов кремния методом химического изотопного обмена.

Цель работы - изучение процесса разделения изотопов кремния в системах SiF₄ - комплексные соединения SiF₄ с алифатическими спиртами ROH для получения высококонцентрированного изотопа ²⁸Si.

Научная новизна:

1. Исследованы физико-химические свойства комплексных соединений SiF₄-2ROH для гомологического ряда алифатических спиртов этанол - октанол-1, изучено влияние температуры на свойства комплексов SiF₄'2ROH. Получены также данные по растворимости SiF₄ в других классах органических соединений.

2. Определены значения коэффициента разделения изотопов кремния в системах SiF₄(_r) - SiF₄-2ROH(H<) при использовании в качестве комплексообразователя бутанола-1,пентанола-1,гексанола-1 иоктанола-1.

3. Изучены гидродинамические характеристики высокоэффективной спирально-призматической насадки с размером элемента 1x1x0,2 мм для систем SiF_4w -SiF₄-2ROH(,K) на основе бутанола-1, пентанола-1 и гексанола-1 при температуре 293 К.

4. Исследован массообмен при разделении изотопов кремния в системах SiF_4(r) -SiF₄-2ROH(at) на основе спиртов гомологического ряда бутанол-1 - гексанол-1

' Работа выполнена при финансовой поддержке Росатома.

С.-Петербург

ОЭ 200акЛЦК

при температуре 293 К. На примере комплексообразователя пентанола-1 выявлена лимитирующая стадия процесса массообмена.

5. Исследованы особенности процесса обращения потоков.

6. На основе экономических расчётов показана экономическая привлекательность и конкурентоспособность изученного способа разделения изотопов кремния для концентрирования изотопа ²⁸Si.

Практическая ценность. Определены основные технологические характеристики процесса разделения изотопов кремния методом химического изотопного обмена между SiF₄ и его комплексными соединениями с алифатическими спиртами, необходимые для проектирования пилотной установки по разделению изотопов кремния.

Апробация работы. Результаты работы представлены на XVII, XVIII и XIX Международной Конференции молодых ученых по химии и химической технологии (МКХТ - 2003 г., МКХТ - 2004 г. и МКХТ - 2005 г.), VIII, IX и X всероссийской (международной) научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул» (2003, 2004 и 2005 г.), VII, VIII и IX Международной студенческой научной конференции «Полярное сияние» (2004, 2005 и 2006 г.), IV НТК «Научно-инновационное сотрудничество» (Научная сессия МИФИ - 2005), XXXIX и ХЫ Всероссийской Научной Конференции по проблемам математики, информатики, физики, химии, и методики преподавания (2003 и 2005 г.), V Международной Конференции по изотопам - 5ICI (Брюссель - 2005 г.).

Публикации. По теме работы опубликовано 14 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованной литературы. Общий объем работы: 199 с.

Похожие диссертации на Разделение изотопов кремния методом химического обмена с термическим обращением потоков между SiF4 и его комплексными соединениями донорно-акцепторного типа

Разделение изотопов углерода методом химического изотопного обмена с термическим обращением потоков в системе CO2-карбамат ДЭА в толуоле Лизунов Алексей Владимирович

Катализатор конверсии оксида углерода водяным паром на основе соединений типа перовскита и шпинелиКурочкин Вадим Юрьевич

Разработка технологии гранулированных удобрений пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений Грицына Алексей Петрович

Адсорбция азота и кислорода на цеолитах типа Х, содержащих катионы элементов I и II групп периодической системы : Применительно к процессам адсорбционного разделения воздухаСсорина Юлия Гелиосовна

Разработка процесса разделения изотопов азота методом химобмена в системах на основе тетраоксида диазота с термическим обращением потоковМышлецов, Игорь Анатольевич

Разработка эффективного способа разделения изотопов водорода методом каталитического изотопного обмена водорода с водой на гидрофобных катализаторахКарпов, Михаил Владимирович

Разделение изотопов водорода изотопным обменом водород-вода в мембранных устройствах с твердым полимерным электролитомМорозов, Алексей Валентинович

Использование синтетических цеолитов для криоадсорбции и разделения изотопов водородаАлексеев Иван Александрович

Разделение изотопов азота в системах аммиак - растворы солей аммония при повышенной температуреТюпина Екатерина Александровна

Совершенствование процесса разделения изотопов водорода методом изотопного обмена в системе вода-водородФедорченко Олег Анатольевич