Verfahren zur Anreicherung von Gasen mittels der massenabhängigen Kompressionsverhältnisse und Saugleistungen von Turbomolekularpumpen

Die Trennung von Gasen zur An-/Abreicherung und Isotopengewinnung ist mittels verschiedener chemischer und physikalischer Verfahren möglich. Im Stand der Technik werden unter anderem Verfahren mittels Gleichgewichtsunterschiede in der chemischen Stoffbildung, Zentrifugentrennverfahren, Diffusion oder Gefrierverfahren eingesetzt. Ein Trennverfahren muss gleichzeitig einen hohen Durchsatz, ein ausreichendes Trennverhältnis und geringe Verfahrenskosten aufweisen. Die Erfindung stellt ein physikalisches Verfahren zur Trennung von Gasen über die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit der Gasteilchen dar. Durch die Verwendung insbesondere von Bauteilen aus dem Stand der Vakuumtechnik ermöglicht das Verfahren hohe und skalierbare Durchsatzraten bei geringem Energie- und Stoffbedarf und damit eine Effizienzsteigerung im Vergleich zum Stand der Technik. Das Verfahren ermöglicht über die atom- beziehungsweise molekülmassenabhängigen Kompressionsverhältnisse und Saugleistungen von Turbomolekularpumpen Gase voneinander zu trennen. Aufgrund der Massen ergeben sich unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten der Teilchen im Gas. Durch die passende Blattgeschwindigkeit und Konstruktionsweise einer Turbomolekularpumpe können im Vakuum unteschiedliche Kompression und Saugleistung für unteschiedliche Teilchengeschwindigkeiten, also Massen, erreicht werden. Es ergibt sich somit eine Anreicherung zwischen Saugseite und Abgasseite der Turbomolekularpumpe in der Form, dass schwerere Gase auf der Abgasseite und leichtere Gase auf der Saugseite angereichert werden. Um den Durchsatz und die Trennverhältnisse zu optimieren muss die Pumpe an die Massen der zu trennenden Gase angepasst werden. Das Verfahren kann insbesondere zur Anreicherung von Deuterium aus natürlichem Wasserstoffgas oder zur Reinigung von Gasprodukten verwendet werden. Hierbei können gemäß dem Stand der Technik der Turbomolekularpumpen Anreicherungsverhältnisse von 100:1 (Wasserstoff und Deuterium) bis zu 106:1 (Wasserstoff und Gase schwerer Helium) erreicht werden.