Методы разделения изотопов



Дата19.11.2016
өлшемі15,6 Kb.

Методы разделения изотопов

  • И.В.Курчатов
  • А.И.Алиханов
  • И.К.Кикоин
  • Ю.Б.Харитон
  • Л.А.Арцимович
  • К.И.Щелкин
  • И.В. Курчатов создание уран-графитового реактора и выделение плутония;
  • А.И. Алиханов постройка реактора на тяжелой воде;
  • И.К. Кикоин практическая разработка разделения изотопов урана газодиффузией;
  • Л.А. Арцимович разделение изотопов под действием магнитных полей;
  • Ю.Б. Харитон и К.И. Щелкин разработка конструкции урановой и плутониевой
  • бомб.
  • Первое испытание атомной бомбы в США

Основные используемые методы разделения изотопов

  • Электромагнитное разделение
  • Газовая диффузия
  • Жидкостная термодиффузия
  • Газовое центрифугирование
  • Аэродинамическая сепарация
  • AVLIS (испарение с использованием лазера)
  • Химическое обогащение
  • Дистилляция
  • Электролиз

Эффективности различных методов разделения

  • Метод разделения
  • H/D
  • C-12/13
  • U-235/238
  • Химическое обогащение
  • 1.2-3
  • 1.02
  • 1.0015
  • Дистилляция
  • 1.05-1.6
  • 1.01
  • -
  • Газовая диффузия
  • 1.2
  • 1.03
  • 1.00429
  • Центрифугирование (250 м/с)
  • 1.01
  • 1.01
  • 1.026
  • Центрифугирование (600 м/с)
  • -
  • -
  • 1.233
  • Электролиз
  • 7
  • -
  • -

Электромагнитное разделение изотопов

  • Завод для электромагнитного разделения в Ок-Ридже (США)

Электромагнитное разделение изотопов

  • Схематическое изображение электромагнитного разделительного устройства;
  • точки показывают направление магнитного поля, перпендикулярное плоскости рисунка

Газодиффузионное разделение изотопов

  • Впервые диффузию через пористые перегородки как инструмент разделения смеси газов предложил использовать Густав Герц - племянник Генриха Герца, в честь которого названа единица частоты
  • Схема термодиффузионной разделительной колонки
  • где
  • .

Газодиффузионное разделение изотопов

  • Газодиффузионный завод для производства 235U в Ок-Ридже (США)

Противоточная масс-диффузия

Противоточная масс-диффузия

  • Разделительная установка, работающая на противопоточной масс-диффузии

Принцип каскада

  • Схема отдельной ступени диффузионного разделения с локальной рециркуляцией части гексафторида урана;
  • в центре – схема каскада стадий;
  • правый нижний угол – подписи авторов: Фукс, Пайерлс, Саймон. По закону авторы патента США, положа руку на Библию, должны клясться, что в нем не содержится «заведомо ложная информация». За один проход диффузионной камеры обогащенный поток может в лучшем случае содержать целевого урана 235 всего в 1.004 раз больше, чем обедненный. В природном уране этого изотопы 0,72 % , чтобы довести его содержание до 95%, т.е. до оружейных кондиций, на обогатительном заводе сырье пропускают через громадную систему, или каскад диффузионных машин.

Газовое центрифугирование

  • Схема разделительной газовой центрифуги
  • Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе.
  • Типичные линейные скорости вращающихся роторов 250-350 м/с, в усовершенствованных центрифугах до 600 м/с.

Газовое центрифугирование

  • Внешний вид центрифуги фирмы URENCO

Газовое центрифугирование

  • Внешний вид каскада разделительных центрифуг

Аэродинамическая сепарация

  • Метод разрабатывался Центром научных исследований в Карлсруэ совместно с фирмой «Штеаг» (ФРГ). В 1975 г. фирмы «Нуклебрас» (Бразилия) и «Интератом» (ФРГ) объединили свои усилия. Первоначальная цель их деятельности состояла в конструировании демонстрационного разделительного завода (Бразилия)
  • Метод является основой промышленной разделительной системы, так называемый UCOR-метод, разработанный в ЮАР в обстановке секретности, является газодинамическим методом, используемым в режиме с большой молярной концентрацией водорода. Авторами он был назван методом усовершенствованной вихревой трубы

Химический изотопный обмен

  • Схема противоточной колонны с обращением потока
  • Т = 299,5  = 1,050
  • = 1,004 – 1,007
  • = 1,012
  • = 1,0257

Метод дистилляции

  • Схема ректификационной колонны
  • Ректификация воды – сложный массообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами – насадками или тарелками. В процессе ректификации воды происходит непрерывный обмен между движущимся относительно друг друга молекул жидкой и паровой фазы. При этом жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза - более низкокипящим – тяжёлой водой и другими тяжёлыми изотопами трития 3Н и кислорода 18О.

Метод дистилляции

  • Вид промышленной ректификационной колонны

Метод дистилляции

  • Общий вид батареи колонн ректификации для разделения молекул воды на “лёгкие” и ”тяжёлые”

Оптические (лазерные методы разделения

  • Слева: Схема изотопически-селективной двухступенчатой фотодиссоциации молекул аммиака. Селективно возбужденные ИК лазерным излучением молекулы диссоциируются УФ излучением. Справа: результаты по лазерному разделению изотопов азота. Масс-спектры N2 при: (а) неселективной фотодиссоциации смеси 14NH3+15NH3 (соотношение 1:1) и (б) селективной (по 15NH3) двухступенчатой фотодиссоциации смеси. Заштрихованные линии соответствуют масс-спектрам смеси до облучения (фоновые линии)
  • Наблюдение изотопической селективности ИК МФ диссоциации молекул: хемилюминесценция радикала ВО* при облучении СО2-лазером смеси 10BCl3 и 11BCl3 в присутствии кислорода. Вверху приведены модельные спектры радикалов 10ВО и 11ВО в отдельности

Оптические (лазерные методы разделения

  • Установка «Фотон» для разделения изотопов ртути фотохимическим методом

Оптические (лазерные методы разделения

  • Блок-схема одного из модулей завода по лазерному разделению изотопов углерода. Модуль состоит из импульсно-периодического СО2-лазера (средняя мощность – до 1,8 кВт); разделительного реактора; блока выделения обогащенного продукта; блока конверсии последнего в конечный продукт –13СО2

Оптические (лазерные методы разделения

  • Лазерный участок завода по производству изотопов углерода

Оптические (лазерные методы разделения

  • Функциональная схема лазерного комплекса для разделения изотопов свинца

Оптические (лазерные методы разделения

  • Спектр поглощения Zn на переходе 4s2 1S0 → 4p3P01:
  • 1 — эксперимент; 2 — расчет;
  • 3, 4, 5 — расчет для изотопов 64Zn, 66Zn, 68Zn соответственно

Благодарю за внимание !


Каталог: files
files -> Бастауыш білім беру деңгейінің ОҚу пәндері бойынша үлгілік тақырыптық жоспарлары
files -> Астрономия Мазмұны
files -> Қазақстан тарихы 5 сынып. 2013-2014 оқу жылы
files -> Расул гамзатов
files -> Жамбыл атындағы республикалық жасөспірімдер кітапханасы Қазақстан ақын – жазушылары ХХ ғасырда
files -> «№ мектеп-лицей» мемлекеттік мекемесі Күнтізбелік- тақырыптық жоспар
files -> Ермұхан Бекмахановқа Сыздайды жаным, мұздайды қаным, жан аға!
files -> Жамбыл атындағы республикалық жасөспірімдер кітапханасы Қазақстан ақын – жазушылары ХХ ғасырда
files -> Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі, жергілікті атқарушы органдар көрсететін білім және ғылым саласындағы мемлекеттік қызмет стандарттарын бекіту туралы


Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет