- 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
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | - Центрифугирование (250 м/с)
| | | | - Центрифугирование (600 м/с)
| | | | | | | | | - 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 - Схема устройства для разделения изотопов методом газовой диффузии
- 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
Газодиффузионное разделение изотопов - Газодиффузионный завод для производства 235U в Ок-Ридже (США)
Противоточная масс-диффузия - Схема устройства для разделения изотопов методом противопоточной масс-диффузии
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.
- Максимальная теоретическая разделительная мощность центрифуги определяется известной формулой Дирака
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
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
- 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 !
Достарыңызбен бөлісу: |
