ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение изотопов из "Радиохимия" Для разделения изотопов может применяться ряд методов газовая диффузия, термодиффузия, фракционная перегонка, химический обмен, центрифугирование, электролиз, электромиграция, электромагнитная сепарация и др. Из перечисленных методов только газовая диффузия и электромагнитная сепарация применяются для разделения изотопов урана. Остальные методы используются лишь для разделения легких изотопов водорода, лития, бора,.азота, кислорода и т. п. [c.446] В большинстве этих методов процесс разделения характеризуется коэффициентом разделения. [c.446] Коэффициент разделения а,— величина, характеризующая обо-гащение бинарной смеси одним из компонентов после одной ступени разделения. [c.446] Таким образом, полнота разделения имеет степенную зависимость от числа ступеней процесса. [c.447] Рассмотрим на примере разделения изотопов урана использование формул (16.5) и (16.6). [c.448] В реальном процессе а не бывает равным равновесной величине, а всегда несколько выше, что увеличивает эффективность разделения. [c.449] Диффузия в потоке паров. Диффузия в потоке паров является вариантом газовой диффузии. В этом случае происходит диффузия легкого и тяжелого изотопов с различной скоростью через поток паров, разделяющих два пространства. На рис. 16.3 изображена схема прибора для разделения. Пары ртути поступают из трубки В в трубку С, а через трубку А входит разделяемая смесь газов. Легкий изотоп концентрируется в парах ртути и уносится вместе с ними в предыдущую ячейку разделения, а тяжелый изотоп — через трубку D в следующую ячейку. [c.449] Термодиффузия. Термодиффузионный метод основан на изменении состава газовой смеси в результате диффузии под влиянием градиента температур. В холодной части сосуда концентрируется более тяжелый, а в горячей — более легкий изотоп. [c.449] Разделение осуществля ется в колонке, центром которой служит нагретая нить, а стенки охлаждаются. Если колонка расположена вертикально, то более тяжелый изотоп под влиянием термбдиффу-зии концентрируется у холодных стенок и конвекционным током опускается вниз, а легкий — у нагретой нити и поднимается кверху. Таким образом можно делить изотопы в газовой и жидкой фазе. [c.449] Фракционная перегонка. Фракционная перегонка основана на различии в давлении пара соединений, содержащих различные изотопы. Пары содержат повышенное количество более летучего (легкого) компонента, а жидкость обогащается тяжелым изотопом. В дистилляционной колонке пар проходит снизу вверх навстречу конденсирующейся жидкости и по мере подъема обогащается легким изотопом. [c.450] оМ и Р2 = Р2.о(1 -Л ) где р1,о и р2,о — давление пара чистых изотопных молекул. [c.450] Определение значений и рг,о не всегда возможно, поэтому для определения ос используют формулу Релея. [c.450] Предельное обогащение, которое достигается этим путем, равно а, так как при N N0 = а получается Уа = схэ, т. е. состав пара и поступающей жидкости будут одинаковыми. [c.451] На принципе перегонки с постоянным уровнем может быть построена фракционная колонка. Схема ее двух ступеней представлена на рис. 16.4, а схемы колонок для получения тяжелой и легкой фракции на рис. 16.5 и 16.6. В колонке пар движется навстречу конденсирующейся жидкости, при этом в стационарном режиме колонки, который устанавливается в ней через определенный промежуток времени, состав жидкости и пара на каждой ступени каскада определенны и от одной ступени к- другой происходит обогащение в а раз. [c.451] Вместо конструкции колонки, состоящей из отдельных ступеней, она может заполняться сплошь материалом, на котором происходит конденсация пара. При этом число теоретических тарелок и длину колонки, отвечающей одной теоретической тарелке, можно вычислить тем же способом из уравнений (16.5) или (16.6). [c.452] Химический обмен. Этот метод основан на обмене изотопами в двух соединениях, находящихся в разных фазах. [c.452] По мере движения вверх ЫОа, обогащенная переносится термодиффузией к холодным стенкам и попадает в нисходящий поток. N0 у холодной стенки снова рекомбинирует с кислородом и переходит в N02. [c.453] АМ — разность масс разделяемых молекул. [c.453] Электролиз. Метод основан на различии в скоростях электролитического разложения изотопных молекул и применяется для получения тяжелой воды, для которой коэффициент разделения в зависимости от условий разделения меняется в интервале от 3 до 10. Для разделения других изотопов этот способ мало пригоден вследствие небольших величин а. [c.453] При электролизе воды легче разлагается легкая вода, вследствие чего остаток обогащается дейтерием. Процесс может проводиться подобно перегонке в колонке с постоянным уровнем. В электролизер непрерывно подается свежая вода, концентрат переходит в следующий электролизер, а продукты разложения сжигаются и подаются в предыдущий электролизер (рис. 16.7). [c.453] Вернуться к основной статье