Гелий изотопов разделение

Методы низкотемпературной ректификации (см. разд. 5.3.1) обычно применяют для разделения смесей изотопов Н—О, В— В, —а также изотопов инертных газов — гелия, неона и аргона. [c.222]

Экспериментально эффект изотопического фазового разделения был открыт Д. Эдвардсом, А. Мак-Уиллиамсом и Дж. Даунтом [76] в твёрдых растворах гелия Не- Не при температурах ниже 0,38 К. Авторы, исследуя низкотемпературную теплоёмкость растворов, наблюдали резкий скачок в теплоёмкости при определённой температуре, зависящей от концентрации примесного изотопа (рис. 12.1.4). Большая величина теплоёмкости означает, что в системе происходит некий процесс упорядочения. Такая аномалия может быть результатом либо фазового перехода типа порядок-беспорядок (как это имеет место в некоторых сплавах), либо разделения твёрдого тела на две фазы. Авторы элегантно доказали, что в системе происходит именно фазовое разделение. Для этого были проведены измерения на образце, содержавшем 82% Не, при давлении около 30 атм. Это давление ниже, чем давление отвердевания чистого Не при Т < 0,1 К. Следовательно, если в смеси происходит фазовое разделение, то области, обогащённые гелием-3, должны плавиться при температурах ниже Тр , что и наблюдалось экспериментально — соответствующая аномалия отмечена на рис. 12.1.4. Сплошными линиями показаны теоретические данные, полученные в рамках термодинамической теории регулярных растворов. Согласие теории с экспериментом оказалось удивительно хорошим. Уместно отметить, что характерное время разделения меняется от десятка секунд до нескольких часов в зависимости от давления, температуры, размеров образца, примесей и дефектов решётки, термической предыстории образца разделённые фазы представляют собой кластеры с размерами около 1 мкм. Открытие изотопического фазового разделения в твёрдом гелии стимулировало большое количество экспериментальных и теоретических работ в этом направлении (см., например, обзоры [2,77], статью [78] и ссылки в ней), которые продолжаются по сей день [79, 80. [c.71]

Эффект, получаемый вследствие различия в свойствах изотопов, обычно мал (за исключением изотопов водорода и гелия) поэтому коэффициент- разделения а имеет значение, близкое к единице. [c.77]

До сих пор большинство экспериментов с вращающейся плазмой было выполнено в разрядах прн средних и низких начальных давлениях рабочего газа 1—25 и 10" —10 мбар (1 бар = = 10" Па). Эксперименты прн средних давлениях (см. разд. 7.2) выполнялись на водороде [7.10], гелии, аргоне, криптоне [7.11, 7.12] и неоне [7.13] при низких — на аргоне (см, 7,3), Разделение ио массам, в том числе разделение изотопов, наблюдалось в нескольких экспериментах [7,11—7,16]. [c.278]

Разделение изотопов водорода. Методом газо-адсорбционной хроматографии на молекулярных ситах 5А при температуре жидкого азота была разделена смесь, состоящая из Ва, НО и Нг [76]. На этом типе цеолита возможно даже препаративно выделять дейтерий из смеси с водородом [77]. На цеолитах могут быть разделены смеси изотопов водорода, содержащие и тритий [78, 79]. Авторам работы [79] удалось разделить шестикомпонентную смесь изомеров Нг, НВ, НТ, ОТ, Тг на цеолитах типа,4А, подвергнутых глубокой активации в вакууме при 450° С при низкой скорости газа-носителя гелия и температуре колонки —160° С. На цеолитах 5А и 13Х при температуре жидкого азота были разделены смеси орто- и пара-водорода [78, 80]. Однако, если эти цеолиты содержат примеси железа, полного разделения этой смеси нельзя добиться, так как имеет место взаимное превращение этих модификаций [80, 81]. [c.232]

Водород—газ с молекулами минимальных размеров и очень низкой температурой кипения, вымывается пр.ч разделении первым, поскольку он адсорбируется слабее других газов. Отделить водород от других газов, кроме его изотопов, нетрудно. Смесь водород—дейтерий была разделена на палладиевой черни, нанесенной на асбест на колонке длиной 44 сж и диаметром 8 мм. На такой же набивке была разделена смесь трития, дейтерия и водорода. Муре и Уорд разделили смесь водород—дейтерий при температуре жидкого азота на колонке длиной 120 см, наполненной алюмогелем. В качестве газа-носителя необходимо применять гелий. Вместо алюмогеля можно использовать молекулярные сита 5 Л. [c.114]

Для бинарной смеси гексафторидов изотопов урана максимальная скорость потока будет ниже 100 м/с, и изотопная разность градиентов концентраций будет очень малой, однако если в качестве газа-носителя использовать водород или гелий, скорость звука в которых больше 1000 м/с, то эффект разделения существенно возрастёт. Таким образом, в зоне разворота потока у наружного края, как и у стенки ротора центрифуги, образуется обогащение по урану в целом по отношению к водороду или гелию и обогащение ураном-238 по отношению к урану-235. [c.195]

Основные результаты экспериментальных исследований разделительных процессов в импульсных плазменных центрифугах с частично ионизованной плазмой сводятся к следующему. Наблюдаются изотопические разделительные эффекты, качественно описываемые центробежным механизмом. Они сопровождаются значительными радиальными градиентами плотности при скоростях вращения плазмы порядка нескольких километров в секунду (2-10 10 м/с). Разделительный эффект быстро возрастает при уменьшении массы разделяемых изотопов так, что коэффициент разделения для изотопов гелия и водорода может достигать 5 -ь 10, в то время как для смеси изотопов ксенона Хе- Хе он составлял величину порядка 1,2. [c.329]

Измеренный коэффициент обогащения изотопной смеси Хе- Хе составил около 20%, что неплохо согласовывалось с теоретическими оценками с учётом экспериментальных данных для скорости вращения газа. Ряд экспериментов был проведён на парах лития [24]. Чтобы избежать конденсации паров на стенках камеры, разряд инициировался на смеси Не-Хе или гелии, а затем литиевый пар подавался из испарителя через катодное отверстие. Оптические измерения показали, что скорость вращения атомов лития достигает (5 -ь 6) 10 м/с. Разряд характеризовался сильным радиальным градиентом давления, однако достичь однородного распределения давления вдоль оси разрядной камеры не удалось. Коэффициент разделения изотопов в смеси изменялся в диапазоне а = 1,2 -ь 1,4. [c.333]

Элемент 97 был получен в субмикроколичествах путем облучения изотопа америция Ат (500 лет) ионами гелия с энергией 35 Мэз при помощи 60-дюймового циклотрона в Беркли, очевидно, по реакции типа а, п или а, 2 . Элемент 97 был отделен от вещества мишени (америция) и других продуктов реакции химическими методами, с. применением методов соосаждения и ионообменной адсорбции. При выборе тех или иных операций разделения исходили из предполагаемых химических свойств этого элемента, для которого, в соответствии с его положением в группе переходных тяжелых элементов или актинидов , можно было бы ожидать устойчивых соединений со степенями окисления - -3 и -1-4. [c.189]

Своеобразным является метод разделения изотопов гелия ( Не и Не), основанный на интересных свойствах жидкого гелия при низких температурах. При охлаждении до 2,19° К жидкий гелий переходит в особое состояние (гелий И), в котором он, как это открыл П. Л. Капица, обладает весьма малой вязкостью (сверхтекучестью). Согласно Л. Д. Ландау, гелий II может быть формально представлен в виде смеси двух жидкостей — нормальной и сверхтекучей. При течении они не обмениваются энергией, т. е. как бы образуют два независимых потока, движущихся один относительно другого без трения. Если нагреть один конец столба жидкого гелия II, то нормальный и сверхтекучий компоненты диффундируют в противоположных направлениях. Так как Не (как и всякая примесь к Не) не входит в состав сверхтекучего компонента, то он будет переноситься в направлении тока нормальной составляющей, которая течет от более высокой к более [c.29]

Благородные газы. В табл. 11.1 приведены также отношения давлений паров а,, для благородных газов — гелия, неона, аргона и ксенона. Значения очень велики для гелия, невысоки для неона, мало отличаются от единицы для аргона и равны единице для ксенона. Эти данные иллюстрируют общее правило дистилляция может служить приемлемым методом лишь для разделения изотопов наиболее легких элементов она неэффективна при молекулярных весах, значительно превышающих 20. [c.409]

Явление Т. было открыто еще в середине 19 в., но лишь в последние годы Т. нашла практич. применение для разделения изотопов легких и тяжелых элементов. Термодиффузионными методами достигнуто четкое ра.зделение изотопов углерода, азота, кислорода, хлора, неона, криптона и урана, а также частичное— водорода, гелия и др. [c.51]

Основное значение термической диффузии состоит, вероятно, в разделении смесей ценных газов в небольших масштабах, когда коэфициент разделения благоприятен сравнительно с другими методами. Она широко применяется для разделения изотопов в малых масштабах и для отделения неона от гелия. В установках небольшого масштаба низкая производительность и высокий расход энергии на колонну не являются серьезными недостатками. [c.54]

За исключением этих различий, области применения двух типов диффузий в основном совпадают. Оба метода пригодны для разделения изотопов в больших масштабах и, возможно, также для полного выделения водорода или гелия в больших масштабах. [c.61]

Все приведенные выше исследования касались разделения га-Нз, о-Нз, HD и Dg без радиоактивных изотопов водорода в смеси. Смит и Картер [25] впервые сообщили о разделении Hg, ТН и Tg в газовой смеси, содержащей 1% трития, на колонке с цеолитом при —160°С с гелием в качестве газа-носителя. Затем они распространили этот анализ на смеси, содержащие примеси трития (до 10 моля) при 77°К [26, 27]. Недавно этими же авторами сообщалось о разделении и количественном анализе (с несколько измененной техникой) смеси изотопов и изомеров водорода, в которой изомеры трития находятся в виде примесей [27] (рис. 73). Исследовалось также изменение степени изотопного разделения с различными газами-носителями, адсорбентами и условиями активации. В качестве детектирующей системы использовалась проточная ионизационная камера, соединенная последовательно с катарометром на термисторах [27]. [c.144]

Роль теплообмена в современной технике сильно возросла, и нередки случаи, когда именно теплообмен становится тем узким местом , которое препятствует успешному решению поставленных задач. Непрерывное наращивание мощностей энергосилового оборудования (паровых и газовых турбин, турбогенераторов, котельных установок), авиационных двигателей, печей, быстрое развитие и рост производительности криогенных установок (в первую очередь для разделения воздуха, извлечения гелия из природных газов, сжижения больших количеств водорода и получения его изотопов) выдвинули новые требования к теплообменным аппаратам. [c.5]

Реакция осуществляется в обычных урановых реакторах с последующим разделением трития и гелия . Изотоп предложено использовать также для получения 6Ь1Н, применяемого в качестве экранирующего средства для задержки быстрых нейтронов. [c.17]

В работе Б. П. Есельсона и Б. Г. Лазарева [77] разделение изотопов гелия было значительно усовершенствовано и достигнуты успехи, далеко превосходящие полученные ранее результаты. Для начального концентрирования применено видоизменение описанного выше метода, основанного на термомеханическом эффекте. Этим путем было достигнуто обогащение природного гелия изотопом Не в 200 раз при производительности до 2 л концентрата за одну операцию. Вторичное его концентрирование в таком же приборе меньших размеров дало обогащение еще в 12 раз. В следующих опытах двукратное разделение дало 4,3 л гелия с содержанием 0,01% Не (обогащение в 2000 раз) за семь дней. [c.108]

В работах Б. Н. Есельсона и Б. Г. Лазарева [288] разделение изотопов гелия было значительно усовершенствовано и достигнуты успехи, далеко Iпревосходящие полученные ранее результаты. Для начального концентрирования применено видоизменение описанного выше метода, основанного на термо механическом эффекте. Этих путем было достигнуто обогащение природного гелия изотопом Не в 200 раз при производительности до 2 л [c.103]

При обогащении стабильных изотопов методом ректификации в качестве сырья используют, главным образом, газы лишь дейтерий и 0 получают из воды. Соотношения давлений паров для подобных смесей изотопов указаны в табл. 35. Разделение всех смесей, за исключением соединения бора ВС1з, требует, разумеется, значительных затрат на охлаждение. Кроме того, для достижения обычной степени разделения смесей изотопов за исключением изотопов гелия и водорода требуется более 500 теоретический ступеней разделения. Кун с сотр. [43], применив большое число теоретических ступеней разделения, определил относительную летучесть для соединений изотопов с температурами кипения 80 °С. [c.221]

Для разделения водорода и дейтерия, а также изотопов инертных газов — гелия, неона и аргона — до настоящего врелшни применяют метод низкотемпературной ректификации (см. главу. 5.31). Используя некоторое различие в упругостях паров сж1г-/кенных газов, посредством низкотемпературной ректификации можно получить значительное обогащение. В табл. 41 приведены [c.247]

В настоящее время для получения стабильных изотопов иопользуют методы дистилляции, химического (изотопного) обмена, тёрмодиффузии, центрифугирования, массндиффузии, газовой хроматографии, ионного обмена и др. При помощи электромагнитного. разделения (масс-спектрометрии) можно получить в небольших количествах все стабильные изотопы, в том числе изотопы водорода, гелия, неола, ксенона. [c.76]

Методы разделения изотопов редких газов описаны в литературе ни же. приводится описок работ, йоавящвиных разделению изотопов гелия разделению изотопов нео-.ндзэ, 40,42-44. разделению изотопов аргона -разделению изотопов криптона - - разделению изотопов ксе- [c.298]

Методы разделения изотопов редких газов описаны в литературе нирке приводится список работ, Поовя1цейных разделению изотопов гелия разделению изотопо-в нес-на39. 0. разделению изотопов аргона разделению [c.296]

В лаборатории разделение изотопов в газовой фазе обычно сопровождается установлением температурного градиента [18071. У одного компонента имеется тенденция концентрироваться в холодной области, у другого — Б горячей [329, 5881. Обычно тяжелые компоненты концентрируются на холодном конце, но это зависит не только от молекулярного веса, но и от сил отталкивания между молекулами поэтому в некоторых случаях разделение обратно изменению температуры или концентрации. Изящный метод разделения изотопов, основанный на термической диффузии, впервые был использован Клузиусом и Диккелем [355 . Смесь изотопов вводилась в кольцевое пространство между длинными вертикальными коаксиальными трубками (вместо внутренней трубки может быть использована проволока). Если внутренняя трубка нагревается, а наружная охлаждается, то разделение происходит по двум следующим причинам. Во-первых, термическая диффузия обусловливает повышенную концентрацию одного из изотопов (обычно тяжелого) на холодной стенке и, во-вторых, вследствие термической конвекции поток холодного газа движется вниз к наружной стенке, а вверх по направлению к внутренней стенке кольцевого пространства движется поток горячего газа. Следовательно, имеется тенденция одного из изотопов перейти в поток, движущийся вниз. Процесс аналогичен каскадному, описанному выще, за исключением того, что дискретное число ступеней заменено непрерывными противоположно направленными потоками. Этим методом были приготовлены очень чистые образцы многих изотопов. Преимущество метода состоит в том, что время пребывания обогащенного материала в установке очень мало, и поэтому метод удобен для концентрирования редких изотопов. Возможности метода иллюстрируются выделением 100 сж Не с концентрацией от 50 до 80%, проведенном Боурингом и Девисом [251], использовавшими в качестве сырья гелий, содержащий 10 % легкого изотопа. [c.459]

Газовая хроматография обеспечивает уникальные возможности определения изотопов и спиновых изомеров водорода. Так, для разделения Иг, НО и Вг могут быть использованы молекулярное сито 5А при температуре жидкого азота, активный оксид алюминия, адсорбент, содержащий оксид алюминия и СГ2О3 или оксид алюминия и РегОз. Газами-носителями служат гелий и неон. [c.222]

Изотопы и изомеры водорода. Одним из преимуществ газовой хроматографии является возможность определения наиболее легких из встречающихся в природе веществ — изотопов и спиновых изомеров водорода. Смесь из Н2, HD и D2 разделяли на колонке с активированной окисью алюминия (адсорбент обрабатывали [12] раствором Fe l3 в соляной кислоте, нагревали и нейтрализовали гидроокисью аммония, либо активировали [13] при 450 °С в течение недели в потоке гелия при —196 °С). Глюкауф и Кит [14, 15] для разделения водорода и дейтерия, а также водорода, дейтерия и трития использовали колонку длиной 44 см с нанесенной на асбест палладиевой чернью. Имеются и другие работы, посвященные разделению изотопов водорода на колонках с молекулярными ситами и окисью алюминия при низких температурах [11, 16—19]. Разделение смеся дейтероводорода и спиновых изомеров водорода и дейтерия осуществили Монке и Зафферт [20]. Они использовали стеклянную капиллярную колонку с внутренним диаметром 0,27 мм, которую обрабатывали водным раствором аммиака и кондиционировали при 170 °С в течение 70 ч. Длина колонки 80 м, температура разделения —196 °С, расход газа-носителя (неона) 2 мл/мин, детектор — микрокатаро-метр. Полученная хроматограмма приведена на рис. VI, . Аналогичную смесь разделяли на колонке со стеклянными микросферами [21]. [c.229]

С помощью тер.модиффузионного метода удалось разделить изотопы урана, хлора, неона и криптона, углерода, азота и кислорода и осуществить частичное разделение водорода, гелия и др. Процесс разделения изотопов указанным методом характеризуется низкой производительностью. [c.612]

В 80-е годы появились первые качественные капиллярные колонки типа PLOT, в которых на внутреннюю поверхность капилляра наносили не НЖФ (см. выше), а тонкий (5—50 мкм) слой адсорбента (активный уголь, силикагель, оксид алюминия) или пористого полимерного сорбента (например, Пораплот Q). На таких колонках стало возможным разделение смесей практически любых газов постоянные и благородные газы (кислород, азот, диоксид углерода, водород, монооксид углерода, гелий, неон, аргон и др.), изотопы водорода, газообразные и низкокипящие углеводороды (от метана до бутана), смеси газообразных [c.22]

В весьма совершенной форме разделение изотопов было осуществлено Б. Г. Лазаревым и Б. Н. Есельсоном, которым удалось обогатить гелий легким изотопом в З-Ю раз, доведя его концентрацию до 1,5% против нормальной в 0,5 10 %. [c.30]

Для ясности термины 1-, р- и -излучение будут относиться к излучениям, испускаемым радиоактивными ядрами, а подобные излучения, полученные другими методами, будут называться соответственно ускоренными ядрами гелия, ускоренными электронами и рентгеновским (или электромагнитным) излучением. Такое разделение излучений от радиоактивных изотопов и искусственных источников в дальнейшем будет иметь определенный смысл, особенно в случае Э-частиц и f-квaнтoв, поскольку их распределение по энергиям у радиоактивных изотопов и соответствующих искус -ственных источников значительно различается. [c.7]

Как показано в работе [57], влиянием неидеальности жидкой фазы на коэффициент разделения можно пренебречь во всех случаях, кроме смесей изотопов гелия и водорода. При нормальных температурах кипения соответствующая поправка к величине (а — )/o (уменьшение ее) составляет 7,2% для системы Нг — НВ, 1,5% для смесей Н2О — НВО, 0,2% для И 201 Нз01 . [c.10]

Простейший струйный сепаратор, предложенный ранее Беккером [44] для разделения изотопов, основан на различии моментов инерции молекул разной массы. Схема сепаратора показана на рис. 84, а. Легкий газ-носитель - гелий или водород, содержащий пары органического соединения, истекает через узкое сопло диаметром около 0,1 мм в камеру, из которой газ непрерывно откачивается вакуум-насосом. Точно против выходного отверстия сопла, на расстоянии 0,1—0,3 мм от него, имеется выходное отверстие, диаметром 0,2—0,3 мм, через которое газ покидает сепаратор. Благодаря тому, что более тяжелые молекулы обладают большей инерцией и не столь легко изменяют направление своего движения, они преимущественно попадают в выходное отверстие и направляются в масс-спектрометр. Легкие молекулы газа-носителя успевают покипуть струю и удаляются вакуум-насосом. Одна из реально используемых моделей такого сепаратора, выполненная целиком из стекла, показана на рис. 84, б. [c.182]

Преимуществом таких колонн является их конструктивная простота. Именно с помощью такого типа колонн в 1938 г. К. Клу-зиусу и Г. Диккелю [72] впервые удалось применить принцип противотока к термодиффузионному разделению смесей водорода и углекислого газа, гелия и брома для концентрирования кислорода в воздухе, тяжелого изотопа N6 в обычном неоне, изотопа С1 в хлористом водороде. В последующих опытах [2, 3], используя систему колонн общей длиной около 36 м, авторы достигли очень хорошего разделения Н С] и Н С1 друг от друга в обычном хлористом водороде (в верху колонны — 96% Н С1, в низу колонны — 99,4% Н С1). Полученная в их опытах величина фактора разделения ( 4000) позволила оценить значение [c.297]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология