Изотопов разделение фотохимическое

ИЗОТОПОВ РАЗДЕЛЕНИЕ. Существуют две группы методов И. р, К первой относятся электромагнитный и фотохимический, позволяющие выделить в чистом виде к.-л. изотоп из смеси путем одной операции, ко второй — ряд методов, в к-рых единичную операцию повторяют многократно. [c.214]

Потребность в дополнительных мощностях по разделению изотопов урана и совершенствование лазеров стимулируют детальный пересмотр всех методов разделения изотопов, включая фотохимические процессы. Обсуждение технико-экономических показателей новой лазерной технологии должно производиться с позиций хорошо известных достижений методов газовой диффузии и центрифугирования [6.12]. Эти процессы и нх характеристики обсуждались в этой книге ранее. Можно назвать четыре важнейших положения, сочетание которых в одном процессе необходимо для обеспечения его экономической приемлемости [c.255]

В России также в течение ряда лет разрабатываются технологии получения изотопов ртути фотохимическим методом и созданы автоматические установки ФОТОН и ФОТОН-М [26, 27], предназначенные для получения изотопов ртути в значительных количествах. Основой процесса, применяемого в этих экспериментах, является фотохимическая реакция возбуждённых атомов ртути с кислородом в присутствии бутадиена-1,3. Атомы ртути возбуждаются резонансным излучением лампы низкого давления с Л = 253,7 нм. Эта реакция обладает максимальной селективностью процесса разделения, что особенно важно при обогащении изотопов ртути с перекрывающимися контурами линии 253,7 нм. Кроме того, использование ряда физических и технологических решений позволяет автоматизировать процесс обогащения, вести его круглосуточно с минимальным привлечением обслуживающего персонала [26. [c.490]

Интенсивно изучались, но имели небольшое применение или вообще не использовались другие методы разделения изотопов. Так как соединения, различающиеся изотопным составом, имеют несколько разную длину волны испускаемого и поглощаемого света, представляется возможным разделять изотопы фотохимическими методами. Была показана возможность разделения изотопов ртути фотохимической реакцией паров ртути с воздухом или водяным паром в ртутной лампе. [c.361]

Можно ожидать, что лазеры в качестве источников света найдут широкое применение в промышленном синтезе. Однако необходимые мощные лазеры до сих пор отсутствуют в продаже, и лазерные методики ограничиваются в промышленности избирательным разделением молекул и атомов. Примером такого использования служит фотохимическое разделение изотопов. Лазерное разделение изотопов зависит от сдвигов в спектре оптического поглощения в результате изотопного замещения. [c.286]

Разделение изотопов другими методами. Для разделения изотопов применяются также фракционированная перегонка, химический обмен, центрифугирование, электролиз, миграция ионов в электрическом поле, адсорбция и фотохимическое разделение. [c.613]

Идеология использования селективных фотохимических реакций для разделения изотопов урана восходит, по крайней мере к временам Манхеттенского проекта [6.1]. Ранним направлением работ было исследование возможностей проведения селективных реакций в растворах различных соединений урана при облучении их селективно отфильтрованным солнечным светом. Успех этих исследований был невелик, и они были приостановлены в пользу других методов, таких как электромагнитный, термо- и масс-диф-фузионный, начавших давать положительные результаты. [c.255]

Принципиальные концепции фотохимического разделения изотопов были сформулированы в 50-х годах при проведении многочисленных работ по фотохимическому получению изотопа —. отличного хладоагента для ядерных реакторов [6.2—6.11]. [c.255]

Изобретение лазеров в 1960 г. создало предпосылки для обращения к фотохимии как основе промышленных процессов. Высокая интенсивность, монохроматичность излучения и приемлемая эффективность лазеров явились основой для успешных лабораторных демонстраций химических реакций, инициированных лазерным излучением. В разд. 6.4 показано, что большое число таких химических превращений может быть использовано для разделения изотопов. При этом оказываются действенными как традиционная фотохимическая техника, так и некоторые новые методы, ставшие возможными лишь благодаря использованию лазеров. Раздел 6.3 посвящен применению лазеров для получения атомных ионов. [c.256]

Метод негативного обогащения изотопов ртути. Для получения изотопов ртути с концентрацией свыше 97-98% используется метод негативного обогащения. Сущность метода состоит в том, что светом ртутной лампы облучаются и вступают в фотохимическую реакцию окисления примесные изотопы. Для осуществления негативного обогащения должен использоваться источник света, содержащий ртуть, обеднённую по целевому изотопу. Эффективность процесса разделения в значительной степени определяется отношением доли света, испускаемого примесными изотопами, к доле света в линии поглощения целевого изотопа. Обогащение может считаться эффективным тогда, когда извлечение примесных изотопов из сырья существенно превышает извлечение целевого изотопа. [c.495]

Нет сомнений, что кроме приложений, связанных с разделением изотопов, лазеры в силу своих исключительных свойств могут быть использованы для совершенствования фотохимических процессов в химической промышленности. [c.260]

Имеются указания ца применение фотохимического разделения изотопов. [c.78]

Преимущества фотофизических процессов разделения изотопов с использованием ионизации или диссоциации по сравнению с фотохимическими процессами можно понять из простых качественных соображений, сравни- [c.359]

Эти требования значительно ограничивают число методов, осуществимых в промышленном масштабе на современном уровне лазерной техники. С учётом этих требований рассмотрим применение методов селективной ионизации атомов и диссоциации молекул для разделения различных изотопов. Вне нашего рассмотрения остаются чисто фотохимические методы, основанные на бимолекулярных реакциях возбуждённых атомов и молекул. Прогресс в их развитии, несмотря на полувековую историю, не столь успешен, как прогресс фотофизических методов разделения, основанных на мономолекулярных процессах ионизации и диссоциации. Поэтому мы ограничились включением короткого раздела 8.6 (см. далее) по фотохимическому разделению изотопов Hg обычным светом. [c.362]

Однако, несмотря на впечатляющие результаты, полученные в лабораторных условиях, можно назвать очень мало примеров успешного внедрения фотохимических процессов в промышленных масштабах. Одним из них как раз и является создание промышленной технологии фотохимического разделения изотопов ртути. Успех в этих работах был обусловлен, во-первых, наличием у ртути метастабильных триплетных состояний и, во-вторых, использованием интенсивных источников света с излучением в относительно узких спектральных линиях, совпадающих с линиями поглощения атомов ртути. [c.488]

Фотохимическое разделение. Метод основан на различии действия света определенной частоты на молекулы, содержащие различные изотопы одного и того же элемента. Если, например, из спектра ртутной лампы выделить линию с длиной волны 2537 А, которая отвечает одному из уровней возбуждения изотопа ртути ° Hg, и направить ее на пары естественной смеси изотопов ртути, то будет идти возбуждение лишь атомов Hg, в результате чего только эти атомы будут способны к фотохимическим реакциям, например к окислению. [c.454]

Автор настоящей книги работал в 1962 г. младшим научным сотрудником ВНИИ химической технологи и оказался вовлеченным в это новое направление совершенно случайно, как это часто бывает. Моя трудовая деятельность в области физики, химии и технологии плазмы началась с того, что я был включен в группу физиков, занявшихся плазменной технологией разделения изотопов урана с помощью бегущей электромагнитной волны и плазменной центрифуги. В этой группе я был единственным, имевшим базовое химическое образование (я окончил в 1960 г. химический факультет Ленинградского государственного университета) и возможно поэтому, изучив хрестоматийный материал по свойствам плазмы различных газовых разрядов, обратил внимание на то, чем совершенно пренебрегали физики на радиационно-термическую и фотохимическую неустойчивость объекта разделения — молекул гексафторида урана. По моим расчетам выходило, что в условиях высокочастотных разрядов низкого давления молекулы UFe должны распадаться на молекулы UF5, UF4, UF3, F2 и атомы F кроме того, должны возникать положительно и отрицательно заряженные ионы, так что первоначальная задача разделить изотопы урана в молекулах UFe неизмеримо усложнялась. Однако еще большие осложнения в процессе разделения этих молекул возникали из-за конденсации фрагментов молекул UFe и в объеме. [c.17]

Наличие этой главы в книге объясняется стремлением автора обосновать общую систему реконструкции ядерного топливного цикла па основе новых методов аффинажа и плазменных процессов с включением в него и разделительного уранового производства. В отличие от других глав, построенных преимущественно па основе моих собственных работ, эта глава построена на опубликованных материалах моих коллег из Института молекулярной физики РНЦ Курчатовский институт и зарубежных источниках. Тем не менее следует сказать, что моя работа в области физики, химии и технологии плазмы началась с того, что я был включен в группу физиков, занявшихся плазменной технологией разделения изотопов урана с помощью бегущей электромагнитной волны и плазменной центрифуги. Объектом исследования был газообразный гексафторид урана, в экспериментах по разделению позднее стали использовать смеси гексафторидов урана и вольфрама. В этой группе я был единственным, имевшим базовое химическое образование (я окончил химический факультет Ленинградского государственного университета) возможно, поэтому, изучив хрестоматийный материал по свойствам плазмы различных газовых разрядов, я обратил внимание на то, чем совершенно пренебрегли физики на радиационно-термическую и фотохимическую неустойчивость объекта разделения — молекул гексафторида урана. Но моим расчетам выходило, что в условиях высокочастотных разрядов низкого давления молекулы иГб должны распадаться на молекулы ПРб, иГ4, иГз, Гз и атомы Г кроме того, должны возникать положительно и отрицательно заряженные ионы, так что первоначальная задача разделить изотопы урана в молекулах иГб неизмеримо усложнялась. Еще большие осложнения возникали из-за конденсации фрагментов молекул иГе и в объеме, и на стенках. Эти явления описаны в одном из параграфов следующей главы. Мои попытки минимизировать указанные процессы добавлением фтора в зону разряда позволили несколько уменьшить степень разложения иГб, но не подавить этот процесс даже в статических условиях, пе [c.465]

Разделение изотопов урана с использованием чрезвычайно высо кой селективности на лазерных длинах волн (1974 г.) послужило импульсом для проведения активных исследований по лазерному разделению изотопов. Появился ряд публикаций, сообщающих об успехах разделения самых различных изотопов. Значительное развитие получила и лазерная техника благодаря монохроматичности лазерного излучения и возможности работы с короткими импульсами она стала широко применяться как обязательный инструмент и в исследованиях фотохимических реакций. [c.46]

В 4-м томе серии Современные проблемы физической химии опубликована обзорная статья, освещающая основные этапы развития исследований электрохимической кинетики, состояние работ в этой области науки в СССР и за рубежом. В сборник включены обзорные работы по более узким актуальным проблемам, изучаемым иа химическом факультете МГУ химические реакции при низких температурах, химические методы разделения стабильных изотопов, изучение и при.меиение графитированных саж для газохроматографического разделения молекул, изучение каталитических свойств цеолитов, исследование фазовых превращений при высоких давлениях, вопросы методики расчетов силовых постоянных многоатомных молекул, механизм радиолиза иона перхлората, фотохимические реакции электрофильного и нуклеофильного замещения в ароматических соединениях, состояние и свойства молекул целлюлозы и ее производных в предельно разбавленных растворах, методика измерения диэлектрической проницаемости полярных жидкостей в области сверхвысоких частот электромагнитного поля, методика исследований энергетических характеристик химических реакторов тлеющего разряда. [c.2]

Интересный способ разделения основан на изотопном смещении частот в спектре. По известному фотохимическому закону, атомы и молекулы поглощают лишь те частоты, которые ими испускаются при возбуждении. Если, например, в резонансной линии 2537 A спектра ртутной лампы отделить фильтрами компоненту, отвечающую изотопу Hg , и направить его на пары обыкновенной ртути, то она будет в них поглощаться лишь этим изотопом и лишь с ним может вызывать фотохимические реакции. [c.99]

HgO -Ь Нг. В образовавшейся окиси ртути содержится уже не 10, а 15% изотопа Hg. Тем самым была продемонстрирована принципиальная возможность фотохимического разделения изотопов. [c.545]

ИЗОТ0ПОВ РАЗДЕЛЁНИЕ, выделение одного или неск. изотопов данного элемента из их смеси или обогащение смеси отдельными изотопами. Основано на различиях в св-вах в-в, молекулы к-рых содержат разл. изотопы одного хим. элемента (см. Изотопные эффекты). Существуют две группы методов И. р. К первой группе относят т. наз. абс. методы-электромагнитный и фотохимический, позволяющие выделить в чистом виде к.-л. изотоп из смеси путем однократной операции, ко второй - методы, в к-рых операцию разделения многократно повторяют. [c.199]

Хотя химические свойства молекул, содержащих различные изотопы разделяемого элемента, практически одинаковы, тем не менее возбуждение молекул может привести к заметным изменениям их химических свойств. Существует большое разнообразие схем, пригодных для разделения изотопов урана, основанных на селективном действии лазерного излучения. Использование в фотохимических процессах лазеров принесло с собой новые приемы и методы, которые дополнили обширный экспериментальный и теоретический материал, накопленный при работе с традиционными источниками. Различают два основных направления протекания фотохимических реакций при лазерном воздействии на молекулы. Одно из них — фотодиссоциация, происходящая, если изолированная молекула поглощает достаточное для разрыва химической связи количество лазерной энергии в фотодиссоциации участвует только та молекула, которая поглощает лазерное излучение. Второе направление может быть названо лазерным стимулированием химических реакций с участием двух молекул, когда молекула, поглотившая лазерную энергию, вступает в химические реакции с другими молекулами. Для всех химических процессов характерна конкуренция между равновесным и неравновесным направлениями протекания химический реакций. Поэтому подходящими для разделения нзотопов можно назвать такие процессы, ири которых необратимые химические изменения наступали бы с возможно большей скоростью. [c.267]

Фотохимические методы развиваются преимущественно с ориентацией на разделение изотопов одного элемента в препаративных и технологических целях. В качестве источника монохроматического электромагнитного излучения обычно используют лазеры. В этом случае относительная сложность процесса разделения компенсируется уникальной селективностью метода, определяемой малой спектральной шириной лазерного излучения. Для эффективного разделения необходимо, чтобы в спектре поглощения выбранного газообразного соединения или паров элемента наблюдался изотопный сдвиг, т.е. различие положений линий в спектрах отдельных изотопов. С максимальной точностью также должна совпадать длина волны лазерного излучения и длина волны, соответствующая энергии перехода из основного в возбужденное состояние одного из изотопов. Дополнительным обязательным условием является необратимое превращение исходного соединения изотопа в новую химическую форму в результате индуцированной фотохимической реакции или достаточное время жизни изотона, возникшего в результате фотовозбуждения, следствием чего может бытьреализован процесс последующего выделения изотопа под действием электрического поля. [c.246]

Радиочастотное возбуждение рассматривается как альтернатива лазерному возбуждению в оптической области спектра. Но пока еще недостаточно опубликованных данных, чтобы делать обоснованные выводы об относительных преимуществах того или иного способа возбуждения. Большинство предложенных схем фотохимического разделения по-прежнему основывается на использовании лазеров [141]. Главное внимание уделяется проблеме разделения изотопов урана. Сложности при практической реатизации метода возникают при выборе газообразной химической формы разделяемых изотопов с приемлемыми спектральными характеристиками и соответствующих лазеров. Обсуждаются различные варианты использования летучих молекулярных соединений гексафторида урана, его Р-дикетонатов и атомного пара. Несмотря на большие энергозатраты на испарение металла, пока предпочтение отдается лазерному разделению изотопов в парах металлического урана. При переходе к разделению изотопов других элементов проблема упрощается пропорционально многовариантности выбора летучих соединений и увеличению изотопного сдвига в спектрах поглощения с уменьшением изотопных масс [139]. [c.247]

Впоследствии фотохимический метод разделения изотопов был применён для разделения изотопов Hg в малых количествах и некоторых других элементов [10]. Во всех экспериментах использовались случайные совпадения сильных линий спонтанного испускания атомов с линиями поглощения в спектрах атомов и молекул. Поскольку число таких совпадений крайне ограничено, а интенсивность узких линий спонтанного излучения невелика, то фотохимический метод разделения с оптическими (нелазерными) источниками излучения не мог быть доведён до широкого практического использования, несмотря на очевидное потенциальное преимущество, отмеченное уже в первых работах, — высокую степень обогащения в однократном процессе разделения (см. раздел 8.6). [c.359]

Создание такого идеального источника света прежде всего позволило вернуться к идее фотохимического разделения изотопов, так как при помощи лазера можно селективно возбуждать почти любой формы атом или молекулу на квантовом переходе, имеющем изотопический сдвиг. Создание лазерных источников интенсивного ИК излучения открыло принципиальную возможность разделения изотопов путём селективного возбуждения колебательных уровней молекул определённого изотопного состава, т. е. методом колебательной фотохимии [16], который был успешно реализован в экспериментах с молекулой H l [17]. Но, вероятно, наиболее важно то, что лазеры позволили кардинально расширить рамки оптико-спектрального разделения изотопов за счёт новых методов изотопически-селективного воздействия лазерным излучением на вещество, которые были принципиально неосуществимы с дола-зерными источниками монохроматического излучения. [c.359]

Первый эксперимент по разделению изотопов методом ИК-УФ двухступенчатой селективной фотодиссоциации был выполнен в 1972 г. [36] с молекулами и которые во-первых, можно изотонически возбуждать излучением СОг-лазера и для которых, во-вторых, хорошо изучены спектры поглощения в ИК и УФ областях и фотохимическое разложение. В первых экспериментах в 1972 г. с молекулами и коэффициент разделения изменялся в диапазоне 2,5 -ь 6 [36]. Этот эксперимент позволил доказать принципиальную осуществимость лазерного разделения изотопов методом фотодиссоциации, выявить потенциальные преимущества и ограничения этого метода [ 11 ]. [c.366]

Заключение. За прошедшие 20-25 лет интенсивного исследования принципиально новых подходов к разделению изотопов, основанных на изото-пически-селективном возбуждении атомов или молекул нужного изотопного состава и последующем фотофизическом или фотохимическом превращении возбуждённых частиц, найдены конкретные новые методы, которые обеспечивают все необходимые параметры элементарного акта разделения коэффициент разделения, энергозатраты, выход процесса и т. д. [c.373]

Введение. Идея выделения изотопов с помощью света давно привлекает внимание разработчиков методов разделения изотопов тем, что принципиально затраты на осуществление собственно физического процесса очень малы. В самом деле, атом или молекула, поглотив один или несколько квантов, могут селективно вступить в фотохимическую реакцию или быть фотоионизованы. Таким образом, на сам процесс селективного выделения атома (молекулы) затрачивается всего несколько электрон-вольт. В дальнейшем фотоионы могут экстрагироваться из потока нейтральных атомов электрическим полем, а образовавшееся в результате фотохимической реакции новое вещество — выделено химическими методами. Причём поскольку спектрально узкий луч лазера настраивается на линию поглощения одного из изотопов смеси, то происходит выделение (выборка) изотопа, а не разделение, как в электромагнитном масс-сепараторе или в механических методах — газодиффузионном и центрифужном. [c.374]

Изучая сверхтонкую структуру резонансной линии ртути 253,7 нм, Мро-зовский в 1932 году впервые высказал идею разделения изотопов фотохимическим методом [4]. Он предложил облучать смесь паров ртути с кислородом светом ртутной лампы, прошедшим через магнитный фильтр с парами ртути, при этом будут возбуждаться и вступать в реакцию окисления определённые изотопы. Спустя три года Цубер экспериментально проверил идею Мрозов-ского и установил, что увеличение концентрации изотопов и [c.488]

В середине и конце 50-х годов Ганнинг с различными соавторами опубликовывает ряд работ, в которых достаточно глубоко исследуются процессы фотохимического разделения изотопов ртути. Авторы исследовали спектры из- [c.488]

В начале 60-х годов Ганнинг выпустил две обзорные работы, в которых обобщались результаты многолетних исследований по фотохимическому разделению изотопов ртути [12, 13]. [c.489]

Одновременно с Ганнингом велись исследования в Хенфорде по выделению фотохимическим методом изотопа O Hg из природной смеси [16-20. Для опытно-промышленного производства этого изотопа, который планировалось использовать в ядерных реакторах как теплоноситель, предлагалась двухступенчатая схема разделения. На первой стадии смесь паров ртути, хлористого водорода и бутадиена при давлении 50 тор облучалась светом ртутных ламп, наполненных изотопом O Hg. Полученная каломель обогащалась изотопом O Hg, 201 Hg, i Hg. На второй стадии полученная смесь изотопов облучалась ртутными лампами, наполненными природной ртутью, свет которых пропускался через изотопный фильтр, содержащий ртуть, обогащённую по изотопу 20" Hg. В этих экспериментах не были достигнуты расчётные параметры ни по производительности процесса, ни по концентрации обогащённой ртути, и работы по созданию промышленной установки были прекращены. [c.489]

А и направлял их на смесь паров ртути с Оз 4-Na. В HgO, образовавшейся в результате фотохимического окисления, содержание этих изотопов оказалось сильно повышенным по сравнению с природным. Получение разделенных изотопов ртути позволило поставить такие опыты в более благоприятных условиях. Вайков и сотр. [300] применили ртутную лампу с 91% Hg ° и освещали ею смесь паров ртути и воды. В образовавшейся окиси ртути содержание Hg ° было увеличено от природного 29,7 до 35,5%. Большое разделение, но не в ожидаемом направлении, получили Макдональд и Ганнинг [301], применив лампу с Освещая смесь паров ртути с кислородом, они получили окись ртути, в которой содержание легких изотопов было сильно понижено Hg " Hg Hg Hg =0,16 10,7 [c.99]

НО в качестве эффективного способа разделения изотопов. Следует отметить, что в отличие от известных способов фотохимического разделе 1ия изотопов в предлагаемом методе первичмый акт возбуи>депия не селективен по изотопам и, следовательно, в этом случае можно использовать не-монохроматические источники света. [c.191]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология