Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Эффективность разделения изотопов

    Интересные опыты по изучению диффузии в газовых смесях и в растворах под влиянием температуры проведены Соре (1879). Если жидким раствором или смесью газов заполнить вертикальную трубку и верхний конец ее нагревать, а низ охлаждать, то концентрация раствора или смеси газов на обоих концах трубки становится различной (эффект Соре). Хотя разности концентрации на концах трубки не превышают нескольких процентов в газах и десятых долей процента в жидкостях, к такому эффекту было проявлено внимание и позднее удалось установить, что эффект Соре становится во много раз значительнее, если его усилить путем тепловой конвекции. В настоящее время такой прием, называемый методом термодиффузии газовых смесей, широко применяют для разделения изотопов. При разделении на компоненты жидких растворов термодиффузия менее эффективна. [c.153]


    Открытие и разделение изотопов. Попытка разделения изотопов химическими приемами, как и нужно было ожидать, для большинства смесей не дала эффективных результатов, так как химические свойства их тождественны. Однако разделение изотопов химическими приемами возможно при условии резкого отличия их по массам. Применяется этот метод, главным образом, для концентрирования тяжелого изотопа водорода — дейтерия. [c.40]

    Газовая центрифуга также является аппаратом гида колонны. Ее разделительное действие основано на накапливании тя- Желого изотопа на периферии колонны под действием центробежной.силы. Благодаря противотоку легкой и тяжелой фаз достигается высокая эффективность разделения газов-изотопов. [c.78]

    За период с 1856 г. в области термической диффузии не проводилось сколько-нибудь практически важных работ до 1938 г., когда эффективность процесса удалось повысить путем объединения термической конвекции с термической диффузией для разделения изотопов хлора [6]. Схема предложенной колонны представлена на рис. 2. Температурный градиент в этом случае горизонтальный, а горячая и холодная стенки расположены вертикально. Конвекционный поток поднимается у горячей стенки и опускается у холодной. Молекулы, диффундирующие к горячей стенке, поднимаются потоком вверх по колонне. Если, как показано на схеме, в верху колонны расположен резервуар, то продукт, накапливающийся у горячей стенки, или верхний продукт, будет концентрироваться в этом резервуаре. Исследователи [6] использовали противоток в процессе термической диффузии. Таким путем удалось достигнуть разделения в значительно более крупных масштабах. Б конвекционной колонне скорость разделения обратно пропорциональна седьмой стенени ширины зазора и перепаду температур. Степень разделения пропорциональна длине L колонны (иногда называемой также высотой колонны). [c.28]

    Известно, что число теоретических тарелок данной колонки всегда меньше числа фактических тарелок. Повышение отношения числа фактических к числу- теоретических тарелок обычно достигается увеличением расстояния между тарелками, так как это помогает установлению более полного равновесия между жидкостью и паром. Однако в колонках, где ведется разгонка смесей соединений изотопов, этот путь неприемлем. Дело в том, что число теоретических тарелок, необходимых для сколь-нибудь заметного обогащения разгоняемой смеси, столь велико (как это видно хотя бы из приведенного выше примера с разгонкой смеси Н2О и Н2О ), что увеличение расстояния между фактическими тарелками сделало бы и без того большую колонку недопустимо высокой. В хороших колонках, применяемых для технологических целей, расстояние между тарелками составляет 20—30 см нетрудно подсчитать, что в этом случае колонка даже с весьма скромным для эффективного разделения смеси изотопов числом тарелок — 500— должна была бы иметь высоту не меньше ста метров. [c.40]


    Существует ряд методов увеличения эффективности работы колонок, позволяющих снизить высоту фактической тарелки. Однако, несмотря на многие конструктивные усовершенствования, метод фракционной перегонки дает низкие выходы обогащенного изотопом продукта. Этот метод может применяться тогда, когда исходная смесь доступна в больших количествах. Например, фракционная перегонка применяется для разделения изотопов водорода и кислорода в таких соединениях, как вода, метиловый и этиловый спирты и т. п. Фракционной перегонкой разделяются изотопы хлора в хлороформе и четыреххлористом углероде, аргона I— в жидком аргоне, углерода >— в бензоле и другие. [c.40]

    Эффективность установок для разделения изотопов, работающих на электромагнитном-принципе, не очень велика лучшие из них позволяют получать за день непрерывной работы граммовые количества изотопных препаратов. Однако такая малая эффективность с лихвой компенсируется высокой степенью чистоты получаемых изотопов. [c.45]

    В разделительных колонках, действие которых основано на изотопном обмене, как н в ряде предыдущих методов, используется принцип противотока. Описанный метод разделения изотопов стабильных элементов оказывается особенно эффективным для легких элементов периодической системы. [c.47]

    Рассмотрение способов разделения и концентрирования стабильных изотопов позволяет сделать некоторые обобщения. На эффективность разделения, прежде всего, влияет величина коэффициента разделения, который может быть разным при разделении различными методами изотопов одного элемента. Для разделения изотопов легких элементов наиболее эффективны методы фракционной перегонки и изотопного обмена для срединных и тяжелых элементов наибольший эффект дают методы газовой диффузии и центрифугирования, зависящие не от отношения, а от разности масс разделяемых изотопных разновидностей молекул. Для концентрирования весьма важного в промышленном отношении дейтерия наиболее эффективным оказывается электролиз воды. [c.47]

    Применение лазерного излучения в химии наиб, эффективно для процессов, связанных с получением дорогостоящих продуктов и изделий (разделение изотопов, создание интегральных схем для микроэлектроники, синтез особо чистых в-в и реактивов, потребляемых в небольших кол-вах). Использование лазеров в крупнотоннажных произ-вах, по-виднмому, пойдет по пути инициирования технол. процессов, базирующихся на цепных р-циях. При длине цепи V каждый химически активный центр, созданный лазерным излучением, даст V молекул продукта. Тогда энергетич. стоимость продукта оказывается равной Qт v , где б-затраты лазерной энергии на создание активной молекулы или радикала, Т1-КПД лазера. При большой длине цепи ( 10 — [c.566]

    Во время второй мировой войны для количественного разделения изотопов урана при разработке атомных бомб в США использовали масс-спектрометры. После войны для этих целей стали применять более эффективные методы, и большую часть из 1100 огромных масс-спектрометров пришлось демонтировать, но некоторые из них сохранили, и с их помощью было получено по нескольку килограммов чрезвычайно чистых изотопов примерно сорока различных элементов. Теория, описывающая действие этих огромных масс-спектрометров, заключается в следующем. Частица с массой т и зарядом е в магнитном поле напряженностью Н движется со скоростью и по круговой траектории радиусом г, причем центробежная сила уравновешивается отклоняющей силой действия магнитного поля [c.60]

    Изотопы обычных элементов имеют одинаковый атомный объем, и поэтому они должны различаться по плотности. Следовательно, для разделения изотопов можно использовать обычную диффузию газов и зависимость стационарной концентрации от высоты в поле силы тяжести или в поле центробежных сил (в центрифуге). В последнее время было показано, что эффективными являются методы разделения, основанные на диффузии, в сочетании с другими методами, наиример с электромагнитным разделением, перегонкой п ионным обменом. [c.214]

    Химический обмен в применении к разделению изотопов многих элементов, включая уран, исследуется уже довольно долго, В то время как этот метод был с успехом применен для разделения легких элементов, эффективность разделения урана оказалась слишком малой для практических целей. Однако (1977 г.) французский Комиссариат по атомной энергии (КАЭ) объявил о разработке перспективного способа разделения изотопов урана, основанного на химическом обмене. Изменение взглядов в этом вопросе связано с обнаружением реакции, дающей почти вдвое больший элементарный коэффициент обогащения по сравнению с ранее опубликованными данными [1.11]. [c.14]


    В соответствии с уравнением (3.71) для изотопной смеси (с числом Шмидта S = 3/4), выведенным для испытываемого фильтра и длинного капилляра, можно ввести эффективный радиус пор для разделения изотопов as, используя наклон [/Рс графика разделительной эффективности S [c.129]

    Удобным масштабом при определении энергетической эффективности процесса разделения изотопов является энтропия смеше- [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]

    Значение а> 1 приводит к разделению изотопов. Для всех изотопов (за исключением изотопов водорода) величина а обычно близка к единице. Разделение изотопов становится более эффективным, если процесс обмена проходит через ряд стадий обменных реакций (п). Для п стадий полный коэффициент разделения равен а". [c.385]

    Зонная плавка успешно используется для получения особо чистых веществ (производство полупроводниковых материалов, концентрирование термолабильных веществ, разделение изотопов и др.). Будучи относительно простым, универсальным и очень эффективным, этот процесс имеет также ряд недостатков, к числу которых относятся большая продолжительность, низкая производительность и высокая стоимость. [c.722]

    Наиболее часто требуется определять бериллий в присутствии Ре, А1, М , 2п, Мп, Т1, 2г, реже Мо, У (в рудах и продуктах обогащения), Си, N1, Со, Ре, А1, М (в сплавах). Все возрастающее значение бериллия в ядерной технике вызвало необходимость разработки методов отделения его от и, ТЬ и элементов с большим сечением захвата нейтронов (редкоземельные элементы, бор). Особую трудность представляет отделение следов бериллия от больших количеств других элементов. Эта проблема возникает при определении содержания бериллия в биологических пробах, в воздухе, в горных породах, а также при выделении радиоактивных изотопов. В этих случаях обычно используют соосаждение микроколичеств бериллия с коллекторами, избирательную экстракцию или ионный обмен с применением маскирующих средств. Для более эффективного разделения часто комбинируют несколько методов. [c.125]

    Различие в энергиях Р-излучения позволяет быстро, не дожидаясь изменения активности, определять содержание каждого изотопа и, следовательно, изотопный состав хлора, что ьюжно использовать при оценке эффективности разделения изотопов. [c.223]

    С180, что приводит к изотопному разбавлению. В результате этого разбавления эффективность разделения изотопов С и С уменьшается. В этом случае, как и в рассмотренных выше, для повышения эффективности разделения необходимо проводить каталитическую реакцию гомомолекулярного изотопного обмена  [c.276]

    Одна из таких работ по электромагнитному разделению изотопов урана основана на принципе электромагнитного ускорения вещества путем взаимодействия электрического тока в слабоионизованном газе с внешним магнитным полем [2]. Анализ вращения потока плазмы показал, что можно получить азимутальный поток со скоростью 2,6 км/ч в магнитном поле 200 Гц при силе тока 1,5 к А. Получаемая центробежная сила достаточна для эффективного разделения изотопов урана. Урановая плазма при этом содержится в кольцевом пространстве, окруженном концентрическими электродами и двумя изолирующими пластинами в верхней и нижней частях. При возникновении электрического поля в радиальном направлении и магнитного поля в направлении, параллельном оси электродов, возникает сила, азимутально ускоряющая поток газа. Авторы [2] провели расчеты, показывающие, что для повышения концентрации 11-235 от 0,7% до [c.471]

    Содержащиеся в окиси углерода природного изотопного состава молекулы С О менее летучи, чем молекулы С 0, поэтому в процессе ректификации в жидкой фазе накапливаются не только молекулы С 0, но и молекулы 12С180, что приводит к изотопному разбавлению. В результате этого разбавления эффективность разделения изотопов С и уменьшается. В этом случае, как и в рассмотренных выше, для повышения эффективности разделения необходимо проводить каталитическую реакцию гомомолекулярного изотопного обмена  [c.276]

    В табл. 3. 16 приведены данные, характеризующие эффективность разделения изотопов инертных газов термодиффузионньш методом [20]. [c.184]

    Хотя явление термодиффузии в жидкостях было открыто значительно раньше, чем в газах, использование его для разделения жидких смесей долго не находило практического применения. И лишь после работ К. Клузиуса, Г. Коршинга и К. Вир-ца стало ясно, что при использовании принципа противотока жидкостная термодиффузия как метод разделения смесей обладает потенциально высокой эффективностью. Начиная с 1940 г. были предприняты исследования применимости этого метода для разделения изотопов урана в жидком гексафториде урана, в результате которых был разработан промышленный способ получения концентрата изотопа урана-235. Метод жидкостной термодиффузии оказался вполне конкурентноспособным по срав- [c.178]

    Важной прикладной задачей в лазерохимии является разделение изотопов. Молекулы, различающиеся изотопическим составом атомов, имеют близкие физические свойства и зачастую близки по своей реакционной способности (молекулы, содержащие О вместо Н, составляют исключение). Поэтому разделение таких молекул — сложная проблема. Лазерохимия предлагает эффективный способ для разделения изотопов. Дело в том, что изотопические молекулы различаются спектрально, и изотопический сдвиг спектральных линий в большинстве случаев достаточен для того, чтобы, используя монохроматическое лазерное излучение, осуществить селективное возбуждение одного из изотопов. Разделение изотопов достигается использованием различия в физикохимических свойствах между возбужденными молекулами, в частности их разной химической активности. Например, при облучении смеси НзР + HзF -Н Вга светом с длиной волны 1035,47 см происходит селективное возбуждение молекул СНзР, которые вступают в реакцию с атомами брома  [c.111]

    Этот метод широко применяют для разделения изотопов в -колоннах. Он основан на различии в составах жидкой и паровой фаз, находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Вследствие переноса массы, в вертикальном направлении-(паром вверх, а жидкостью вниз) фазовое равновесие нарушается. При этом низк01к1 пящий компонент, имеющий при данной температуре более высокое давление паров, концентрируется в газовой фазе в верхней части колонны. В потоке жидкости, направляющемся из верхней части колонны к испарителю (кубу) колонны, накапливаются более высококипящие компоненты. Эффективная дистилляция достигается при циркуляции потоков с отбором небольшой части обогащенного потока. Остальная часть (флегма) возвращается в колонну путем дефлегмации или испарения. В случае разделения изотопов флег-мовое число (отношение количеств жидкости, возвращаемой после конденсации в верхнюю часть колонны, к количеству отбираемой жидкости) имеет очень высокое значение. [c.76]

    Методом диффузии было осуществлено первое в истории промышленное разделение изотопов в больших масштабах. Речь идет о разделении изотопов урана с массовыми числами 235 и 238 в цикле работ над производством атомной бомбы в США в начале сороковых годов. Разделение проводилось диффундированием газообразного шестифтористого урана иРа через перегородки с отверстиями диаметром порядка 10 м. Об эффективности этого метода может дать представление следующий факт получение в количестве сотен граммов потребовало нескольких месяцев работы диффузионной установки с площадью перегородок сотни квадратных метров. [c.41]

    Методы, основанные на реакциях изотопного обмена. Реакции изотопного обмена лежат в основе одного из самых эффективных методов концентрирования и разделения стабильных изотопов. Разберем схему процесса разделения изотопов на примере уже приведенной выше реакции изотопного обмена между газообразным сернистьш ангидридом и раствором бисульфита. [c.46]

    Разделение изотопической смеси химически чистых элементов наиболее эффективно проводится в газовой фазе методом Клузиуса. Элемент в газообразном состоянии или в виде одного нз своих летучих соединений пропускается через ряд стеклянных трубок, стенки которых поддерживаются ири низкой температуре, а по оси каждой из них протянута нагреваемая током проволока. Объединенное действие конвекции и диффузии в конце концов приводит к разделению изотопов в этой весьма простой установке, известной под названием колонки Клузиуса. Однако для водорода, который обычно содержит одну часть изотопа Н на 6000 частей изотопа Н , используется метод электролиза подкисленной воды с применением никелевых электродов и тока высокой плотности. Обогащенный дейтерием водяной пар конденсируют и снова подвергают электролизу до тех пор, пока не получится тяжелая вода с постоянной плотностью. Затем ее разлагают на поверхности раскаленного рольфрама и, наконец, очищают медленной диффузией через палладий. [c.214]

    По аналогичному методу Б. В. Дерягин рассматривал переходный поток простого газа через слой шариков [3.34, 3.71] позднее Бретон и Массиньон [3.72] применили такой же метод к теории разделения изотопов, получив для разделительной эффективности пористого фильтра формулу (3.63) с очень сложной функцией Ро Р) и характеристическим давлением [c.81]

    Поскольку генерация происходит при переходе со связанного терма на отталкнвательный, то возможна небольшая перестройка длины волны излучения. Так, измеренный диапазон перестройки для АгР-лазера составляет 600 см , а для КгР-лазера — около 350 см . УФ-диапазон генерации, высокая энергетическая эффективность таких лазеров (до 5%) ч возможность небольшой перестройки длины волны излучения делают эти лазеры незаменимым инструментом в программах разработки лазерных методов разделения изотопов. [c.262]

    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]

Смотреть страницы где упоминается термин Эффективность разделения изотопов: [c.317]    [c.627]    [c.43]    [c.44]    [c.384]    [c.43]    [c.44]    [c.262]   
Общая химическая технология Том 2 (1959) -- [ c.291 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Разделение изотопов



© 2025 chem21.info Реклама на сайте