Изотопы параметр разделения

В случае разделения в системе Н-О с использованием электролиза с ТПЭ, а = 6-9 при энергозатратах 3,8-4,3 кВт ч на 1 нм водорода, что превосходит параметры зарубежных водно-щелочных электролизёров. В работе [3] было проведено исследование процесса разделения изотопов водорода в системе протий — дейтерий при электролизе воды в ячейке с ТПЭ. При проведении электролиза в электрохимической ячейке с ТПЭ вода может подводиться как в анодное, так и в катодное пространство. С точки зрения энергетики более выгоден вариант с анодной подачей воды. При этом на поверхности анодного электрокатализатора происходит разложение молекул воды. Образующийся при этом кислород в газообразном состоянии выделяется в анодное пространство, а гидратированные ионы водорода переносятся через мембрану из ТПЭ [c.285]

Отработку параметров этого процесса проводили при температуре 673 К и давлении в напорном канале 2666 Па, а под мембраной создавали разряжение вакуум-насосом. Фактор разделения а°н2/02 для палладиевой мембраны, вычисленный из соотношения коэффициентов проницаемостей чистых газов, оказался равным 1,61. Однако значение фактора разделения, определенное при работе со смесью изотопов (Нг и Вг) как [c.317]

Пусковой период зависит от длины колонны, скоростей потоков фаз, коэффициента разделения для данной смеси и других параметров процесса ректификации. Необходимость оценки величин пускового периода колонн появилась по существу только в 40-х годах текущего столетия в связи с применением ректификации и примыкающего к ней метода противоточного химического изотопного обмена для разделения изотопных смесей. Ввиду близости свойств изотопов для разделения их потребовались колонны с большим ЧТТ. При этом оказалось, что пусковой период таких колонн исчисляется не минутами или часами, как для применявшихся до этого малоэффективных колонн, а сутками и даже неделями. С целью оценки пускового периода и возможности его сокращения начались исследования влияния параметров процесса ректификации на время достижения стационарного состояния. В результате были предложены уравнения, позволяющие достаточно точно вычислить величину пускового периода или зависимость фактора разделения от времени работы колонны. [c.65]

Газодинамическая и диффузионная задачи для одиночной ГЦ, как правило, решаются раздельно. Этот подход часто называют изотопным приближением. В этом случае на первом этапе решаются газодинамические уравнения однородной среды. На втором этапе при известных газодинамических параметрах течения система уравнений конвективной диффузии решается относительно концентраций. Переход от рассмотрения уравнений газодинамики многокомпонентной смеси к уравнениям однородной среды в изотопном приближении приводит к исключению из уравнения энергии члена, определяющего суммарный перенос внутренних энергий компонент смеси диффузионными потоками, а в уравнении импульса — члена, характеризующего суммарный перенос количества движения диффузионными потоками отдельных компонент. Оценки показывают, что расщепление общей задачи разделения на газодинамическую и собственно сепарационную справедливо, если выполняются соотношения АМ М и и V (и — диффузионные скорости компонент смеси, V — скорость циркуляции). Первое соотношение хорошо выполняется для изотопов больших и средних масс и нарушается для изотопов малых масс и неизотопных смесей. Второе соотношение является основным условием эффективного разделения в центрифуге, т. е. недопущения перемешивания. [c.200]

Уравнения (2,82), (2.90), (2.159), позволяющие рассчитать суммарный поток в идеальных каскадах, играют большую роль в теории разделения изотопов. В каждом из этих уравнений можно выделить два члена. Первый, определяемый используемым методом, зависит только от коэффициента обогащения и служит мерой легкости или сложности процесса разделения. Второй же член, который зависит от внешних параметров установки, может быть соотнесен с количеством работы, затраченной на разделение. Таким образом, последний член характеризует относительную ценность данного количества продукта, которую можно представить как изменение функции и = РУ(У), называемой функцией ценности , пропорциональной потоку Р материала, причем 1 (Л ) в данном выражении называется разделительным потенциалом . [c.38]

Оптимальные условия (2.207) особенно полезны при сравнении различны. схем завода по разделению изотопов. Они могут служить хорошей основой для более сложных расчетов, учитывающих все параметры и все технически осуществимые решения, уменьшающие стоимость работы разделения. [c.49]

Разделительные характеристики плазменной центрифуги определяли измерением концентрации изотопов в питающем, обогащенном и обедненном потоках в зависимости от экспериментальных пара.метров. В качестве рабочего газа использовался криптон. Относительная концентрация изотопов Kг/ Kг была определена в этих трех потоках с помощью квадрупольного масс-спектрометра. Изменяли коэффициент деления потока (9), параметры дуги (/, В, Ро, I) и положение точек питания н отбора. Как было установлено, эффект разделения изотопов — продольный, что, наиболее вероятно, обусловлено наличием противотока в центрифуге. На рнс. 7.7 приведены коэффициенты разделения для обогащенного и обедненного потоков при так называемых стандартных параметрах дуги. В этих условиях полный разделительный эффект д не зависит от массового потока f и коэффициента егс деления 0 вплоть до F = 6 см /с (при нормальных значениях тем [c.285]

Дуга UFg. Экспериментальные устройства для возбуждения дуг в UFe сравнительно сложны из-за необходимости защитить от коррозии электроды и окна. Эти вопросы детально описаны в [7.11]. Геометрия модели была близка к применявшейся в других экспериментах с вращающимися дугами. Хотя эксперименты с UFe еще не закончены, можно сообщить некоторые результаты. Установлено, что в определенном диапазоне параметров стабильная дуга в UFe может существовать. Было найдено, что разделение изотопов урана является продольным эффектом. Значение а низкое порядка 1,01. Физические и химические процессы детально еще непонятны. Имеются серьезные проблемы с UF-молекула-ми, которые не все рекомбинируют в UFg, а осаждаются на стенках. По-видимому, уменьшить эти потери можно путем изменения геометрии. [c.288]

Чтобы увеличить плотность нейтрального газа внутри полого плазменного цилиндра, не изменяя основное газовое питание, в центре катода была установлена керамическая трубка для независимой подачи газа. Дополнительная инжекция относительно большого количества нейтрального газа снижала угловую скорость и в большинстве случаев приводила к уменьшению коэффициента разделения. Многочис..чеиные эксперименты, выполненные при различных параметрах разряда, показали, что разделение, достижимое при вращении полых плазменных цилиндров, не превышает разделительный эффект, полученный при вращении сплошных (аь 1,3). В полом разряде обогащение легким изотопом также происходит вблизи анода и во внешних областях дуги. [c.294]

Эксперименты по разделению изотопов в плазме с помощью методов, использующих переменные токи, начаты недавно и сведения об этой области плазменного разделения пока относительно скудны. Параметры термической калиевой плазмы, которая использовалась в экспериментах по ионному циклотронному резонансу, известны хорошо, ио иначе обстоит дело, например, в случае эксперимента с магнитны сжатием. [c.295]

Ранее было показано [10], что процесс разделения изотопов водорода в хроматографической колонке зависит от температуры и скорости фильтрации. Поэтому в описываемых опытах подбором указанных параметров достигали на каждой тарелке получения величины коэффициента распределения, близкой к 1,010 (результаты расчета, приведенные в табл. 1 и 2, относятся именно к этой величине). Условия проведения этих опытов представлены в табл. 3. [c.14]

Рассчитанные энергетические уровни, суммы по состояниям адсорбированной молекулы и формулы для расчета коэффициентов разделения изотопов водорода приведены в статье [17]. Расчеты коэффициентов разделения смеси Нз — Вд проводили для 77,3, 90 и 100° К с использованием потенциальной функции (4). В этом случае значения а зависят только от одного параметра С. Рассчитанные значения а для смеси изомеров, в зависимости от величины С, приведены в табл. 1. [c.61]

Это следует также из работы Бигеляйзена и Майера [12]. Любое колебание, подчиняющееся классическим законам, не может служить причиной разделения изотопов, и поэтому нет необходимости включать его в произведения уравнения (16). Если при выводе константы равновесия непосредственно ввести отсутствующую в выражении величину и для переходного комплекса, то ничто не изменится, так как исчезающий параметр и вызовет появление лишь множителя, равного единице. [c.42]

Моделирование связей гидравлических параметров с конструктивными размерами деталей ротора. Модель гидравлических характеристик ГЦ для разделения изотопов стабильных элементов должна состоять из следующих частей [c.160]

Желательными характеристиками для успешного центробежного разделения стабильных изотопов по экономическим и эксплуатационным параметрам также являются следующие. [c.163]

В настоящее время в странах, занимающихся разработкой центробежных машин для разделения изотопов, созданы компьютерные программы для расчёта и оптимизации течения и диффузии изотопной смеси в центрифуге [5-7]. Эти программы позволяют построить зависимости разделительной способности центрифуги от тормозящего действия циркулятора, величины потока питания, газонаполнения, профиля температуры вдоль трубы ротора, положения и размеров отверстий в верхней и нижней диафрагмах, места, угла ввода и степени закрученности потока питания. По рассчитанным зависимостям разработчики выбирают режим, наиболее близкий к режиму максимальной производительности центрифуги и в то же время совместимый с такими важными инженерными параметрами, как максимально допустимая температура ротора, мощность двигателя, раскручивающего ротор, пропускная способность трасс питания и т. п. [c.175]

Приведённые выше оценки (7.2.8)-(7.2.12) определяют условия селективного нагрева изотопических составляющих ионного компонента плазмы. Выбор на их основе параметров плазмы (п, ч , v , Аг ) и параметров установки В, L, kz) является необходимым условием эффективности селективного нагрева — основного процесса в ИЦР-методе разделения изотопов. В свою очередь эффективный нагрев является лишь необходимым условием эффективности самого метода. После получения плазмы, двухтемпературной по ионному компоненту, решается задача отделения нагретых ионов от холодных. [c.314]

Поскольку термодинамические свойства ОРе почти не зависят от изотопа урана, работа разделительного элемента будет происходить одинаково, какую бы концентрацию изотопной смеси мы не подавали на его вход. Это позволяет сформулировать условное понятие работы разделения, которое можно использовать для количественного сопоставления усилий, или времени работы, требующейся для проведения одной операции обогащения по сравнению с другой операцией, имеющей совсем другие начальные и конечные параметры, если мы располагаем одним и тем же оборудованием. [c.176]

Основным параметром качества для обогащённого стабильного изотопа является его атомная доля (концентрация). Однако часто одной только величины концентрации обогащённого стабильного изотопа не достаточно для установления ценности данного продукта для различных приложений, и тем более, для определения трудоёмкости процесса разделения. Многообразие стабильной изотопической продукции может быть упорядочено следующими четырьмя основными категориями качества обогащённых стабильных изотопов, важных как для производителей, так и для потребителей [c.210]

Анализ процесса разделения был развит в широко известных работах Бенедикта и Пигфорда [4.1с], Коэна [4.2], Шак-тера и др. [4.3], Грота [4.4], Пратта [4.5], Виллани [4.6], Эвери и Дэвиса [4.7]. Наиболее общепринятый подход состоит в разделении уравнений диффузии и гидродинамики и в приведении уравнения диффузии к виду, стандартному для уравнений дистилляционной колонны (или каскада для разделения изотопов). Далее расчеты разделения проводят в предположении, что три параметра подобия дистилляционной колонны высота единицы переноса, коэффициент массопереноса и величина восходящего (или нисходящего) потока — являются постоянными. Эффект разделения определяется значениями этих параметров, которые в свою очередь очень сильно зависят от гидродинамического профиля циркуляционного течения. Отмечая расхождения в результатах опз бликованных анализов течения и трз дность экспериментального исследования поля скоростей, Оландер в обзорной статье [c.185]

Заканчивая обзор, ещё раз обратим внимание на потенциальные возможности ИЦР-метода разделения изотопов. Приводя в разделе 7.2.2 оценку допустимых (по отношению к изотопической селективности нагрева) параметров плазмы и рассчитывая на их основе возможную разделительную мощность ИЦР-установки, мы фактически принимали плотность эквивалентного ионного тока порядка 100 мА/см . При коэффициенте извлечения 7 = = 0,3 0,5 ток ионов выделяемого изотопа на коллектор с единицы сечения плазменного потока будет на уровне тока ионов в одном луче электромагнитной разделительной установки. Уже показана возможность создания потока плазмы с площадью сечения 1000 см [24]. Нет запрета в теории на нагрев ионов по всему сечению таких потоков [19]. Поэтому представляются оправданными дальнейшие усилия, направленные на решение научных и технологических проблем ИЦР-метода разделения изотопов. Мы стремились показать наличие серьёзного задела в решении этих проблем. [c.325]

Удельные энергетические затраты. Разделительная мощность плазменной центрифуги 51] оценивалась в ряде работ [15, 28, 45]. В [28] она рассчитывалась на основе известных экспериментальных параметров при разделении изотопов в парах урана. В [45] максимальная разделительная способность определялась на основе формулы Коэна для механической центрифуги. Было показано, что разделительная способность плазменной центрифуги выше, чем механической при тех же геометрических параметрах. Последнее связано в основном с большей скоростью диффузии разделяемых изотопных компонентов в высокотемпературной среде. Однако очевидно, что полные затраты электроэнергии в плазменной центрифуге будут несравненно выше, чем в обычной газовой машине. Поэтому необходимо оценить удельные энергозатраты, которые обычно определяются как отношение потребляемой устройством электрической мощности к его разделительной способности би. Для оценки энергозатрат необходимо выяснить связь требуемого для ускорения плазмы до высоких скоростей напряжения на разряде с магнитным полем и потребляемой мощностью Ж Как было теоретически показано Дробышевским [46] в пренебрежении вязкой диссипацией в нейтралах, напряжение на разряде со скрещёнными радиальным электрическим и осевым магнитным полями зависит от магнитного поля по линейному закону и описывается следующим соотношением [c.337]

В настоящее время рассматриваемый метод для ряда изотопов доведён до уровня промышленной технологии. Проблемы, которые пришлось решить на этом пути, а также реализация этого процесса для изотопов углерода рассматриваются в разделе 9.4. В данном же разделе мы остановимся на самом эффекте изотопической селективности ИК МФД, рассмотрим основные факторы, определяющие параметры элементарного акта разделения. Но, прежде всего, рассмотрим основные параметры, характеризующие процесс ИК МФ диссоциации. [c.445]

При облучении смеси молекул типа АВ с различными изотопами А происходит преимущественная диссоциация молекул того изотопного состава, на область ИК МФ поглощения которых настраивается частота излучения лазера. Рассмотрим для простоты двухкомпонентную смесь, содержащую изотопы А и А. Пусть излучением лазера производится преимущественная диссоциация молекул АВ т.е. /3 > /5 . Естественно характеризовать селективность ИК МФД таким параметром, как коэффициент разделения [c.448]

Современное состояние теории ИК МФ возбуждения и диссоциации молекул пока не позволяет рассчитать параметры этого процесса, тем более с учётом столкновений, для любой заданной молекулы, и здесь ещё предстоит многое сделать. Однако и в настоящее время уже выполненные экспериментальные и теоретические исследования дают достаточно ясное понимание основных протекающих процессов, которое вполне достаточно для разработки промышленной технологии разделения изотопов на основе ИК МФД. Подтверждением этому является разработка процесса лазерного разделения изотопов углерода (см. раздел 9.4). Сегодня импульсно-перио-дические СО2-лазеры являются пока единственным типом лазера в среднем ИК диапазоне, удовлетворяющим требованиям промышленной технологии. К сожалению, ограниченная область спектральной перестройки этого лазера (9- 11) мкм сдерживает возможности разработки разделительного процесса для целого ряда изотопов. Появление новых мощных технологических лазеров в более широкой области спектра несомненно расширит область применимости метода, и можно ожидать появления промышленных установок и для других изотопов. [c.459]

Благодаря большой разности атомных масс и больших различий в давлениях насыщенных паров изотопов получение дейтерия из газовой смеси Нз—Оз путем низкотемпературной ректификации теоретически представляется сравнительно простым. Селлерс и Аугуд [44 ] подробно и систематически изучили проблемы низкотемпературной ректификации систем НО—На, а также —Ыд. Разделение проводили в колпачковой колонне высотой 27 м. Позднее исследования низкотемпературной ректификации смеси Н—О были проведены Тиммерхаусом с сотр. [451. Для разделения использовали пилотную установку с колонной диаметром 150 мм, содержащую ситчатые тарелки, н определили ряд параметров для данной системы, важных с точки зрения разделения. Небольшую лабораторную колонну для ректификации смеси На—НО описал Вайссер [46]. [c.222]

Другой способ разделения по массам был предложен Паулем и Штейн-веделем [1579]. В этом методе пучок ионов направляется вдоль оси системы электродов, выполненных в форме, изображенной на рис. 15. Поперечное сечение электродов представляет две идентичные гиперболы. Потенциал в двумерном электрическом поле образуется четырьмя подобными электродами потенциалы соседних электродов равны по величине, но противоположны по знаку и могут быть описаны формулойф= фо (л —у )12г1 , где фо — напряжение, прилагаемое к электродам, а 2го— расстояние между противоположными электродами, фо представляет собой радиочастотное напряжение в несколько мегагерц, наложенное на малое напряжение постоянного тока время пролета ионов велико по сравнению с периодом колебания поля. Ион, введенный в пространство вдоль оси электродов, в зависимости от своей массы, частоты и амплитуды напряжения на электроде может либо столкнуться с электродом, либо пройти сквозь поле. Был построен ряд приборов описанной выше конструкции [1545, 1580, 1581]. Анализ уравнений движения ионов в приборе показывает, что теоретически возможно осуществить такой выбор параметров, что ионы с определенной массой будут обладать конечной амплитудой, независимо от их направления до вхождения в поле, начальной энергии и исходного положения в плоскости л —у, в то время как ионы с соседними массами будут обладать бесконечной амплитудой. Система привлекает возможностью применения ее в качестве разделителя изотопов, но практически это трудно осуществить, так как необходим ионный пучок с резко очерченным сечением порядка 0,1 мм . Рассмотренный выше прибор был использован для получения пучков ионов магния и рубидия, причем интенсивность пучка ионов магния достигала 15 мш. При сильном ограничении размеров сечения ионного пучка для ионов рубидия с энергией 100 эв было достигнуто разрешение, равное нескольким сотням, однако ионный ток был при этом менее 10 1 а. Было достигнуто также разрешение свыше 1500 [1235]. [c.39]

Методы разделеинн второй группы основаны на неравномерном распределении молекул разного изотопного состава между двумя фазами системы или между двумя зонами одной фазы, в к-рых поддерживаются разл. значения т-ры, давления, электрнч. потенциала или др. параметра. Если изменение.м агрегатного состояния части смеси или воздействием поля разделить исходную смесь на две фракции с разным содержанием изотопов, то элементарный разделит, эффект такой операции характеризуют коэфф ициентом разделения а. Для смеси двух изотопов N / /V" [c.199]

Цель настоящей главы состоит в разработке общей теории, пригодной для всех процессов разделения независимо от типа применяемого метода разделения или вида извлекаемого изотопа. Предлагаемая теория относится к непрерывным процессам, для которых коэффициент разделения не зависит от состава изотопной смеси. Кроме того, данная теория ограничивается рассмотрением бинарных смесей изотопов. Для любого разделительного процесса теория стационарных режимов работы каскада позволяет определить количество ступеней, необходимое для разделения данной питающей смеси на продукт и отвал заданного состава, а также рассчитать все характеристические параметры, определяющие работу каскада на любой ступени. Среди этих параметров наиболее важными являются межступенные потоки разделяемых фракций, поскольку их сумма по всему каскаду позволяет оценить как размеры завода, так и энергетические затраты, что необходимо для определения себестоимости готового продукта. [c.16]

На короткое время (порядка 1 мс) плазма может создаваться путем разряда конденсаторной батареи через газ. Первые попытки разделить изотопы в импульсном разряде были сделаны Боневье [7.37]. Еге эксперименты с водо-родио-дейтериевыми смесями трудно интерпретировать, так как они были выполнены в сложной тороидальной геометрии — вращение плазмы подобно вращению автомобильной шины. Импульсный характер процесса ие позволяет нптерпретировать результаты в терминах стационарного состояния локальные параметры плазмы неизвестны. Подобные эксперименты, но с лучшим знание.м параметров плазмы были выполнены на неоне Кэрнсом [7.38], который получил коэффициент разделения 1,1. [c.296]

Зная требуемое разрешение, можно практически подобрать нужные параметры для щелей ионного источника и приемника при регистрации методом раскомпенсации изотопов серы и углерода. Очевидно, полному разделению пиков М64—66 и 45—44 соответствует разрешающая сила М65 и 44,5. Величины дисперсий изотопов серы и углерода близки, поэтому одну и ту же щель источника можно использовать для изотопного анализа этих элементов. [c.63]

В Токийском технологическом институте наряду с детальным изучением процесса разделения изотопов были проведены измерения параметров газоразрядной плазмы плотности заряженных частиц гц и температуры электронов Те. Измерялось время установления разделительного эффекта, его зависимость от величины разрядного тока, давления газа, длины и сечения сужения разрядной трубки. Полученные результаты согласуются с данными экспериментов, выполненных в РНЦ Курчатовский институт . Измеренные в Токийском технологическом институте зависимости tNe и кг от давления показаны, соответственно, на рис. 7.4.14 и 7.4.15. Следует заметить, что полученный в работе [17] [c.348]

Полученные результаты могут быть использованы при создании разделительного процесса, основанного на эффекте изотопически-селективной диссоциации молекул ИК излучением, и для других изотопов. В частности, большой интерес представляет метод ИК фотодиссоциации для разработки процессов разделения изотопов водорода, дейтерия и трития. В этом случае необходимо извлекать НОО из Н2О или ВТО из ВгО не из газовой, а из жидкой фазы. Для того, чтобы избежать энергетически совершенно невыгодного испарения воды и синтеза дейтерий- или тритийсодержащих многоатомных молекул, которые можно диссоциировать ИК излучением, предложено использовать метод изотопного обмена [45]. Схема лазерного разделения изотопов методом фотодиссоциации с использованием изотопного обмена показана на рис. 8.1.9. Специально подобранное оптимальное молекулярное соединение РН, содержащее водород и имеющее требуемые для изотопиче-ски-селективной фотодиссоциации параметры, пропускается через лазерную разделительную ячейку, где происходит облучение газа. Частота излучения лазера выбирается, чтобы происходила селективная диссоциация молекул КО или КТ с требуемым коэффициентом селективности. [c.371]

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. Среди различных способов лазерного разделения изотопов (см. раздел 8.1) метод, основанный на изотопически-селективной многофотонной диссоциации молекул ИК лазерным излучением (ИК МФД), является одним из наиболее перспективных и разработанных. С момента обнаружения эффекта изотопической селективности ИК МФД в 1974 г. [1] проведено большое число исследований (см., например, [2-5]) как самого эффекта, так и возможности создания на его основе новой технологии разделения изотопов. Эти исследования выполнены для многих изотопов, начиная с лёгких (водород, дейтерий) и кончая тяжёлыми (осмий, уран), содержащихся в самых различных молекулах. В табл. 8.3.1 отражены некоторые из полученных результатов. Здесь приведены изотопы и соединения, с которыми проводились эксперименты, а также достигнутые значения параметров селективности. [c.445]

Выбор исходного вещества. Это молекулярное соединение в газообразном состоянии должно иметь полосы поглощения в диапазоне, перекрываемом спектром генерации существующих лазерных источников. При низком пороге МФ диссоциации по плотности энергии лазерного излучения эта молекула должна обеспечить высокие значения параметров элементарного акта разделения (ПЭАР), в первую очередь — селективности а и выхода 3 ИК МФД (см. раздел 8.3). Кроме того, минимальное число каналов химических реакций при диссоциации соединений с целевым изотопом, отсутствие обратных реакций должны обеспечивать сохранение целевого изотопа. [c.460]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология