Разделение электромагнитными методами

XI. РАЗДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ МЕТОДАМИ [c.100]

В области электромагнитных методов разделения лабораторные исследования проводили для изучения возможности применения ряда новых концепций. В последние несколько лет определенные усилия были направлены, в частности, на исследования плазменного разделения. В этой области были признаны два наиболее удачных метода вращение плазмы и ионный циклотронный резонанс. [c.15]

XI. Разделение электромагнитными методами 101 [c.101]

Электромагнитный метод. В основе электромагнитных методов разделения изотопов лежит тот же принцип, что и в основе работы упоминавшихся в начале этой главы магнитного анализатора или масс-спектрометр а. [c.44]

Рио. 10. Разделение изотопов электромагнитным методом [c.44]

Достоинства этого метода следует оценивать, прежде всего, в сравнении с электромагнитным методом разделения, который до сих пор применяется при выделении изотопов большинства элементов, являющихся металлами. В настоящее время производительность заводов, использующих электромагнитный метод, уже не отвечает потребностям науки, медицины и промышленности. Целесообразно решить проблему радикально, т.е. не путём наращивания числа электромагнитных разделительных установок, а с помощью разработки нового метода разделения. [c.308]

Масс-спектроскопический анализ основан иа том же принципе, что и. электромагнитный метод разделения стабильных изотопов (см. гл. 2). [c.108]

В начале 40-х годов стала весьма актуальной проблема разделения изотопов урана. К этому времени принципы электромагнитного метода разделения изотопов были разработаны глубже, чем других, поэтому в США и СССР началась бурная подготовка к строительству (и, почти одновременно, и само строительство) именно электромагнитных сепараторов для разделения изотопов урана. Это дало сильный толчок для развития целого ряда разделов физики и техники. Токи ионных пучков в установках предстояло увеличить на 7-10 порядков величины по сравнению с масс-спектрометрами. Получить необходимые величины ионных токов можно было только из плазмы. Поэтому были предприняты обширные исследования по многим вопросам физики газового разряда и низкотемпературной плазмы. В итоге были созданы пригодные для промышленных масштабов разделения источники ионов на основе мощного дугового разряда в магнитном поле с накалённым катодом [4]. Для понимания процессов в сепарационных установках потребовалось значительное расширение знаний в области атомных столкновений, были нужны точные значения эффективных сечений ионизации, перезарядки, других процессов. Необходимы были исследования взаимодействия потоков ускоренных частиц с поверхностью катодного распыления, вторичной ионной и электронной эмиссии. [c.290]

Чтобы облегчить автоматическую обработку результатов, пластинки в держателе помечают. Пробы (6—12 проб), нанесенные вокруг центра системы, кодируют и считывают механическими, оптическими или электромагнитными методами. Эту процедуру оптимизируют ио отношению, например, к длине волны излучения при оптическом сканировании. После разделения пластинку высушивают и помещают в сканирующее устройство, используемое для детектирования полученной хроматограммы. [c.94]

Было принято решение для получения обогащённого урана-235 электромагнитным способом в промышленных масштабах построить комбинат №814 в 200 км севернее г. Свердловска (г. Лесной). Проектом предусматривалось применение 2-х-ступенчатой схемы обогащения урана на первой ступени до 75%, а на второй — до 95% по изотопу 11-235. Строительство и пуск комбината № 814 не вызвали больших технических проблем. Производительность электромагнитного метода разделения изотопов урана оказалась мала по сравнению с газодиффузионной технологией. Стоимость продукции была в 2 раза выше. [c.133]

Обогащение стабильных изотопов для получения радионуклида 1. Одной из основных сфер приложения обогащённых стабильных изотопов является их использование в качестве стартового материала для получения радиоактивных изотопов различного назначения. Крупномасштабной наработке радиоизотопов для медицины препятствовали ограниченные возможности электромагнитного метода разделения и высокая цена получаемых изотопов. Центробежный метод разделения сделал изотопные материалы не только более доступными, но и предоставил новые возможности, в том числе и по получению радионуклида для ядерной медицины. [c.212]

Универсальность аналитического прибора определяется разнообразием объектов, для анализа которых (по возможности одновременного) он может быть использован, и областью изменений концентраций, в границах которой возможно прове дение количественного анализа. Таким образом, универсальность прибора непосредственно связана с его способностью к разделению сложной смеси на отдельные компоненты, о чем уже говорилось в гл. 2. Почти во всех приборах, предназначенных для анализа многокомпонентных проб, предусмотрена возможность их предварительного разделения на отдельные составляющие, с тем чтобы можно было осуществить обнаружение отдельных компонентов и оценить их концентрацию. Классическим примером таких приборов являются установки, основанные на принципах хроматографии. Для достижения необходимой разрешающей способности прибора конструктор аналитической аппаратуры может использовать любой из многочисленных физических или химических методов разделения с последующей математической обработкой экспериментальных данных. Различные типы приборов, которыми аналитики располагают в настоящее время, в первую очередь отличаются методами осуществляемого в них разделения и обнаружения (см. также гл. 12). Так, в хроматографических приборах разделение осуществляется вследствие различий в скоростях передвижения концентрационных зон исследуемых компонентов. В масс-спектрометрин используется возможность разделения ионов под действием электростатических или магнитных сил. В большинстве спектроскопических методов проводится разделение электромагнитных сигналов с помощью подходящих фильтров или различных монохроматоров. Если же полученные спектры имеют сложную структуру, разделение сигналов осуществляется путем математической обработки экспериментальных данных. Математические методы и компьютерные средства предназначены для косвенного измерения различных переменных и параметров процессов, часто применяемого, например, при контроле за окружающей средой. Проведение таких косвенных измерений с помощью компьютеров позволяет решать [c.95]

Физические принципы метода. Разделение по массам в электромагнитном методе происходит при движении предварительно ускоренных в электрическом поле заряженных частиц — ионов — через магнитное поле. Если все частицы прошли одну и ту же разность потенциалов и, то для простейшего случая однородного магнитного поля Я их движение, очевидно, описывается уравнением [c.291]

В ионном пучке должны отсутствовать значительные силы кулоновского расталкивания воздействие собственного электрического поля пучка на ионы должно быть меньше, чем воздействие магнитного поля. Максимальную величину кулоновского электрического поля Е , удовлетворяющую этому требованию, оценим, приравняв кулоновское расширение пучка ионов одной массы величине дисперсии по массам 2 R — R ) = d = Дер AM/M. Здесь Rh, Rb — радиусы крайних (наружной и внутренней) траекторий для ионов массы М. Используя уравнение движения Mv /Rep = evH/с еЕ , можно найти допустимое кулоновское поле Ef. 0,5 АМ/М U/R). Для М 100 200 а.е.м., АМ = 1, [/ = 30 кВ, среднего радиуса Дер около 50 см получим допустимое Е 1+2 В/см, т.е. объёмный заряд в ионном пучке должен быть достаточно полно скомпенсирован. Это — одно из основных условий успешного разделения изотопов электромагнитным методом. [c.292]

Энергоёмкость производства изотопов. Необходимо рассматривать следующие основные статьи затрат электроэнергии в процессе разделения изотопов электромагнитным методом [c.297]

Введение. Применение газовых механических центрифуг для разделения стабильных изотопов ограничено, как известно, теми химическими элементами, которые имеют газообразные соединения с достаточной упругостью паров при нормальных условиях [1]. Целый ряд элементов, однако, не имеет таких соединений, поэтому экономически выгодный центробежный метод разделения не позволяет получать многие изотопы. Сюда относятся в первую очередь элементы первой и второй групп периодической таблицы, а также редкие земли. С другой стороны, практически универсальный электромагнитный метод [2] имеет малую производительность. [c.326]

Электромагнитный метод масс-сепарации, основанный на зависимости параметров движения иона во внешних электрических и магнитных полях от массы иона (точнее, отношения массы к заряду) [3, 4]. Этот метод универсален, отличается высоким коэффициентом разделения, быстрым запуском и возможностью переключения установки с одного элемента на другой, однако его производительность и рентабельность очень малы [1, 2] [c.357]

Электромагнитный метод. Электромагнитное разделение основано на различии траекторий полета ионов разделяемых изотопов Б электромагнитном поле. Величина отклонения пучка ионов в электромагнитном поле зависит от их скорости, заряда и при прочих равных условиях от массы ионов. Процесс в малых масштабах осуществляется в масс-спектрометрах, а для производственных целей служит так называемый калютрон (магнитный сепаратор), в котором ионы движутся в однородном электромагнитном поле, при этом величина расхождения пучка пропорциональна разности квадратных корней из массы изотопов [c.454]

МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕН И Я ИЗОТОПОВ 2. 1. Уран-235. Для производства в принципе могут быть использованы следующие способы газовая диффузия, термодиффузия, электромагнитный метод и центрифугирование газообразного UFg. Однако в крупнопромышленном производ- [c.367]

Электромагнитный метод (см. раздел 3) пригоден для разделения любых элементов и часто позволяет достичь практически полного разделения в одной ступени. Все другие методы требуют многократного повторения операции разделения в ряде ступеней, называемых каскадом. Теория таких многоступенчатых разделительных каскадов рассматривается в гл. X. Электролиз, обмен и дистилляция, применимые главным образом для разделения легких элементов, обсуждаются в гл. XI. Диффузионные методы и газовая центрифуга, наиболее подходящие для выделения урана и других тяжелых элементов, рассматриваются в гл. XII. [c.372]

История. Электромагнитный метод разделения был применен Томсоном [31 ] в 1911 г., что привело к открытию изотопов стабильных элементов. Когда Томсон пропускал пучок положительных ионов неона через электрическое и магнитное поля, на фотопластинке были обнаружены две линии, принадлежащие Ые и Ые- . Современный масс-спектрометр основан на том же принципе. С помощью этого прибора установлено существование природных изотопов у 61 элемента, определены изотопные концентрации и массы. [c.372]

После завершения строительства диффузионного завода электромагнитный метод оказался слишком дорогим, и в 1946 г. на заводе У-12 прекратили разделение изотопов урана. [c.372]

Принципы масс-спектромет-рии были разработаны н усовершенствованы Астоном, Пиром, Бейнбриджем и др. Метод базируется на различной степени искривления в магнитном поле траекторий заряженных частиц различной массы. Принципы конструкции масс-спектрографа и примеры масс-спектров будут приведены в гл. 6. Здесь же кратко будут изложены принципы электромагнитного метода разделения изотопов. [c.44]

К сожалению, в этой книге не отведено место для описания электромагнитного метода разделения изотопов, который имеет немаловажное практическое значение. Авторы справедливо отмечают, что лазерный и плазменный методы разделения изотопов пока еще находятся в стадии лабораторных разработок, и тем не менее материалы, изложенные в обзорах К- П. Робинсона, Р. Дж. Дженсена, Ф. Босхотена и Н. Натрата, могут вызвать интерес физиков и инженеров, пожелающих заняться развитием этих перспективных методов. [c.3]

В обьганом электромагнитном методе разделение достигается благодаря тому, что ускоренные до одинаковой энергии ионы движутся поперек постоянного магнитного поля по окружностям, радиус которых зависит от массы иона. Следовательно, смесь ионов, вышедших из источника, разделяется в таком электромагнитном сепараторе на пучки, каждый из которых содержит ионы только одной массы. Наибольшее рас- [c.247]

Была облучена металлическая медь. После прекращения ее радиоактивности образец растворили-в азотной кислоте. Затем добавили известные количества N10 и 2пО, обогащенных электромагнитным методом. После этого из раствора выделили никель и цинк и провели их масс-спектрометрический анализ. Такое прямое измерение количеств дочерних никеля-64 и цинка-64 дает для фактора разветвления величину 1,62 0,11. Главным достоинством метода является его чувствительность при обнаружении распада вследствие ЛГ-захвата однако метод не позволяет различить такой распад и распад с испусканием позитрона. При распаде европия-152 образуются гадолиний и самарий. В этом случае Хейден, Рейнольдс и Инграм [35] избежали необходимости химического разделения, использовав различие летучестей этих элементов. Когда образец нагревали в источнике с поверхностной ионизацией, то относительные интенсивности пиков положительных ионов этих трех элементов изменялись со временем были измерены величины всех пиков в различные моменты времени, которые затем были использованы для составления системы линейных уравнений, решение которой дает элементарный состав смеси. [c.118]

Создание промышленности обогаш,ения урана методом электромагнитного разделения. В рамках уранового проекта научное руководство разделением изотопов урана электромагнитным методом осуществлял академик Л. А. Арцимович. 10 сентября 1945 года он доложил Техническому совету ПГУ о состоянии работ по этому направлению. Учитывая, что в рамках Манхэттенского проекта в США в Ок-Ридже был построен мощный завод общей площадью свыше 200 тыс. кв. метров, было принято решение развернуть исследовательские работы. Первые результаты, полученные в ноябре 1945 года в ЛИПАНе, дали обогащение урана по изотопу 0-235 до 12-15%, производительность составила 70 микрограмм в сутки. Но уже в январе 1947 года на экспериментальном магните удалось получить продукт 90% обогащения. [c.133]

Введение. Формирование физических принципов электромагнитного метода разделения изотопов началось в первые десятилетия XX века с метода анализа положительно заряженных частиц по массам, изобретённого Демпстером в Райерсоннской физической лаборатории в Чикаго [1]. Дальнейшее развитие этот метод получил в работах Астона и Фаулера [2], Маттауха и Герцога [3] и других авторов О. Принципы, изложенные в этих работах, послужили основой для создания будуш,их электромагнитных сепараторов. [c.290]

К настоящему времени, несмотря на развитие других методов, разделение изотопов более 30 элементов периодической системы производится электромагнитным методом. Изотопы некоторых элементов, например Zn, Hg и др. по разным причинам производятся двумя методами. Для Hg это электромагнитный и фото-химический методы. Имеют только электромагнитное происхождение такие нуклиды, как применяемый как стартовый материал для получения на циклотронах радионуклида широко используемого в кардиологии требующийся для получения радионуклида медицинского и технологического (7-дефектоскопия) назначения. (В последние годы ведётся отработка лазерной AVLIS-технологии для получения нуклида Yb). Электромагнитным методом производится разделение изотопов практически всех редкоземельных, щёлочноземельных и щелочных элементов, а также элементов платино-палладиевой группы. Среди них такие постоянно применяемые изотопы, как Са — для физических исследований, Са — для изготовления радиофармпрепарата К для кардиологии, — для агрохимических и фармакологических исследований Rb, — для геофизических исследований (определение возраста горных пород), — для изготовления ]радиофармпрепарата Sr, применяемого при диагностике заболеваний костей, Gd — для наработкии радионуклида технологического применения и т.д. [7]. Поэтому имеют смысл поиски путей увеличения производительности электромагнитных разделительных установок и снижения себестоимости изотопных препаратов. [c.306]

Варианты нетрадиционного решения задачи существенного повышения производительности электромагнитного метода разделения изотопов предло- [c.306]

Во всех случаях облучаемое вещество представляет собой атомный пучок в вакуумной камере. В этом смысле данный метод близок к электромагнитному методу разделения изотопов, в котором также необходимо переводить вещество в атомный пар, а затем ионизировать. Однако в отличие от электромагнитного метода ионизация осуществляется изотопически-селективно, поэтому не требуется последующей сепарации ионов в массе. [c.363]

Непосредственно для разделения этот метод применяется в тех случаях, когда требуется небольшое количество (до 1 кг/год) изотонически чистых веществ. Тем не менее, электромагнитным методом в США впервые удалось получить значительные количества высокообогащённого оружейного урана ещё в военное время. В Ок-Ридже был построен завод, состоящий из нескольких [c.129]

Использование газокинетических методов разделения и методов химического изотопного обмена неприемлемо из-за отсутствия подходящих для этого соединений у редких земель использование электромагнитной сепарации и лазерных методов разделения изотонов в принципе возможно, однако реальное применение этих методов для получения изотонически обогащённых присадок к топливу будет определяться стоимостью таких присадок и экономическим эффектом от их применения. [c.160]

Наилучшими методами разделения небольших количеств изотопов для исследовательских целей являются термодиффузионный, вследствие его универсальности, простоты работы и применяемого оборудования, и электромагнитный, из-за простоты и большого коэффициента разделения. Но оба метода слишком неэффективны для крупномасштабного производства. Однако в тех случаях, когда выбор процесса определялся пе экономикой, а сроками, оба метода применялись для крупномасштабного разделения изотопов урана. При крупномасштабном разделении небольшие различия в химических или физических свойствах соединений изотопов должны эффективно усиливаться. По-видимому, надежной основой для выбора метода круннохмасштабного разделения является его энергоемкость. В электромагнитном методе для поддержания сильного магнитного и электрического полей п для превращения всего продукта, подвергаемого разделению, в газообразные ионы должно затрачиваться много энергии. Следует учесть также, что коллекторов разделенных изотопов достигает лишь незначительная часть ионизованного материала. Термо-диффузиоииый метод требует затрат большого количества тепла для создания температурного градиента в колонках. Кроме того, коэффициент разделения для термодиффузионного метода меньше, чем для других методов. [c.362]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология