Изотопы методом диффузии

Г в e p д Ц и T e Л и И. Г., Кучеров P. Я., Ц х аj< а я В. К. Разделение изотопов методом диффузии в потоке пара. В кн. Труды Второй международной конференции по мирному использованию атомной энергии Женева, 1958. Доклады советских ученых, 6—Получение и применение изотопов. jM., Атомиздат, 1959, стр. 69—86. [c.144]

Рис. 110. Схема прибора для разделения изотопов методом диффузии через струю паров ртути

Однократный эффект разделения в однофазных системах достигается за счёт подвода энергии к каждому разделительному элементу. Так, например, при разделении изотопов методом диффузии через перегородку необходимо создать разность давлений, при центрифугировании необходимо тратить работу на вращение центрифуги. В двухфазных системах подвод энергии (или химических реактивов) необходим только для перевода изотопа из одной фазы в другую. Сам же процесс разделения (в силу его термодинамической обратимости) идёт без совершения внешней работы. [c.231]

Для обогащения или полного разделения изотопов применяют методы диффузии, термодиффузии, электролиза и обменные реакции. Обогащение можно также проводить с помощью методов осаждения и центрифугирования. Ректификационные методы разделения применяют для получения изотопов Не, О, В, С, N, 1 0, -Не, С1 и Аг. Обстоятельный обзор методов получе- [c.219]

Методы диффузии и т е р м о д и ф ф у з и и. Диффузионный метод разделения соединений стабильных изотопов в газовой фазе основан на различии скоростей диффузии легкого и тяжелого компонентов смеси. Еще в конце прошлого века английским физиком Рэлеем было показано, что смесь различных газов с разной молекулярной массой может быть частично разделена при диффузии ее через пористую перегородку. Коэффициент разделения смеси газов а при этом пропорционален корню квадратному из отношения молекулярных масс компонентов смеси [c.41]

В качестве пористых перегородок при диффузионном методе разделения стабильных изотопов применяются различные материалы. Астон впервые в истории изотопных исследований добился определимого разделения стабильных изотопов неона именно методом диффузии через пористые глиняные перегородки. Чрезвычайно эффективными оказались диффузионные конструкции, где роль порисТой перегородки играет струя пара ртути. [c.41]

Фтор был впервые получен Муассаном во Франции в 1886 г. по реакции, которая очень напоминает современный способ его получения. Муассан проводил электролиз раствора КР в жидком НР в платиновом сосуде. Промышленное получение фтора началось во время второй мировой войны, когда его стали применять при разработке атомного оружия для превращения урана в иГ . Гексафторид урана использовали в процессе разделения изотопов методом газовой диффузии, чтобы выделить У-235. Большая часть производимого в настоящее время фтора идет на производство полимерного вещества тефлона. Таким образом, производство фтора, начавшееся в чисто военных целях, направлено теперь в основном на бытовые нужды — изготовление прокладок для кухонной посуды, предохраняющих пищу от подгорания. [c.338]

Разделение изотопов методом газовой диффузии в лабораторном масштабе впервые проводили Линдеман и Астон [3.5], чтобы получить изотопные смеси, обогащенные малораспространенными изотопами, для определения масс изотопов и для изучения атомных и молекулярных спектров. Первые результаты по изотопному обогащению методом газовой диффузии получили Астон для изотопов неона [3.6] и Харкинс для изотопов хлора [3.7] н ртути [c.52]

В связи с этим в данной главе рассматриваются два основных промышленных метода разделения изотопов метод газовой диффузии и метод газовой центрифуги, а также ряд проблем, сопутствующих процессу разделения изотопов. [c.127]

Единственным рациональным путём её решения принимается разделение изотопов при помощи диффузии через мембрану с мелкими отверстиями. Предпочтение метода диффузии методу центрифугирования для наших физиков и химиков явилось неожиданным. У нас была распространена точка зрения, согласно которой возможности метода центрифугирования стоят значительно выше возможностей метода диффузии. В соответствии с этой точкой зрения вначале, при постановке работ по проблеме урана, предусматривались исследования только с центрифугой. Получение материала заставило наряду с центрифугированием включить в план работ по проблеме и метод разделения диффузией . [c.133]

Содержание в отработанном ядерном топливе может быть повышено путем разделения изотопов методом газовой диффузии, для чего используется газообразный гексафторид урана. Данный метод разделения изотопов, а также свойства иРв были известны еще до того, как Манхэттенский округ выбрал этот метод для [c.20]

TOB ДЛЯ реакторов, а также производство гексафторида урана UFg, в виде которого берут уран при разделении его изотопов методом газовой диффузии. Эти операции часто проводятся на тех же заводах, на которых в дальнейшем используется уран. [c.140]

Ступень масс-диффузии. Разделение изотопов масс-диффузией может производиться либо в каскаде из отдельных ступеней, либо в масс-диффузионной колонне. Первый способ разделения был предложен Герцем 116—18], который применил этот метод для разделения изотопов неона. Принцип действия ступени масс-диффузии показан на рис. 12. 1 на примере аппарата, предложенного Майером [30, 31]. Основной частью этого аппарата является ступень масс-диффузии, в данном случае цилиндр, который разделен на две кольцевые камеры цилиндрической масс-диффузионной перегородкой. Исходная газО вая смесь поступает по вертикальной трубе в верхнюю часть внутренней камеры. Когда этот поток движется затем вниз по внутренней камере, он увлекает разделительный газ, диффундирующий через перегородку из наружной камеры, и отдает часть исходного газа, успевающую продиффундировать через перегородку в наружную камеру против потока разделительного газа. Так как легкий компонент исходной смеси диффундирует с большей скоростью, чем тяжелый компонент, поток во внутренней камере непрерывно обогащается тяжелым компонентом. [c.476]

В некоторых случаях (см. Метод диффузии ) можно на основании изучения кинетики сорбции радиоактивного изотопа рассчитать размер его частиц или по крайней мере относительное изменение размеров этих частиц как функции состава раствора. [c.48]

Изучение состояния микроколичеств радиоактивных изотопов в растворах методом диффузии состоит в установлении связи между скоростью диффузии радиоактивного изотопа и размерами и молекулярным весом его частиц. Поскольку раствор, содержащий микроколичества радиоактивного изотопа, как правило, не отличается по составу от раствора, в который радиоактивный изотоп диффундирует, то фактически изучается диффузия частиц в однородной по составу среде. Высокая чувствительность радиоактивных [c.64]

Старик и сотр. [ применили метод диффузии для изучения состояния радиоактивных изотопов в крайне разбавленных растворах. В данном случае трудность заключается в том, что при измерении коэффициентов диффузии многозарядных гидролизующихся элементов необходимо найти условия проведения эксперимента, при которых были бы сведены к минимуму ошибки, обусловленные адсорбцией ионов на стенках приборов. [c.66]

В связи с потребностью для нужд ядерной энергетики больших количеств таких изотопов, как В и многие методы И. р. получили, начиная со времени второй мировой войны, промышленное использование метод диффузии — для выделения с применением газообразного иР , методы ректификации, химич. обмена и электролиза для выделения дейтерия. Промышленное значение имеет также разделение изотопов лития. Разделение других изотопов осуществляется в лабораторном масштабе. [c.98]

Гексафтор ид урана ир является энергично гидролизующимся и легко сублимирующимся веществом. Свойства его привлекли особое внимание в связи с использованием его для разделения изотопов урана методом диффузии [95] или термической диффузии пара. [c.681]

Для исследования скорости и механизма диффузии в пленках (выяснения природы диффундирующих ионов, скорости диффузии и др.) применяют метод инертных индикаторов и метод радиоактивных изотопов (меченых атомов). [c.437]

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]

Использование для разделения изотопов таких физических свойств, как разность плотностей в газообразном состоянии и различные скорости диффузии, или различие в температурах кипения в жидком состоянии позволило разработать методы разделения изотопов из смеси (диффузия в потоке пара или через пористые перегородки, термодиффузия, фракционная перегонка н др.). Эти методы трудоемки, так как необходимо многократно (ступенчато) проводить разделение, поскольку коэффициенты разделения крайне низки. [c.40]

Меченые атомы. В химическом отношении изотопы одного и того же элемента почти тождественны. Ответственность за химические свойства несет структура внешних электронных оболочек, а она у изотопов одинакова. Из этого следует постоянство изотопного состава природных элементов, а значит, и постоянство атомных масс элементов. Однако при более точных исследованиях поведения изотопов выяснилось, что различие в изотопных массах все же, хотя и в небольшой степени, сказывается на свойствах (например, на коэффициентах диффузии, константах скорости реакции, давлении пара, плотности и т. п.). Эти небольшие различия — изотопные эффекты — используются в разнообразных методах разделения изотопов. Изотопные эффекты сильнее проявляются у легких элементов, чем у средних и тяжелых. [c.412]

И. Гвердцители. Р. Кучеров. В. Цхакая. Разделение изотопов методом диффузии в потоке пара. Доклад № 2086. представленный на Вторую международную конференцию по мирному использованию атомной энергии. /Кенева. 1958. [c.525]

Разработка методов И. р. была начата одновременно с открытием изотопов. Кще в 1913 Дж. Дж. Томсоном был применен электромагнитный метод разделения изотопов неона Ме о и Ке=-, явившийся также способом их открытия. Будучи усовершенствован, этот метод был использован в дальнейшем (1920) Ф. Астоном для открытия и разделения изотонов многих элементов. В 1919 Ф. Линдеманном и Ф. Астоном был предложен для И. р. метод центрифугирования. В 1932 Г. Герц использовал для разделения изотопов метод диффузии через пористые перегородки, а в 1934 — метод диффузии в струю пара. Метод ректификации изотопных смесей был применен в 1931 В. Кезо-мом и Г. Ван-Дейком для разделения Не ч и Ке з, а Г. Юри, Ф. Брикведом и Л. Мэрфи — для концентрирования дейтерия в жидком водороде. В 1933 Г. Льюис и Р. Макдональд получили тяжелую воду электролизом (кинетич. метод). В 1935 Г. Юри и Л. Грейфф был предложен для И. р. метод химич. обмена. В 1938 К. Клузиусом и Г. Диккелем для целей И. р. был применен термодиффузионный метод. [c.98]

Разработка методов И. р. 61,ша начата одновременно с открытием изотопов. Р ще в 1913 Дт. Дж. Томсоном был применен алектромапштный метод разделения изотопов неона Ке-о и N0- -, явившийся также способом их открытия. Будучи усовер-тснетвован, этот метод был использован в дальнейшем (1920) Ф. Астоном для открытия и разделепия изотопов многих элементов, В 1919 Ф. Лшщеманном и Ф. Астоном был предложен для И. р, метод центрифугирования, В 1932 Г. Герц использо-ва.ч длн разделения изотопов метод диффузии через пористые перегородки, а в 1934 — метод диффузии в струю пара. Метод ректификации изотопных смесей был применен в 1931 В. Кезо-моы и 1. Ван-Дейком для разделения Ке- и а Г, Юри, [c.98]

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]

Большинство соединений урана при нормальных услови ях — твердые тела и в газообразное состояние могут быт1 переведены только при очень высоких температурах, когдг ни о каких тонких процессах разделения изотопов не мо жет идти и речи. Однако бесцветное соединение урана ( фтором — гексафторид иКе возгоняется уже при 56,5° С (при атмосферном давлении). иРе — самое летучее со единение урана, и оно лучше всего подходит для разделения его изотопов методом газовой диффузии. [c.366]

Этот метод диффузии через пористые перегородки был в свое время использован Релеем и Рамзаем для разделения газов атмосферы. Поскольку при однократном прохождении газовой смеси эффективность разделения невелика, то применяют каскадный принцип. Так, например, Гертц, применяя этот принцип многократного прохождения смеси через пористую перегородку, разделил изотопы неона. Этот метод был в дальнейшем использован для разделения изотопов урана Ге и Ре). Здесь соотношение составляет всего лишь 1,0043, но число прохождений около 4000, что дает возможность получить 11 Ре чистотой около 99% [120]. Однако для этого потребовалась мощная система насосов и компрессоров (238 тыс. ка). [c.205]

Диффузия урана в ниобии. С помощью а-излучення урана, обогащенного до 90% изотопом методом измерения интегральной активности остатка образца определена диффузионная подвижность урана и пйобки чпстотой 99,55% [191. В области температур 1500— 2000° С полученные результаты хорошо описываются уравнением 0 = 8,9- 10-2 р 76800/ Г). [c.163]

Некоторые исследования И. Е. Старика по изучению состояния ультрамалых количеств вещества представляют интерес как методр1ческие. Из работ последнего времени к ним относятся развитие метода адсорбции — изучение адсорбции радиоактивных изотопов на произвольно модифицированной поверхности стекла, что позволяет исследовать величину адсорбции элементов в зависимости от их состояния и свойств поверхности (И. Е. Старик, Н. Г. Розовская) усовершенствование метода диффузии применительно к определению коэффициентов диффузии радиоактивных элементов, присутствующих в растворах в микрокопцептрациях. Большим достоинством этого метода является минимальная поверхность диффузионной ячейки, с которой соприкасается раствор радиоактивного изотопа. Благодаря этому ошибки, вызываемые адсорбцией на стенках прибора, сводятся к минимуму и возникает возможность количественно изучать диффузию микроколичеств радиоактивных изотопов во всем интервале pH, не исключая области максимальной адсорбции данного элемента (И. Е. Старик, Ф. Л. Гинзбург, Б. Н. Раевский, А. И. Юртов). [c.18]

Разделение и анализ изотопов является одной из самых сложных и трудоемких аналитических задач. Близость свойств изотопных веществ сильно затрудняет их разделение. Применяемые для этой цели методы (диффузия, термодиффузия, ректификация, центрифугирование и др.) длительны и трудоемки. Чаще всего для идентификации изотопов пользуются масс-спектро.метрией, но и этот метод весьма сложен и его производительность изка. [c.42]

В наши дни уже не только лаборатории, а и некоторые области техники предъявляют спрос на индивидуальные стабильные изотопы недеятельных газов. Для выделения их используют описанные выше методы диффузии —термической и сквозь пористую перегородку. Эффективно разделение слюси изотопов в диффузионном насосе с помощью паров ртути, которые играют роль своеобразной пористой перегородки. Пары ртути уносят с собой легкую фракцию, а тяжелый остаток поступает в следующую диффузионную ячейку. [c.170]

Изотоп 235u использованный в подобных бомбах во время войны, был получен методом диффузии через пористые перегородки. Позднее был использован более эффективный метод электромагнитного разделения (см. стр. 761). [c.774]

При формулировке метода определения параметров модели будем считать, что располагаем неадсорбируюпщмся индикатором, так что обмен между проточной и застойной частями системы происходит в основном за счет конвекции и диффузии ( 1= 2=А). Неизвестными параметрами модели при этом будут являться число ячеек п, объем проточной части Уг, объем застойной зоны константа скорости обмена к. Применение в качестве индикатора радиоактивных изотопов позволяет измерить на выходе из аппарата две функции распределения одну в проточной зоне и вторую — по средней концентрации в полном сечении аппарата. Для каждой из этих кривых можно найти первый начальный и второй центральный моменты распределения. Тогда для определения неизвестных параметров модели следует воспользоваться уравнениями (7.85) и (7.91), где надо положить к =к =к, а также уравнениями (7.94) и (7.95). Решая совместно эти уравнения, получим [c.387]

В табл. 63 приведены характеристики некоторых наиболее часто применяемых изотопов различных элементов. Большое и разнообразное применение метод меченых атомов нашел при химических исследованиях. С помощью этого метода изучают взаимодействие катализаторов с реагирующими веществами, строение молекул, механизм химических реакций, взаимодействие между раствором и осадком, диффузию в твердых телах, различные процессы, протекающие в растительных и животных оргаиизмах. На основе применения радиоактивных изотопов Ан. Н. Несмеяновым были разработаны новые методы определения давления насыщенного пара чистых веществ и парциальных давлений пара растворов, дающие возможность определять столь малые значения их, как 10 —10 мм рт. ст. и даже ниже. В настоящее время, бла- <, годаря большей доступности искусственно получаемых радиоак-тивных изотопов некоторых элементов, метод меченых атомов B eff более широко используется в исследовательских работах в раз- личных областях естествознания и техники. Он применяется для наблюдения за ходом производственных процессов, для контроля качества продукции, используется при автоматизации производства, применяется в медицине и сельском хозяйстве. [c.543]

Ясно, что, хотя экспоненциальный реактор и критические сборки требуются, в конечном счете всегда при создании реактора больших размеров вое же желательно провести некоторую предварительную экспериментальную проверку расчета реактора с помощью других, более простых методов. Такой эксперимент, но-видимому, весьма подходящий для этой цели, основан на использовании пульсирующего нейтронного пучка. Этот метод применялся для определения коэффициента диффузии тепловых нейтронов и макроскопических сечений поглощения реакторных материалов [С8—711. Позднее он был использован Кэмпбеллом и Стелсеном нри изучении корот-коживущих изотопов и измерении параметров размножающей среды в реакторе [72]. Эксперимент, в сущности, заключается в облучении образца реакторного материала очень коротким импульсом нейтронов и в измерении постоянной распада основного радиоактивного изотопа, возбужденного в образце. Интересующие параметры реактора могут быть затем получены из рассмотрения зависимости постоянной распада от формы и размеров образца (т. е. от геометрического параметра). Этот эксперимент особенно полезен при определении свойств материала ио отношению к тепловым пей- [c.409]

Легкие частицы имеют скорости больше, чем тяжелые, и чаще сталкиваются с пористой диафрагмой (мембраной), что способствует их предпочтительному проникновению. Чтобы обеспечить режим кнудсеновской диффузии, диаметр отверстий в диафрагме должен быть меньиле десятой части среднего свободного пробега молекул. Таким образом, метод газовой диффузии основан на различии кинетических свойств разделяемых газов. Этот метод был впервые применен в 1932 г. для разделения изотопов неона. В настоящее время метод широко применяется для разделения изотопов урана 235 и 238 (р / = 1,0043), который предварительно превращают в газообразный гексафторид урана, сублимирующий при 56 °С. [c.239]

Важнейшее свойство урана состоит в том, что ядра некоторых его изотопов способны к делению при захвате нейтронов при этом выделяется громадное количество энергии. Это свойство урана используется в ядерных реакторах, служащих источниками энергии, а также лежит в основе действия атомной бомбы. Непосредственно для получения ядерной энергии применяются изотопы и 9211. Из них 2 применяется в виде природного урана, обогащенного этим изотопом. Важнейший метод обогащения (или выделения) изотопа основан на различии в скорости диффузии газообразных соединений изотопов через пористые перегородки. В качестве газообразного соединения урана используют его гексафторид ОГе (температура сублимации 56,5 °С). Из изотопа получают изотоп плутония 94Ри, который также может использоваться в ядерных реакторах и в атомной бомбе. [c.503]

Анализ изотопного состава. Применение масс-спектрометрии в количественном анализе за малыми исключениями ограничивается определением изотопного состава. Из многочисленных методов анализа изотопого состава более всего пригодна масс-спектрометрия, так как она является универсальным методом и дает очень точные результаты. Сдругой стороны, экспериментальные трудности в масс-спектрометрии больше, чем в других методах. Особенно большое значение изотопный анализ имеет при исследовании физических или химических процессов, в которых участвующие вещества метят более тяжелыми изотопами. Благодаря этому появляется возможность контроля протекания физико-химических процессов (диффузия, фазовые равновесия и другие) и объяснения механизмов химических реакций. [c.296]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология