[ентов (D, 10B, UB, 13C, 15Nt 180). Наиб, эффективная О низкотемпературная ректификация, напр, в смесях _ Н2≈D2; 13Со≈12Со и др. О Изотопный обмен основан на хим. реакциях, при
к-рых происходит термодинамически равновесное пере-О распределение изотопов к.-л. элемента между рсаги-
ерующими веществами. Так, напр., при контакте НС1 с НВг, л к-рых первоиач. содержание дейтерия в водороде было одинаковым, в результате обменной реакции в FIC1 содержание D будет леек, выше, чем в НВг. Применение неск. каскадов позволяет получать дейтерий и обогащ╦нные отд. изотопами смеси для др. легких элементов (6Li, 7Li, ≥В, ПВ. 13С, 15N, 1S0). Разрабатывается метод обогащения 236U с использованием ионообменной реакции между U в смоле и U в растворе
≈ л е /m-З1! Г о /1 О≈1,0'iU ) l£, 4J.
Достоинства молскулярно-кинетич. и физ.-хим. методов; возможность экономичного И. р. в промышл. масштабах и практически полное использование вещества в 1 цикле разделения. Недостатки: необходимость газовой фазы (не все элементы образуют стойкие газообразные соединения); значит, кол-во смеси; неунивер-сальностъ установок; разделит, каскады и колонны должны содержать значит, кол-ва концентрируемых изотопов.
Лит.: 1) Атомная наука и техника в СССР, М., 1977; 2) В и л л а н и С., Обогащение урана, М., 1983; 3) Розен А, М,, Теория разделения изотопов в колоннах, ╧., I960; 4) Шемля М., Перье Ж., Разделил ив инотопов, пер. с фрннц., М., 1980; 5) Рабинович Г. Д., Разделение изотоп он и других смесей термоциффузией, М,,1980;6)Анд-р е е в Б. М., Зепьвенский Я. Д., Натальи и-к о в С. F.t Разделение стабильных изотопов физико-химическими мот-одами, М,, 1982; 7) Б h г f е 1 d W., Elements of flow and diffusion processes in separation nozzles, В.≈ (a. D. 1, 1983. А. А. Сазыкин.
Электромагнитные методы
Собственно электромагнитный метод основан на том же принципе, что и масс-спектрометр. Любой масс-спектрометр является миниатюрной установкой для И. р. Для получения больших кол-в изотопов служат крупные установки (амер. термин к а л ю т р о-н ы), работающие по принципу масс-спектрометра Демп-стера (рис, 4) [1≈ 4]. В однородном магн. поле с напря-
К еысоковакуумному
насосу
Ионный источник Рис» 4. Принципиальная схема электромагнитного сепаратора.
жонностыо Я расстояние d между фокусами соседних изотопов с массами М и Af+ДЛ/ и зарядом Ze (дисперсия) составляет:
/""""/2. (9)
Здесь ZeV ≈ энергия иона (все величины выражены в системе единиц СГСЕ), а ширина фокуса каждого изотопа (аберрация):
= psin*(qV2)
1 2 "РФ2-
(Ю)
где ф ≈ угол раствора ионного пучка в плоскости, пер-цендикулярной Н. И. р. возможно только при
т. е. в однородном поле Н ≈ при <р<2 (ДЛ//Л/)1'*. Для увеличения ф и обеспечения тем самым большей производительности разделит, установки применяют неоднородные (т. н. бозаберрационные) маги, поля [1≈3, 5], с помощью к-рых уда╦тся хорошо фокусировать пучки ионов с (р^(25≈30}° и энергией ионов 25≈40 кэВ. Производительность Q разделит, установки (в идеальном случае) связана с сплои тока / пучка однозарядпых ионов выражением:
e = 0T89^Cft/ (г/сутки). (Н)
Здесь Л ≈ ат. масса разделяемого элемента, С0 ≈ относит, концентрация выделяемого изотопа в исходной смеси (/ в А). Промышл. установки позволяют накапливать до песк. десятков г изотоков в сутки. При этом ко-эф. обогащения в 1 цикле разделения ее≈С/£0 ≈10≈ 103 (С ≈ относит, концентрация изотопа в обогащ╦нной смеси). Типичные размеры вакуумной камеры (в м): 3X1,5X0,4.
Ток / определяется гл, обр, фокусировкой пучка, к-рая в безаберрационном маги, поле зависит от компенсации пространств, заряда пучка. Если бы расталкипв-ние ионов пучка собств. пространств, зарядом не было скомпенсировано, то обусловленная им аберрация пучка, могла бы быть меньше дисперсии лишь при очень малом 7. В действительности возможна нейтрализация пространств, заряда электронами, образуемыми самим пучком в остаточном газе камеры (давление р~ 10~ь мм рт. ст.). Если бы ток / был постоянным во времени, то компенсация пространств, заряда, установившись (для этого достаточно ~lQ-4c), сохранялась бы. Этому, однако, препятствуют колебат. процессы как в самом пучке, так и в ионном источнике. Вследствие этого плотность ионного тока (при определ. условиях) колеблется так быстро, что вызывает динамит, декомпенсацию пространств, заряда, резко нарушающую процесс И. р. Исследование дииамнч. декомпенсации [4] позволило осуществить И. р. разл. алиментов при макс, токе (для элементов ср. масс ≈ до неск. сотен мА}.
В ионном источнике пары рабочего вещества ионизуются в газовом разряде, горящем в продольном магн. поле. Возникающие ионы извлекаются из разряда элек-трич, полом, ускоряются и поступают в разделит, ка-меру в виде сформированного ионного пучка. Вследствие неполной ионизации паров и наличия в пучке ионов с разл. кратностью заряда коэф. использования рабочего вещества обычно ~20≈50%.
В приемнике ионов [5] пучки изотопов попадают на стенки изотопных «карманов» и оседают на них в виде нейтральных атомов. Распыление законленного вещества и отражение ионов от стенок карманов обусловливают неполное улавливание вещества, переносимого ионным пучком. Накопленное вещество извлекается из приемника хим. методами. Коэф. улавливания и извлечения вещества «50≈80%. Т. о., коэф. использования вещества в 1 цикле И. р. от 10 до 40^L
Электромагн. методом осуществляете» разделение как стабильных, так и радиоактивных изотопов. Для разделения тяж╦лых элементов иногда применяются установки с меньшей производительностью, но с повышенной дисперсией, в к-рых коэф. разделения а достигает 1000. В одной из таких установок [1] с поворотом пучка на 225° в магн. поле d=20 мм на 1% относит, разности мясе и е≈1000 для U и Ри при / ≈ 10 мА. Существует двухкаскадньги масс-сепаратор, в к-ром фокус пучка ионов изотопа в конце первого каскада служит источником лучка для 2-го каскада; полный угол отклонения пучка ~250°; для 235U е≈1400. Существуют калютроны с уменьшенной производительностью (на ≈ 50%), но с увеличенной (в 1т5раза) дисперсией, с углом поворота пучка на 255Ц. Для разделения стабильных изотопов применяются также малые установки с углом поворота пучка 60° и 90°.
В случае короткоашвущих изотопов (период полураспада Т ^20 мс) первичные ноны, создаваемые в
Copyright (c) "Русский переплет"
закахать раскрутку сайта в Самаре. Продвижение web сайтов в интернете www.promorise.ru
