ядерных реакциях, вводятся непосредственно в масс-сепаратор (экспресс-информация).
Оси. преимущества метода: высокий коэф. обогащения в.1 цикле; возможность одновременного разделения всех изотопов; универсальность, позволяющая переключать одну и ту же установку для разделения стабильных и радиоактивных изотопов. Недостатки: малые производительность и коэф. использования вещества; большие энергетич. и эксплуатац. затраты.
Электромагн. методом осуществлено разделение практически всех стабильных изотопов. В СССР существует Государственный фонд стабильных изотопов.
Лит.: 1) А р ц и м о в и ч Л. А., ИзСр, груды, М., 1978; 2) Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, М., 1972; 3) Proceedings of the 10-Ш International Conference on Electromagnetic isotope separators and techniques related to their applications, «Nucl. Instr. and Meth.», 1981.V. 186, K* 1/2; 4) Незлин М. B.f Динамика пучков в плазме, М., i982; 5} Сысоев А. А., Физика и техника мае с -спектрометрических приборов и электромагнитных установок, М., 1983.
М. В. Незлин,
Ионный циклотронный резонанс. В однородном магн. поле Н ион с эн1ргией £*к и массой М движется по круговой орбите с циклотронной частотой О, и радиусом
одного фотона (одноступенчатый фотолиз); пример ≈ обогащение D и 13С при фотолизе формальдегида. При возбуждении на уровень (электронный или колебательный) ниже порога диссоциации необходим второй фотон с X, достаточной для диссоциации (двухступенчатый фотолиз); примеры: обогащение UN, 15N и 10В, ПВ, при фотолизе NH3 и ВС13 под действием ИН-излучения С02-лазера и прошедшего через оптич. фильтр УФ-из-лучения искры или лампы-вспышки; фотолиз UF6 с помощью ИК-излучения (?i=16 MKM) и УФ-лазеров [1]. Для многоатомных молекул возможна мпогофотоцная диссоциации под действием только ИК-йзлучения; примеры: обогащение изотопами при воздействии излучения С02-лазера на SFe (32S, 34S), CF3 ("с, "С), ВС13 (10В, UB), SiF4 (28Si, 2&Si, 3DSi), CC14 (13C, 35C1, 37C1) и др. При возбуждении на электронный или колебат. уровень выше порога хим. реакции возможно ускорение реакции; примеры: обогащение UN> 15N в реакции N2+02 и 10В, "В в реакции BCl3-f H2S.
Для И. р. с использованием ат. паров металла необходимы лазер на красителях и УФ-лазер. Первый (излучающий обычно в видимой части спектра) производит селективное возбуждение одного изотопа, второй ≈ ионизацию возбужденных атомов. Полученные ионы
Если при этом на смесь ионов действует переменное электрич. поле с частотой со, то энергию поглощают ионы, находящиеся в резонансе с полем; Q=CI>. При этом ги возрастает, что позволяет отделить эти ионы от других (см. Циклотронный резонанс}.
Для реализации метода требуется протяж╦нный столб плазмы диаметром 2гя ^ . Для И. p. U при 11 = 1 Тл
rw* dK С
и йГ=:10 эВ приемлема плотность плазмы л≈ 10" ≈ 1013 ионов-си-3. Для И. р. К при п=Ю10≈ Ю11 ио-
вов-см~3 при обогащении 41К ос
[1].
Рис. 6. Схема лазер- 2 ного обогащения **6U фото ионизацией: J ≈ излучение возбуждающего лазера; 2 ≈ излучение ионизирующего лазера; 3 ≈ поток атомных даров; 4≈ коллектор ионов; 5 ≈ конденсатор пара.
Плазменное разделение. Используется вращение плазмы под действием силы Лоренца или магн. сжатие плазмы бегущей высокочастотной волной. В плазменной центрифуге могут быть получены высокие центробежные ускорения (до 108 м/с2), но при очень высокой тем-п-ре (напр., 50 000 К). Для изотопов Кг, Ar, Ne, U
Оптические методы. Основаны на изотопич. сдвиге спектральных линии поглощения электромагн. излучения. Если длина волны Я падающего на изотопную смесь атомов или молекул монохроматич. света совпадает с линией поглощения одного из изотопов, то свет поглощают только атомы этого изотопа, переходя в возбуж-
Рнс. 5. Принцип лазерного И. р, с использованием молекул: J ≈ основной состояние молекул; 2 ≈ коле- , бательные уравнения; з ≈ влектронные уровни; 4 ≈ одноступенчатый фотолиз; J, 6 ≈двухступенчатый фотолиз; 7 ≈ многофотиннан: диссоциация; 8,9 ≈ разде- 2 ленис изотопив происходит » результате химической / реакции.
денное состояние. Возбужденные атомы отделяют от ке-возбужд╦шшх фотохим. и физ. методами (фотоиониза-цият фотолиз). Ввиду избирательности поглощения аначеиие а может быть высоким. Достигнутая в первичном акте селективность на практике может ухудшаться из-за обмена энергией возбуждения или зарядами при столкновении с др. изотопом, вторичных хим. реакций и др. Первые опыты К. Цубера (К. Zuber, 1935, фотохим. окисление) дали для обогащении 200Hg и a°2Hg a^4. Для оптич. И. р. используются лазеры. Лазерное излучение можно применять для селективного возбуждения электронных уровней атомов или колебат. уровней молекул (рис. 5). Если электронный уровень выше порога диссоциации, для распада молекулы достаточно
ф- атом23ви Q-aTOM235U
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w$
|
|
1 Л
4&&
|
∙4W//
|
IffiMtffrtffifttf^p
|
|
|
|
\
\ 4
.
|
*_. + *'
5
|
≈ *-^ Р*
6
|
|
|
ИССОЦИЭЦИИ
Jlopor хим. Лреакции %&%?,
|
|
|
|
т
|
r=lJHcLJI Л Л Д1 111
|
|
|
|
^Щ
"?
|
ш т~ш
∙ ∙d*ii
|
|
|
|
mm* ***
|
= g
|
|
|
|
|
|
' ' Я
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(£:)- ВаЗЙуЖд╦ННЫЙ
атом 235U
отклоняются электромаш, полем к коллектору. Нейтральные нары собирают па др. коллекторе. Процесс лазерной фотоионизации атомов применен для изучения И. p. Rb, Li, Ca, Nd, Sm, Eu, Cd, Dy, Er, Yb, U.
Достоинства лазерного И. р.: универсальность, возможность воздействия только на 1 изотоп (в США есть программа разработки лазерной технологии обогащения природного урана методом фотоионизации паров 235 U (рис. 6).
Лит.: Импульсные С0а-лазеры и их применение для разделения изотопов, М., 1983; Басов Н. Г. и др., Новые методы разделения изотопов, «УФН». 1977, т. 121, с. 427; Карлов Н. В, и др., Селективная фотоиониаация атомои и се применение для разделения изотопов и спектроскопии, «УФН», 1979, т. 127, с. 593. Л. А. Сазыкин.
ИЗОТОПЫ (от греч. isos ≈ равный, одинаковый и topos ≈ место) ≈ разновидности атомов одного и того же хим. элемента, атомные ядра к-рых имеют одинаковое число протонов (Z) и разл. число нейтронов (N). (И.≈ нуклиды одного элемента.) И. наа. также ядра таких атомов. И. занимают одно и то же место в пери-одич. системе элементов (отсюда назв.). По своим ядерным свойствам (спектр энергетич. уровней, способность вступать в те или иные ядерные реакции и др.) И., как правило, имеют мало общего между собой, В подавляющем большинстве случаев вещества, различающиеся только изотопным составом, обладают одинаковыми хим. и почти одинаковыми физ. свойствами, т. к* на структуру электронной оболочки атома влияет практически только заряд ядра. Поэтому выделение к.-л. И. из природной смеси, напр. 25f>U (6,7%) и S34U (0,05%) из природного урана, к-рый содержит гл.обр. 23SU (99,25%), является сложной задачей, для решения к-рой используются небольшие различия в скоростях испарения, диффузии и др, методы (см. Изотопов разделение).
С О
о
п
