Jkjkj

  • 03 июня 2012 г.
  • 30786 Слова
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Молекулярно-кинетические методы
1. Газовая диффузия
2. История и современное состояние технологии газовых центрифуг
3. Газовые центрифуги (центробежный метод)
Глава 2. Физико-химические методы
2.1. Химический изотопный обмен в системах «газ-жидкость»………83
2.2. Разделение изотопов методом ректификации…………………… ..93Глава 3. Электромагнитный и плазменные методы………………...…103
3.1. Электромагнитный метод. Основные принципы………………....103
3.2. Разделение изотопов в плазме с помощью селективного ионно-циклотронного нагрева…………………………………………….132
3.3. Плазменные центрифуги…………………………………………...163
3.4. Разделение изотопов в положительном столбе газового разряда…………..………………………………………………………………...……..185
Глава 4. Оптические методы разделения изотопов……………………215
4.1. Принципы лазерного разделения изотопов……………...………..215
4.2 Многофотонная изотопически-селективная ИК диссоциация молекул…………………………………………………………………………230
4.3. Лазерно-молекулярное разделение изотопов урана………………255
4.4. Получение изотопов ртути фотохимическим методом…………..276


















Глава 1. Молекулярно-кинетические методы1.1. Газовая диффузия
А.А. Сазыкин
1.1.1. Принцип разделения. Метод газовой диффузии основан на использовании законов молекулярной диффузии газовых смесей.
Молекулы газа находятся в непрерывном движении, и их средняя кинетическая энергия зависит только от температуры Т. Средняя скорость теплового движения молекул v обратно пропорциональна корню квадратному из их массыМ:
[pic] (1.1.1)
Здесь R — газовая постоянная. Таким образом, средняя скорость теплового движения молекул двух изотопов — лёгкого и тяжёлого — с молекулярными массами М1 и М2 отличается в [pic] раз. Это различие и создаёт элементарный эффект при молекулярной диффузии через отверстие, капилляр или пористую среду.
Молекулярная диффузия происходит вусловиях, когда поперечный размер (диаметр d) отверстия, капилляра или пор значительно меньше, чем средняя длина свободного пробега молекул [pic] при входном давлении р:
[pic] (1.1.2)
В смеси двух газов, находящейся в закрытом сосуде, лёгкие молекулы в среднем движутся быстрее и ударяются о стенки чаще, чем тяжёлые молекулы. Если в стенкесосуда имеется маленькое отверстие (дырка), то в условиях молекулярной диффузии лёгкие молекулы будут проникать через неё в вакуум чуть быстрее, чем тяжёлые. В результате газ, проникший через отверстие, будет обогащен лёгкой компонентой.


1.1.2. Немного истории. Зависимость молекулярной диффузии от молекулярной массы была обнаружена более ста лет назад в опытах Грэхема [1] с пористымиматериалами и проверена в экспериментах Кнудсена [2] с малыми отверстиями и капиллярами. В основе законов молекулярной диффузии лежит кинетическая теория газов Максвелла.
Газовая диффузия через пористую среду была применена для разделения компонент газовой смеси Рамзаем [3], когда он открыл гелий земного происхождения, многократно пропуская через глиняную трубку образец газа, извлечённого из урановогоминерала клевеита.
Самые первые попытки разделения изотопов газовой диффузией через пористую трубку предпринял в 1913 г. Астон фактически ещё до открытия изотопов. В 1920 г. было достигнуто небольшое обогащение изотопов неона [4] и хлора [5]. В 1932 г. Герц [6] на каскаде из 24 ступеней получил неон с обогащением 75% по 22Ne, что намного выше его природного содержания (10%). Вслед за тем каскад из 50ступеней был применён для практически полного разделения изотопов неона [7] и смеси водорода с дейтерием [8, 9]. На каскаде из 34 ступеней было произведено обогащение метана изотопом 13С до 16% [10].
Наиболее важное применение газовая диффузия нашла в связи с развитием работ по использованию ядерной энергии....
tracking img