ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЧАСТЬ ДЕСЯТАЯ- ТЕХНОЛОГИЯ ОСНОВНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Общие сведения из "Общая химическая технология Том 2" Разделение изотопов производится для различных целей. Чаще всего и в наибольшем масштабе оно применяется для обогащения урана изотопом и для получения тяжелой воды. Большое значение имеет также выделение изотопа В из естественной смеси изотопов бора. [c.290] Известно, что большое количество действующих, строящихся и проектируемых реакторов работает на обогащенном уране. Поэтому разработка эффективных и недорогих способов обогащения урана имеет большое значение. Тяжелая вода используется в качестве замедлителя в немногих реакторах, однако количество тяжелой воды даже в небольших реакторах достигает нескольких десятков тонн. В связи с этим получение дешевой тяжелой воды также является серьезной проблемой. [c.290] Если операция разделения повторена п раз, то эффективность ее будет характеризоваться числом а . [c.291] Для разделения изотопов применяются различные методы диффу-зия газов, термодиффузия, электромагнитное разделение, электролиз, фракционная перегонка, центрифугирование, химические методы (обменные реакции). [c.291] А—СОПЛО ртутного вакуум-насоса /—трубка для ввода разделяемой смеси 2—трубка, нз которой выходят ртутные пары 3—трубка для отвода тяжелой фракции. [c.291] Диффузия газов. При помощи вакуум-насосов разделяемый газ перекачивается из одной диффузионной ячейки в соседнюю. Диффузионные мембраны могут быть выполнены из глины, фарфора или другого пористого материала. Роль диффузионной мембраны может выполнять также струя паров ртути из форсунок ртутных вакуумных насосов, перекачивающих разделяемый газ. На рис. 110 изображен такой прибор и сопло насоса. Ртутные пары выходят из трубки 2, разделяемая смесь поступает из трубки 1. Легкая фракция уносится ртутными парами вверх и поступает в следующую ячейку, а тяжелая фракция через трубку 3 направляется в предыдущую ячейку. [c.291] Насосы перекачивают легкую и тяжелую фракции противотоком друг другу. Разделенные продукты собираются соответственно в конечной и начальной ячейках прибора. В случае необходимости полного разделения изотопов число диффузионных ячеек достигает многих десятков и даже сотен штук. [c.291] При помощи диффузии газов можно достигнуть полного разделения ряда изотопов с выходами порядка долей грамма в день. Этот метод применяется и для разделения изотопов урана. [c.292] При этом металлический уран предварительно превращают в газообразный шестифтористый уран. [c.292] Термодиффузия. Если газовую смесь или жидкий раствор поместить между холодной и горячей стенками, то в сторону уменьшения температурного градиента будет перемещаться одна фракция, в противоположном направлении—другая. Это явление называется термодиффузией. [c.292] Теория термодиффузии весьма сложна, и рассмотрение ее не входит в задачу данного курса. Отметим лишь, что около холодной стенки чаще (но не всегда) собираются тяжелые изотопы. [c.292] Термодиффузионное разделение изотопов проводится в вертикальной трубке (рис. И1) высотой несколько метров. По оси трубки протянута накаливаемая током нить стенки трубки охлаждаются. Обогащаемая смесь поступает в трубку из верхнего резервуара. Градиент температуры направлен, таким образом, по радиусу сечения трубки благодаря конвекции легкая фракция поднимается кверху, тяжелая—опускается вниз. [c.292] Сечение трубки не должно превышать 5—7 мм, иначе скорости термодиффузионного и конвекционного переноса не будут величинами одного порядка. [c.292] Указанное ограничение размеров сечения трубок не позволяет увеличивать ее производительность. [c.292] Вместо одной длинной трубки можно составить батарею из более коротких трубок. Однако количество отбираемого изотопа все равно не превысит нескольких миллиграммов в су тки. [c.292] Достоинством метода термодиффузии являются простота устройства и обслуживания прибора и возможность разделения изотопов как легких, так и тяжелых элементов. [c.292] Электромагнитное разделение. Отклонение пучка ионов в электрическом или магнитном поле, как известно, зависит от массы иона и его скорости. Если перевести разделяемое вещество в парообразное состояние, а затем ионизировать его молекулы и создать поток ионов, движущихся с одинаковой скоростью в магнитном или электрическом поле, можно разделить изотопы данного вещества. [c.292] Такое разделение успешно производится в масс-спектрографах (применяемых для анализа смеси стабильных изотопов), однако количества получаемых изотопов не превышают нескольких миллиграммов в сутки даже в наиболее мощных и совершенных масс-спектрографах. [c.292] Электролиз. Этот способ успешно применяется для выделения тяжелой воды из природной. Тяжелая вода разлагается при электролизе медленнее обычной воды, и потому концентрация ее в электролизном баке постепенно повышается. Операция разделения повторяется несколько раз. [c.293] Для других изотопов этот метод не применяется ввиду его малой эффективности. [c.293] Вернуться к основной статье