Центрифугирование

Разделение изотопов (например, извлечение Li-6,U-235,D) всегда сопряжено со значительными трудностями, так как изотопы, представляю­щие собой чуть различающиеся по массе вариации одного элемента, хими­чески ведут себя практически одинаково. Но скорость прохождения неко­торых реакций отличается в зависимости от изотопа элемента. Но различия в поведении изотопов настолько малы, что за одну стадию разделения ве­щество обогащается на сотые доли процента и повторять процесс разделе­ния приходится огромное число раз.

На производительность подобной каскадной системы влияют две при­чины: степень обогащения на каждой из ступеней и потери искомого изо­топа в отходном потоке. Поясним второй фактор. На каждой из стадий обо­гащения поток разделяется на две части — обогащенную и обедненную нужным изотопом. Поскольку степень обогащения крайне низка, суммар­ная масса изотопа в отработанной породе может легко превысить его массу в обогащенной части. Для исключения такой потери ценного сырья обед­ненный поток каждой последующей ступени попадает снова на вход пре­дыдущей. Существует несколько методов разделения изотопов. В любом случае количество произведенного обогащенного материала зависит от желаемой степени обогащения и обеднения выходных потоков. Если ис­ходное вещество имеется в большом количестве и дешево, то производи­тельность каскада можно увеличить за счет отбрасывания вместе с отхода­ми и большого количества неизвлеченного полезного элемента (пример — производство дейтерия из обычной воды). Эффективность различных мето­дов разделения зависит также от свойств исходного вещества. Технология газового центрифугирования впервые была разработана в Германии во вре­мя второй мировой войны и в начале 60-х годов получила промышленное применение. Если газообразную смесь изотопов пропускать через высоко­скоростные центрифуги, то при вращении произойдет разделение изотопов по массе; легкие и тяжелые частицы будут вращаться в разных слоях, где их можно будет собрать. Центрифуга одинаково хорошо работает и с легкими и с тяжелыми элементами. Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе.

Поэтому желательно, как можно быстрее раскрутить центрифугу Ти­пичные скорости вращения центрифуг от 250 до 600 м/с. Этот метод имеет уменьшенное энергопотребление, большую легкость в наращивании мощ­ности. В настоящее время газовое центрифугирование — основной метод разделения изотопов.

Ответьте на вопросы к тексту:

1. Где находят применение изотопные технологии?

2. Как используют изотопы в медицине?

3. За счет, какого действия происходит разделение изотопов в центрифуге?

4. Какие методы разделения изотопов вы еще знаете?

Министерство образования и науки

Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Губернский колледж г.Сызрани»

Технический профиль