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[讨论] 铀235和铀238的分离方法有哪些?

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发表于 2024-10-10 17:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2024-10-10 17:13 | 显示全部楼层
离心法(美国科学家罗伦兹提出)和气体扩散法
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发表于 2024-10-10 17:14 | 显示全部楼层
主要的方法有气体扩散法离心机法喷嘴法激光分离法化学交换法电磁分离法等离子体法等。通常以 的形式进行富集,一是因为 易升华为气体;二是因为氟只有一种同位素 ,对分离极为有利,使得分离功完全用在铀同位素的分离上。
1.气体扩散法:两种不同分子量的气体混合物在热运动平衡时,两种分子具有相同的平均动能而速度不同,基于这样的原理,可以通过气体扩散法将    和 分离。中国当年发展核武器时没有离心机,采用的就是气体扩散法。
2.离心机法:在变速旋转的离心机中,由于很强的离心力场的作用,较重的分子靠近外周富集,较轻的分子靠近轴线富集,从外周和中心分别引出两股气体流,从而实现   与 的分离。离心机法是最常使用的富集方法。
3.喷嘴法:用大量氦气或氢气与 混合成为工作气流,使之通过狭缝喷嘴而膨胀,在膨胀过程中加速到超声速的气流顺着喷嘴凹的曲面壁弯转,较重分子靠近壁面富集,较轻分子远离壁面富集,从而实现   与 的分离。
4.激光分离法:根据原子或分子在吸收光谱上的同位素位移,用特定波长的激光激发某特定同位素原子或含有该原子的分子,再通过物理或化学方法使激发态原子或分子与基态成分分开,从而达到浓缩同位素的目的。激光分离法是一种新型的分离方法,具有分离系数大、能量消耗低、平衡时间短、产生废物少等优点。
5.化学交换法:利用同位素之间具有微小的化学性质的差异来进行同位素分离,溶液中四价铀与六价铀共存时,六价铀离子中的 多,且离子交换树脂对六价铀的吸附远大于四价铀的吸附,当氧化剂、四价和六价铀的混合溶液,还原剂依次加入离子交换柱时,铀溶液在交换柱内的移动过程经历反复的吸附、分离,最后在交换柱的上部,质量较轻的 被浓缩。
6.电磁分离法:带电粒子射入均匀磁场后,在磁力作用下,沿着圆周轨道运行。粒子的质量越大,运动轨道的半径也越大,故在不同的半径上便可分别接收到不同质量的离子,从而实现同位素分离的目的。
7.等离子体法:利用带电粒子在磁场中的共振转速与质量数成反比的性质来分离同位素,铀以等离子体状态导入超导磁场内,由于超导磁体的影响,铀离子进行旋转运动。因为 的离子回旋加速频率大1%,在强磁场中, 不发生共振,旋转的轨道半径小,而 发生共振激发旋转速度大,轨道半径大,产品用铺集电极回收。
以上材料整理自南华大学夏良树教授《核燃料循环》课程PPT。
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