Газодиффузионное разделение изотопов

Рассмотрим устройств газодиффузионной машины. Основной элемент представляет собой пористую перегородку, в которой происходит диффузия гексафторида урана. Как уже отмечалось, лёгкие молекулы имеют более длинный диффузионный пробег, и проникают за перегородку, тяжелые частицы перегородку не проходят.

Рисунок 11 – Пористая перегородка

Разделитель представляет собой трубку из прессованного никелевого порошка с диаметром пор 1–10 мкм, наружная поверхность трубки покрывается непосредственно разделительной мембраной, диаметр пор которой составляет уже 0,03 мкм. Именно слой разделительной мембраны и задерживает некоторую часть тяжёлых молекул гексафторида урана-238.

Рисунок 12 – Устройство газодиффузионной машины

Газ – гексафторид урана поступает в диффузионную машину и разделяется на две фракции. Одна фракция прошла через пористую перегородку и потеряла часть тяжёлых молекул, т. е. обогатилась лёгкими. Другая фракция через пористую перегородку не прошла, в отличие от части лёгких молекул, т. е. перед перегородкой осталась фракция обеднённая лёгким изотопом.

Поступающий в газодиффузионную машину газ прогоняется барабаном через разделительные трубки. Предварительно газ нагревают до 75 °С, давление 40–80 мм.рт.ст. Поскольку диффузия идёт с выделением тепла, то машину необходимо охлаждать.

Основные недостатки газодиффузионного метода разделения изотопов:

1. Недостаточная степень разделения.

2. Разрушение Ni-перегородки. Гексафторид урана медленно реагирует с металлическим никелем по формуле:

.

В разделительном элементе постепенно происходит накапливание тетрафторида урана, который впоследствии удаляют, промыванием в трифториде хлора:

3. Периодичность процесса из-за выключения на регенерацию.

4. Большие энергозатраты.

5. Большой расход охлаждающей воды.

6. Большие производственные площади. Цеха по разделению изотопов занимают огромные площади в несколько гектар, обслуживающий персонал по цеху передвигается на велосипедах.

Ввиду всех перечисленных недостатков, в настоящее время большинство разделительных заводов переходит на новую технологию разделения изотопов – центрифугирование.

Дата добавления: 2015-08-21