Это материал из гида Излучение и материя, приуроченного к 75-летию
атомной промышленности. Партнер гида Росатом.Разделение изотопов
процесс, во время которого из смеси различных изотопов одного
химического элемента выделяются отдельные изотопы. Трудности при их
разделении связаны с тем, что изотопы одного элемента химически
почти не отличаются друг от друга. Однако изотопы пусть и
незначительно, но отличаются друг от друга по массе, и эта
особенность используются в различных методах разделения
изотопов.Три основных метода газодиффузионный, метод
электромагнитного разделения (масс-спектрографический) и метод
газового центрифугирования. В последнем случае в создающемся на
ультрацентрифуге1 гравитационном поле молекулы с различной массой
по-разному распределяются относительно центра и периферии
прибора.Идея использования силовых полей, гравитационных или
центробежных, для разделения компонентов смеси появилась еще в
конце XIX века. В 1919 году британские физики Фрэнсис Астон и
Фредерик Линдеман предложили применить центрифугу для разделения
изотопов. Эту идею подхватили ученые из СССР, Германии и США, где в
1930-х годах были получены первые экспериментальные результаты
разделения изотопов хлора с помощью центробежного метода. Чуть
позже предприняли попытки использовать центрифугу для разделения
изотопов урана, однако в промышленных масштабах эту технологию
стали применять только начиная с 1960-х годов.Метод газового
центрифугирования основан на том, что во время пропускания
газообразной смеси изотопов через высокоскоростные центрифуги
центробежная сила по-разному действует на легкие и тяжелые частицы
и создает области с повышенным и пониженным содержанием тяжелого
изотопа. Центрифуга хорошо справляется с разделением изотопов как
легких, так и тяжелых элементов, поскольку коэффициент разделения в
данном случае зависит от абсолютной разницы в массе, а не от
отношения масс. Как правило, вращающиеся роторы центрифуги
достигают линейной скорости в 250350 м/с и порядка 600 м/с в более
усовершенствованных моделях. Чтобы привести к практически полному
разделению изотопов, операция центрифугирования должна быть
повторена многократно.Сегодня газовое центрифугирование основной
промышленный метод разделения изотопов, в частности, в технологии
обогащения урана его более легким изотопом ураном-235,
применяющимся для работы атомных реакторов и производства ядерного
оружия.Дополнительные материалыЖданов В.М. Тайны разделения
изотопов. М.: НИЯУ МИФИ, 2011.Власов А.А., Козлова Е.И., Колесников
Ю.А. Газовые центрифуги в обогащении урана. 5-я Всероссийская
(Международная) научная конференция Физико-химические процессы при
селекции атомов и молекул, Звенигород, 02-06 октября 2000, с. 1824.
