铀浓缩的制造方法

核心提示气体扩散法气体扩散法是先把黄饼转化为六氟化铀气体,铀235分子气体比铀238分子气体质量轻,能够更快地通过扩散膜,从而达到分离的效果。每通过一次扩散膜,铀235与铀238的浓度比略有增加,因此需要设置多级扩散膜,已通过扩散膜的气体随后被泵送

气体扩散法

气体扩散法是先把黄饼转化为六氟化铀气体,铀235分子气体比铀238分子气体质量轻,能够更快地通过扩散膜,从而达到分离的效果。每通过一次扩散膜,铀235与铀238的浓度比略有增加,因此需要设置多级扩散膜,已通过扩散膜的气体随后被泵送到下一级,而留在扩散膜中的气体则返回到较低级进行再循环。要达到核电厂反应堆的使用要求,铀235的丰度需要1000级以上。制造第一颗原子弹用的核材料就是用这种方法制造出来的。气体扩散法的缺点是分离系数小,工厂规模大,耗电量和成本很高。气体扩散技术已迄今64 年,使用此技术的工厂陆续退出历史舞台。

气体离心法

气体离心法——在这类工艺中,六氟化铀气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒,或离心机。铀-238同位素重分子气体比铀-235轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出,并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机,其铀-235同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。

气体动力学分离法

所谓贝克尔技术是将六氟化铀气体与氢或氦的混合气体经过压缩高速通过一个喷嘴,然后穿过一个曲面,这样便形成了可以从铀-238中分离铀-235同位素的离心力。气体动力学分离法为实现浓缩比度所需的级联虽然比气体扩散法要少,但该法仍需要大量电能,因此一般被认为在经济上不具竞争力。在一个与贝克尔法明显不同的气体动力学工艺中,六氟化铀与氢的混合气体在一个固定壁离心机中的涡流板上进行离心旋转。浓缩流和贫化流分别从布置上有些类似于转筒式离心机的管式离心机的两端流出。南非一个能力为25万分离功单位的铀-235最高丰度为5%的工业规模的气体动力学分离厂已运行了近10年,但也由于耗电过大,而在1995年关闭。

激光浓缩法

激光浓缩技术包括3级工艺:激发、电离和分离。有2种技术能够实现这种浓缩,即“原子激光法”和“分子激光法”。原子激光法是将金属铀蒸发,然后以一定的波长应用激光束将铀-235原子激发到一个特定的激发态或电离态,但不能激发或电离铀-238原子。然后,电场对通向收集板的铀-235原子进行扫描。分子激光法也是依靠铀同位素在吸收光谱上存在的差异,并首先用红外线激光照射六氟化铀气体分子。铀-235原子吸收这种光谱,从而导致原子能态的提高。然后再利用紫外线激光器分解这些分子,并分离出铀-235。该法似乎有可能生产出非常纯的铀-235和铀-238,但总体生产率和复合率仍有待证明。在此应当指出的是,分子激光法只能用于浓缩六氟化铀,但不适于“净化”高燃耗金属钚,而既能浓缩金属铀也能浓缩金属钚的原子激光法原则上也能“净化”高燃耗金属钚。因此,分子激光法比原子激光法在防扩散方面会更有利一些。

同位素电磁分离法

同位素电磁分离浓缩工艺是基于带电原子在磁场作圆周运动时其质量不同的离子由于旋转半径不同而被分离的方法。通过形成低能离子的强电流束并使这些低能离子在穿过巨大的电磁体时所产生的磁场来实现同位素电磁分离。轻同位素由于其圆周运动的半径与重同位素不同而被分离出来。这是在20世纪40年代初期使用的一项老技术。正如伊拉克在20世纪80年代曾尝试的那样,该技术与当代电子学结合能够用于生产武器级材料。

化学分离法

这种浓缩形式开拓了这样的工艺,即这些同位素离子由于其质量不同,它们将以不同的速率穿过化学“膜”。有2种方法可以实现这种分离:一是由法国开发的溶剂萃取法,二是日本采用的离子交换法。法国的工艺是将萃取塔中2种不互溶的液体混和,由此产生类似于摇晃1瓶油水混合液的结果。日本的离子交换工艺则需要使用一种水溶液和一种精细粉状树脂来实现树脂对溶液的缓慢过滤。

等离子体分离法

在该法中,利用离子回旋共振原理有选择性地激发铀-235和铀-238离子中等离子体铀-235同位素的能量。当等离子体通过一个由密式分隔的平行板组成的收集器时,具有大轨道的铀-235离子会更多地沉积在平行板上,而其余的铀-235等离子体贫化离子则积聚在收集器的端板上。已知拥有实际的等离子体实验计划的国家只有美国和法国。美国已于1982年放弃了这项开发计划。法国虽然在1990年前后停止了有关项目,但它目前仍将该项目用于稳定同位素分离。

迄今为止,只有气体扩散法和气体离心法达到了商业成熟程度。所有这7项技术均在不同程度上具有扩散敏感性,因为它们都能够在一项秘密计划中不惜代价地被用于从天然铀或低浓铀生产高浓铀。但是,由于这些技术的特征不同,因而将影响到其被探知的可能性。

液泡膜具有选择透过性。

细胞质与液泡相隔处还有一层薄膜,称为液泡膜。它的组成和特性与细胞质膜相同。中质在细胞里总按一定的方式进行着运动,它的运动往往受环境条件的影响。邻近细胞壁受伤,容易刺激中质流动;其他如温度、光线、化学物质等等对中质运动都有影响。

中质运动能够促进细胞内营养物质的流转,对细胞的通气、生长以及创伤的恢复,都有一定的促进作用。在电子显微镜下观察,中质并非纯一体,而是有一定的复杂结构,包括内质网、核糖核蛋白体、微管、高尔基体、圆球体、微粒体等细胞器。

选择透过性是指膜只能让一些物质(如葡萄糖,二氧化碳等)通过,不能让其他物质(如蛋白质)通过的性质。选择透过性是半透性的一种,只有生物活性膜才具有选择透过性。

细胞膜不仅是半透膜,而且还是选择性透膜。活细胞的生物膜有半透性,而死细胞的细胞膜没有。分子越小且疏水性或非极性越强,通过膜较容易,如;O2、CO2、N2、苯不带电荷的极性小分子也能迅速地经扩散通过膜,如:H2O和甘油

对于一些不带电荷的极性大分子(如葡萄糖、蔗糖)和一些离子(如H+、Na+、HCO3-) 不能透过。影响选择透过性的因素有细胞膜上的蛋白质种类和数量和能量(ATP),

 
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