ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Есть и другие методы из "Изотопы на службе человека " Совершенно аналогичным способом получают упоминавшийся выше изотоп углерода С. [c.101] Таким образом, мы познакомились с тремя способами обогащения изотопов, используемыми для получения тяжелой воды. На этом примере отчетливо виден огромный прогресс, происшедший со времен Томсона в области методов разделения изотопов. [c.101] Согласно статистике, одним из самых теплых городов Польши является Тарнув здесь средняя годовая температура равна почти +9° С. Такой вьшод был сделан на основании усреднения многолетних ежедневных измерений температуры во многих городах и сравнения их между собой. [c.101] Приведенный пример показывает нам, что такое статистика. Это наука, предмет которой составляет математическое исследование большого числа количественных данных, определение их средних значений и сравнение между собой. [c.101] Таким образом, статистические свойства какого-либо множества величин — это свойства средние. Точно так же и процессы, в которых мы используем какие-то усредненные величины или свойства больших групп атомов или частиц, вообще называются статистическими процессами. Многие методы разделения изотопов принадлежат именно к разряду статистических. Такими являются и электролиз, и ректификация, и метод обмена. [c.101] Из других, еще не рассмотренных нами статистических способов разделения изотопов наибольшее практическое значение имеют методы термодиффузии, газовой эффузии и центрифугирования. Все они находят широкое применение не только в лабораториях, но и в промышленности, а потому заслуживают более пристального к себе внимания. [c.101] Рассмотрим вначале метод термодиффузии. За этим сложным названием кроется очень простое явление, когда перемешанные между собой частицы разных венд,еств диффундируют, т. е. движутся в смеси под действием не сил тяжести, а температуры. [c.102] Следует заметить, что более легкий компонент смеси скапливается у горячей стенки в большинстве случаев, но не всегда. Это зависит от сил, действующих между частицами, т. е. от природы газа. [c.102] Наряду с разделением компонентов, происходящим в горизонтальном направлении, у стенок сосуда возникнут так называемые конвекционные токи (рис. 52, б) нагретый возле горячей стенки газ становится более легким и поднимается вверх (сплошная стрелка), а газ, охлажденный у холодной стенки, наоборот, опускается вниз (пунктирная стрелка). Конвекция в очень сильной степени увеличивает эффективность разделения, в чем легко убедиться, рассмотрев модель процесса. [c.102] Устанавливающаяся благодаря термодиффузии разность концентраций в горизонтальном направлении равна 2%. Конвекция усиливает степень разделения изотопов. [c.103] Другое нежелательное явление — паразитические конвекционные токи. Они образуются вследствие неровностей стенок сосуда, а также вследствие неравномерности их нагревания и охлаждения, поскольку на практике очень трудно добиться идеальных условий проведения опыта. Паразитические токи частично вновь перемешивают уже разделенные изотопы. [c.103] Следует также помнить, что скорость конвекционных токов не может быть слишком велика, так как при сильной конвекции разделение в горизонтальном направлении идет вяло и недостаточно эффективно. [c.103] Посмотрим, как выглядит аппаратура, применяемая при этом способе разделения. Упрощенные схемы приведены на рис. 54. Общий вид разделительной колонки показан на рис. 55. [c.103] Как видно, колонки для разделения изотопов методом термодиффузии ничем не отличаются от обычных колонок. [c.103] Они выполняются в форме очень длинных цилиндров. Подогревание осуществляется изнутри с помощью проволоки, через которую пропускается электрический ток (рис. 54, а). Иногда более целесообразно использовать пар, который для этих целей пропускается через проходящий вдоль оси колонки калорифер (рис. 54, б). [c.104] Поскольку нагревание происходит изнутри, то охлаждается колонка снаружи, иногда естественным образом, за счет отдачи тепла окружающему воздуху, иногда для обеспечения более интенсивного охлаждения колонку размещают внутри трубы большего диаметра, в которой циркулирует холодная вода. [c.104] Смесь изотопов, подлежащих разделению, подводится в колонку через штуцер. Один из компонентов, обогащенный или почти чистый, отводится через верхний штуцер, а другой — через нижний штуцер. Таким образом, термодиффузионная аппаратура построена и действует так же, как и разделительные колонки. [c.104] Вспомним, что при получении тяжелой воды электролитическим методом приходилось иметь дело с огромными количествами обычной воды, подвергавшейся переработке в соответствующих разделительных устройствах. В конце процесса мы получали небольшое количество вещества, обогащенного искомым изотопом — дейтерием. Этот метод разделения называется остаточным. [c.104] Почему здесь нашел примей ение именно метод термодиффузии Дело в том, что он был в то время наиболее изучен не только с теоретической, но и с практической точки зрения. Кроме того, оборудование термодиффузионной фабрики сравнительно просто и дешево, а потому ее постройка не требует много времени. [c.107] О сравнительной простоте термодиффузионных установок свидетельствует срок, в течение которого была создана одна из фабрик обогащения урана, когда на все строительство, от закладки первого камня фундамента до пуска производства на полную мощность, потребовалось всего 83 дня. [c.108] Вернуться к основной статье