Cтраница 2
Эти максимальные величины применяются при проектировании всего оборудования для переработки уранового материала приблизительно 90 % - ного обогащения. При проектировании оборудования для слабообогащенных материалов применяются менее жесткие ограничения. Каждый контейнер для хранения или перевозки обогащенного материала окружается металлическим каркасом или помещается в птичью клетку для предотвращения ядерного взаимодействия с соседним контейнером. [16]
Несмотря на успешную работу завода Y-12 в прошлом, электромагнитное разделение имеет много недостатков. Поскольку эти вопросы не были решены полностью, то пришлось прибегнуть к описанному выше двухступенчатому процессу. При химической переработке частично обогащенного материала следует соблюдать осторожность не только для того, чтобы не допустить потерь ценного промежуточного продукта, но также и для того, чтобы устранить всякую ядерную опасность, вызываемую накоплением критической массы делящегося материала. [17]
В подготовительных исследованиях ( отсеве) иногда используются упрощенные процедуры измерения. К ним относятся, например, пассивные пробоотборщики, измерительные трубки и биологические процедуры. С помощью пассивных ( диффузных) пробоотборщиков материал для анализа собирается посредством таких свободно протекающих процессов, как диффузия, просачивание или адсорбция в простых формах коллекторов ( трубки, пластины) и обогащается в фильтрах с пропиткой, ячейках или других средствах адсорбции. Так называемого активного сбора проб ( всасывания пробы воздуха с помощью насоса), следовательно, не происходит. Обогащенный материал, аналитически определенный в соответствии с конкретным временем воздействия, конвертируется в единицы концентрации на основании физических законов ( например, диффузии), времени накопления ( collection time) и геометрических параметров коллектора. [18]
Исходный материал загружается в бункер и с помощью шнекового питателя подается в реактор, куда поступает также растворитель. Подготовленная пульпа поступает в первую ультразвуковую ванну и после обработки ультразвуком самотеком направляется в спиральный классификатор, где мелкодисперсная фаза отделяется от спирального материала. Из классификатора зернистый материал загружается во вторую ванну, куда поступает свежий растворитель, и процесс ультразвуковой химической обработки повторяется. То же самое происходит и на последующих стадиях. После четвертой стадии выходит обогащенный материал, который поступает на промывку. [19]
В реально осуществимых системах коэфициент разделения несколько ниже из-за присутствия в растворе соли растворенного аммиака, однако влияние растворенного газа может быть сведено к минимуму применением пониженного давления. Теория подобного химического обмена аналогична теории перегонки, при которой в ректификационной колонне поддерживается противоток жидкости и газа. Раствор нитрата аммония, непрерывно подаваемый на вершину колонны, полностью разлагается с помощью NaOH на дне последней; выделяющийся аммиак возвращается обратно и проходит через колонну. При подобном противотоке во всех частях колонны имеет место обмен изотопом N15 между жидкостью и газом, согласно вышеприведенному уравнению. Поскольку равновесие благоприятствует накоплению N15 в жидкой фазе, в колонне происходит перенос этого изотопа по направлению ко дну колонны, где он и концентрируется. После того как концентрация N15 на дне достигнет достаточной величины, начинается непрерывный отбор обогащенного материала. При этом процессе химического обмена перенос N15 определяется приведенным выше уравнением ( 1), которое приблизительно верно для низких концентраций тяжелого изотопа. С помощью одной колонны удобно получать обогащение N15 вплоть до 10-кратного ( по сравнению с обычным соотношением обоих изотопов); для получения более концентрированных препаратов N15 необходимо устройство каскада колонн, так как в противном случае время достижения равновесия в одной колонне делается слишком большим. [20]
Обычно тяжелые компоненты концентрируются на холодном конце, но это зависит не только от молекулярного веса, но и от сил отталкивания между молекулами; поэтому в некоторых случаях разделение обратно изменению температуры или концентрации. Если внутренняя трубка нагревается, а наружная охлаждается, то разделение происходит по двум следующим причинам. Во-первых, термическая диффузия обусловливает повышенную концентрацию одного из изотопов ( обычно тяжелого) на холодной стенке и, во-вторых, вследствие термической конвекции поток холодного газа движется вниз к наружной стенке, а вверх по направлению к внутренней стенке кольцевого пространства движется поток горячего газа. Следовательно, имеется тенденция одного из изотопов перейти в поток, движущийся вниз. Процесс аналогичен каскадному, описанному выше, за исключением того, что дискретное число ступеней заменено непрерывными противоположно направленными потоками. Этим методом были приготовлены очень чистые образцы многих изотопов. Преимущество метода состоит в том, что время пребывания обогащенного материала в установке очень мало, и поэтому метод удобен для концентрирования редких изотопов. Возможности метода иллюстрируются выделением 100 см3 3Не с концентрацией от 50 до 80 %, проведенном Боурингом и Девисом [251], использовавшими в качестве сырья гелий, содержащий 10 4 % легкого изотопа. [21]