896章 铀元素终极提纯(科普章节,喜跳订)
提明:本章涉及相关知识,部分工程物理研究院官网、外公资料。
……
李察阅读,目光书页移。
“铀235提纯方法,电磁分离法,利质谱仪原理进位素分离。
其质谱仪实验室分析带电粒质量仪器,够让质量带电量相粒,进入磁场偏转半径,分离。
详细解释话,粒速度v进入磁场(假设朝),带正电荷粒运产磁场磁力线沿运方向左边朝、右边朝。因运带电粒左边磁场被加强,右边磁场被减弱,形磁场梯度,产左向右推磁压力。
力与速度方向垂直,虽改变运带电粒速度值,却改变粒运方向,形向力。
因磁场均匀,运带电粒产磁压力处处相等,使运带电粒磁场匀速圆周运。
按照电磁公式,知,磁场力等qbv,向加速度等v2/r。
,导: qbv=mv2/r→qbr=mv。
公式,q粒电量,v粒运速度,m粒质量,b磁感应强度,r粒圆周运偏转半径。
因粒电量q、磁感应强度b确定,由此运粒量与偏转半径正比。
带相电荷q质量离,通相加速电压u,获电势相等,且等进入磁场:qu=(1/2)mv2。
已知粒量mv=qbr,两式消v,即m=qb2r2/2u。
质量等(m+dm)粒,(m+dm)=qb2(r+dr)2/2u。
由此dm/m=2dr/r,即质量相偏差,半径相偏差2倍。
由入射粒质量,它经相电压加速获量相等,量。进入磁场,量弯曲半径,量弯曲半径。
果量离进入磁场角度存偏斜,导致它共聚焦d范围。d范围与入射角关系,经计算公式:dr/r≈0.5q2。
q50 ,r相误差4/1000,引质量偏差8/1000。铀235与铀238相质量差等13/1000,让质谱分离法实际……”
李察读完,挑挑眉毛。
显很浅显易懂方法,原理:质量带电量相粒,经相电压加速量,导致进入磁场偏转半径。
举例话,像轨驶火车,弯处,速度适宜火车够正常通。速度快火车,则因受力平衡,带车厢直接冲轨,导致轨。
方法,铀235便速度合适火车,铀238则速度快火车,让两者分离,高纯度铀235。
方法技术含量相较低,因此球,1938德化哈恩斯特拉斯曼核裂变,迈特纳弗施提核裂变理论解释。仅仅两,19404月,明尼苏达尼尔,质谱仪制造微量浓缩铀235。
1942,球首次制造核武器曼哈顿计划始,劳伦斯等,始利电磁型位素分离器进提纯铀235。
经论证方法,完全。
,它问题。
投入太。
球曼哈顿计划,方法提纯铀235,特橡树岭建造座超级电磁装置。投入力近25000,分离器超1100台,光绕制线圈银15000吨巨。
15000吨!
结果,每仅仅产几克铀235,数间,铀235数量,才刚刚够制造枚原弹已。
李察抿嘴。
数万,万五千吨白银,真方法产,先解决置条件。
果唯方法,许真考虑提创建私势力,,并唯方法,其选择。
继续往。
“铀235提纯二方法,气体扩散法。
顾名思义,方法应原理,常见气体扩散。
举例,卧室角洒滴香水,香水分快速扩散,整房间闻香水气味。
滴香水替换滴醋,相条件,撒卧室角落,整房间闻醋味,需间更长。
因,醋分比香水分重,因此扩散速度慢。
相应,气球装满氢气(相分质量2)氮气(相分质量28,氢气14倍)。气球漏气,氢气比氮气泄漏更快,因氢气分,重量更轻。
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气体扩散法铀元素,根据相远离分离铀235铀235两位素。
具体操话,进:六氟化铀置64.8c(338.0k)环境,六氟化铀升华气体。气体状态六氟化铀向孔薄膜压送,根据气体扩散原理,含铀235六氟化铀气体分,比含铀238六氟化铀气体分更快速通薄膜,其扩散速率它气体分量平方根反比。
,孔膜孔径设置气体分与其气体分两次碰撞间走平均距离,气体扩散佳条件。让轻分比重分速度快,更容易通膜孔。
通数据收集,确定,气体加料连续进状态,孔膜孔径控制0.02微米,六氟化铀维持85c。扩散通膜气体(浓缩流),比加料气体(入料)铀235浓缩约0.2%含量……”
阅读完二方法,李察思考。
二方法原理很简单易懂,气体扩散涉及分移速率差异罢。抓住点,让铀235含量断提升。
唯问题,按照数据显示,每次经孔膜,铀235浓度提升程度,仅仅0.2%左右。
让铀235含量提升定高度,提升够真正制造核武器水平,需众分离级串联。
且单单级、两级串联,少效果,需几千级串联才。
实际,球曼哈顿计划,采取方法。此,专门橡树岭建造庞比工厂,组装高达几千级分离设备。
,规模显巨,方法规模相,另外保证扩散气体沿方向断扩散,需强力。
此,整电力向气体扩散工厂倾斜。
,论方法,二方法,真投入实际运,需非凡代部分力支持。
正因此,够研制、产核武器,才算球强力量代表、绝实力象征。正因此,才被敬畏,才法被忽视。
李察,点难做。
抿抿嘴,继续向。
“铀235提纯三方法,离分离法……”
“铀235提纯四方法,喷嘴分离法……”
“铀235提纯五方法,……”
“铀235……”
快速浏览部分内容,李察摇摇头。
提纯铀235方法确少,差依据铀235铀238细微质量差别做文章。方法、二方法相比,类似,力、物力各方求很高。
方法,需先创建庞私势力。
,并创建私势力候。
眉头微微皱,李察耐性继续向读,终书籍页停。
“提纯铀235九方法,激光分离法。
比较先进方法,其原理点位素因质量,其级,导致由低级激至高级吸收光谱存定差异。
,选择波长激光,激其位素,利激态位素与非激态位素间物理、化性质差异,采适方法将其分离。
铀235铀238原及其化合物分,经试验已经确定,符合方法。试验,台激光器激含铀235六氟化铀气体分,影响含铀238六氟化铀分基础,让含铀235分变化。使二台激光器,分解已激分五氟化铀,接让它白色粉末形式回收……
实际,采原蒸汽激光位素分离工艺,直接操铀金属。具体况,聚焦电束真空环境铀金属锭局部加热3000c,使铀金属汽化铀238铀235原状态。
选激光器,让铀蒸汽铀235原被激光电离,铀238原则受影响。电,电磁法收集铀235,够幅提升纯度……”
读完方法,李察眼睛微微亮。
,激光分离法方法相比,突优点。
首先点,分离系数,方法简便。
二点则耗电少,按照方法数据推算,激光分离法需电量,足扩散法十分。
知初球,曼哈顿计划采气体扩散法,差消耗1700兆瓦电量,难度太。降低十分,勉强考虑。
三点则装置体积比较,投入力物力需太。初曼哈顿计划采气体扩散法,分离级达几千,工厂占240000平方米。激光分离法,需简单级够,设备需积减。
综合讲,激光分离法,目佳选择。
李察早结论,再次读,直读完整本书,才点头言语:“激光分离法比较容易实施啊,话……试试吧。”
完,李察拿书站身,向房间外走。
被李察坐乌龟石像,恢复命。爬,跟随李察块,穿数橡木门,返回原处,点点站定。
李察拿书籍正走图书馆门,偏头向乌龟石像,正乌龟石像。
李察眨眼睛,:“苏玛,遇问题已经解决,离。”
“很高兴听,创造者。”乌龟石像吐声,脑袋微,“,期待次见。”
“。”李察微笑,拿书籍走图书馆。
图书馆内,乌龟石像微脑袋停,整身体僵住,恢复原状态,变真正石像。
图书馆外,李察走铺青石路,欣赏风景。走,轻轻点,整高速飞,直冲际。
很快,李察冲气,离星球,空物外太空。
环视四周,李察像阅兵,审视颗颗星辰,进调整。
方星辰密集,挥控制星辰分散,方星辰稀疏,挥让其余方星辰移。
李察附近星辰黯淡光,整体呈赤红色,体积正断扩,准备吞噬环绕它数颗星。标志颗恒星寿命即将耗尽,已经脱离主序星列,向红巨星转变。
目光投,很快李察解颗恒星星系,记录具效性信息。,已经完全义,属被清理、给其余知识腾空间存。
犹豫,李察挥整星系揉团,接丢向远处黑洞相记忆宫殿回收站。
星系被黑洞吞噬,爆强烈辐射,李察扭头其余方始调整。
终确定整记忆宇宙什问题,够保持很长间移,李察满点点头,带书离。
“坍缩!”
李察声,整宇宙猛向收缩,挤压奇点,接轰爆炸,释放耀眼比光。
光,实照明。
实世界,伊甸园主实验室床,李察缓缓睁眼。
此空物,并带任何书籍,相关知识却已经转移脑浅层记忆。
“激光分离法,始吧。”
李察,眼睛眨眨,站身走。
……