La difusión gaseosa es una tecnología usada para producir el uranio enriquecido forzando el hexafluorudo de uranio, UF6 gaseoso, a través de las membranas semipermeables . Esto produce una separación leve entre las moléculas que contienen el uranio -235 y uranium-238. Por medio de una cascada grande de muchas etapas, las altas separaciones pueden ser alcanzadas. Era el primer proceso económico del enriquecimiento que se convertirá con éxito.
Historia
La difusión gaseosa era una de varias tecnologías de uranio de la separación de isótopo desarrolladas como parte del proyecto de Manhattan . De las varias tecnologías de la separación usadas en última instancia por el proyecto de Manhattan, la difusión gaseosa era probablemente la más significativa. Los edificios de proceso construidos para las cascadas eran entonces los más grandes construidos nunca. La preparación de la materia de base de uranio del hexafluorudo (sabida como el maleficio del en el comercio) era el primer uso para el flúor producido en el comercio, y los problemas abordados en la manipulación del flúor y del maleficio del como gas corrosivo era significativa.
Las instalaciones gaseosas grandes de la difusión fueron construidas por el los Estados Unidos de América, el Unión Soviética (planta incluyendo ahora en el Kazakhstan ), el Reino Unido, el Francia y el China . La mayor parte de ahora se espera que éstos se han cerrado o se cierren, incapaz de competir económicamente con más nuevas técnicas del enriquecimiento. Sin embargo algo de la tecnología usada en bombas y membranas sigue siendo secreta, y algunos de los materiales usados permanecen conforme a los controles de exportación como parte del esfuerzo constante de controlar la proliferación nuclear .
La técnica ha sido substituida en gran parte por la más nueva tecnología de la centrifugadora del gas, que requiere lejos menos energía producir la misma separación.
Tecnología
Este proceso se basa en el principio que en una caja cerrada, todas las moléculas tiene la misma energía; por lo tanto las moléculas más ligeras, en promedio, recorrido más rápidamente que las moléculas más pesadas. Consecuentemente, las moléculas más ligeras pegan las paredes de un envase más con frecuencia que sus contrapartes más pesadas. Si una porción del envase consiste en un pequeño agujero bastante grande para permitir el paso de las moléculas individuales del gas, pero no tan grande que una masa fluir-por del gas pueda ocurrir, después más moléculas ligeras que las moléculas pesadas pasarán del envase, puesto que el índice de la efusión (difusión fuera de la caja) es proporcional al cuadrado inverso del Massachusetts. El gas que sale del envase se enriquece algo en las moléculas más ligeras, mientras que el gas residual se agota algo.
Un solo envase donde el proceso del enriquecimiento ocurre con la difusión gaseosa se llama un difusor. No contiene un agujero, sin embargo, pero tiene una barrera porosa.
El uranio, por supuesto, no es un gas, y el enriquecimiento de la difusión del uranio se realiza usar el hexafluorudo de uranio . Mientras que esta sustancia es sólida en la temperatura ambiente, se vaporiza fácilmente. Sin embargo, esto requiere que todos los componentes de una difusión planten estén mantenidos en una temperatura apropiada para asegurar que UF6 permanece en forma gaseosa. Mientras que UF6 es un compuesto estable, es alto reactivo con agua y el corrosivo a la mayoría de los metales comunes. Por consiguiente, los caminos gaseosos internos se deben fabricar del níquel, o del acero inoxidable austenítico, y el sistema entero debe ser escape firmemente. El Teflon fue utilizado para cubrir las válvulas y los sellos. A pesar de sus características desagradables, UF6 es el único compuesto del volátil del uranio suficientemente que se utilizará en el proceso de difusión gaseoso.
Afortunadamente, el flúor consiste en solamente un solo isótopo 19F, de modo que la diferencia en pesos moleculares de diversas moléculas de UF6 sea debida solamente a la diferencia en los pesos de los isótopos de uranio. Sin embargo, porque los pesos moleculares de 235UF6 y 238UF6 son separación tan casi igual, muy pequeña del 235U y 238U es efectuado por un solo paso a través de una barrera, es decir, en un difusor. Es necesario, por lo tanto, conectar un grande muchos difusores junto en una secuencia de etapas, usar las salidas de cada etapa como las entradas para dos etapas colindantes. Tal secuencia de etapas se llama una cascada del . En la práctica, las cascadas de la difusión requieren millares de etapas, dependiendo del enriquecimiento deseado del producto.
Hay dos tipos de barreras en las cuales la información esté disponible: Parecido a la película y agregado. Las barreras parecidas a la película son hechas por los poros del taladro con un medio inicialmente no poroso. Una forma que esto puede ser hecha está quitando un componente en una aleación, por ejemplo usar el ácido clorhídrico para quitar el cinc de AgZn. Las barreras agregadas son hechas aglomerando o sinterizando polvos: las barreras usadas en los E. están bajo la forma de tubos sinterizados del níquel.
El gas debe ser comprimido en cada etapa compensar una pérdida en la presión a través del difusor. Esto lleva a la calefacción de la compresión del gas, que entonces debe ser refrescado antes de entrar en el difusor. Los requisitos para bombear y refrescarse hacen las plantas de la difusión a consumidores enormes de electricidad.
Ver también
USECCiclo del combustible nuclear
Calutrón
Centrifugadora del gas
AVLIS
K-25 (en el la Oak Ridge, Tennessee )
Difusión termal líquida
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