
【化】 gaseous diffusion process
【机】 gaseous diffusion
dharma; divisor; follow; law; standard
【医】 method
【经】 law
气体扩散法(Gas Diffusion Method)是物理化学领域中基于气体分子运动速率差异实现同位素分离的技术手段。该方法的核心原理依据格雷厄姆气体扩散定律:同温同压下,不同气体的扩散速率与其摩尔质量的平方根成反比,数学表达式为: $$ frac{r_1}{r_2} = sqrt{frac{M_2}{M_1}} $$ 其中$r$表示扩散速率,$M$为摩尔质量。
在工程应用中,该技术通过多孔分离膜实现混合气体的逐级分离。以铀浓缩为例,六氟化铀气体(UF₆)中铀-235与铀-238同位素的质量差异仅为约0.85%,需通过数千级扩散装置进行重复分离才能达到浓缩目标。美国橡树岭国家实验室在曼哈顿计划中首次大规模应用该技术,建造的K-25工厂扩散装置长度达四层楼高,印证了其在核能发展史中的重要地位。
当前该技术的主要应用包括:
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将其定义为"基于分子运动特性的梯度分离技术",相关技术参数收录于《化学工程手册》(Chemical Engineers' Handbook)第8版扩散分离章节。
气体扩散法是一种利用气体分子质量差异实现同位素分离的技术,主要应用于铀浓缩等领域。其核心原理和特点如下:
主要用于核工业中铀-235的浓缩,例如通过六氟化铀(UF₆)气体的扩散实现同位素分离。该技术因设备复杂、能耗高,现逐渐被气体离心法取代。
普通气体扩散(如生物呼吸作用中的气体交换)是分子自发从高浓度向低浓度扩散的被动过程,而气体扩散法是一种主动分离技术,需依赖人工设计的扩散膜和压力条件。
提示:若需了解扩散速率公式(如弗劳里定律)或更详细的工业流程,可参考和6的原始资料。
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