
【化】 gaseous diffusion process
【機】 gaseous diffusion
dharma; divisor; follow; law; standard
【醫】 method
【經】 law
氣體擴散法(Gas Diffusion Method)是物理化學領域中基于氣體分子運動速率差異實現同位素分離的技術手段。該方法的核心原理依據格雷厄姆氣體擴散定律:同溫同壓下,不同氣體的擴散速率與其摩爾質量的平方根成反比,數學表達式為: $$ frac{r_1}{r_2} = sqrt{frac{M_2}{M_1}} $$ 其中$r$表示擴散速率,$M$為摩爾質量。
在工程應用中,該技術通過多孔分離膜實現混合氣體的逐級分離。以鈾濃縮為例,六氟化鈾氣體(UF₆)中鈾-235與鈾-238同位素的質量差異僅為約0.85%,需通過數千級擴散裝置進行重複分離才能達到濃縮目标。美國橡樹嶺國家實驗室在曼哈頓計劃中首次大規模應用該技術,建造的K-25工廠擴散裝置長度達四層樓高,印證了其在核能發展史中的重要地位。
當前該技術的主要應用包括:
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其定義為"基于分子運動特性的梯度分離技術",相關技術參數收錄于《化學工程手冊》(Chemical Engineers' Handbook)第8版擴散分離章節。
氣體擴散法是一種利用氣體分子質量差異實現同位素分離的技術,主要應用于鈾濃縮等領域。其核心原理和特點如下:
主要用于核工業中鈾-235的濃縮,例如通過六氟化鈾(UF₆)氣體的擴散實現同位素分離。該技術因設備複雜、能耗高,現逐漸被氣體離心法取代。
普通氣體擴散(如生物呼吸作用中的氣體交換)是分子自發從高濃度向低濃度擴散的被動過程,而氣體擴散法是一種主動分離技術,需依賴人工設計的擴散膜和壓力條件。
提示:若需了解擴散速率公式(如弗勞裡定律)或更詳細的工業流程,可參考和6的原始資料。
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