
【化】 gaseous diffusion separator
氣體擴散分離器是一種基于氣體分子擴散速率差異實現同位素或混合氣體分離的裝置。其核心原理是利用不同質量的氣體分子(如鈾-235與鈾-238)在通過多孔介質時擴散速度不同,從而實現分離。中文術語強調“擴散”和“分離”兩個關鍵過程,英文對應“Gas Diffusion Separator”或“Gaseous Diffusion Separator”。
依據格雷厄姆擴散定律(Graham's Law),氣體分子的擴散速率與其分子質量的平方根成反比:
$$
text{擴散速率} propto frac{1}{sqrt{M}}
$$
其中 ( M ) 為分子質量。例如,鈾-235六氟化物(( ^{235}text{UF}_6 ),分子量349)比鈾-238六氟化物(( ^{238}text{UF}_6 ),分子量352)擴散速率更快,通過多孔膜時輕組分富集于高壓側。
主要用于鈾濃縮領域,例如早期核工業中鈾-235的提純。此外,也應用于稀有氣體提純(如氖、氪同位素分離)和實驗室級氣體純化。
氣體擴散法因能耗高(需大型壓縮機維持壓差)逐漸被離心法替代,但其物理原理仍是氣體分離技術的基礎之一。
參考來源:
“氣體擴散分離器”是一種利用氣體擴散原理實現不同氣體成分分離的裝置。以下是其核心要點:
基本原理
基于不同氣體分子質量差異導緻的擴散速率差異。根據格雷厄姆定律,較輕的氣體分子擴散速度更快(公式:$text{速率} propto frac{1}{sqrt{M}}$,其中$M$為摩爾質量)。通過多級擴散過程,可實現同位素或混合氣體的分離。
典型應用
主要用于同位素分離,如鈾濃縮工藝中分離鈾-235和鈾-238。氣态六氟化鈾(UF₆)通過多孔膜時,較輕的²³⁵UF₆擴散更快,從而逐步富集。
結構特點
通常包含多孔分離膜、壓力梯度控制系統及多級串聯裝置。需在高壓環境下運行以增強擴散效率。
局限性
能耗較高,分離效率依賴分子質量差異,對設備材料要求嚴苛(需耐腐蝕、耐高壓)。
由于搜索結果中僅提及“氣體擴散”的基礎概念,具體分離器設計需參考更專業的工程文獻。若需深入技術細節,建議查閱核工程或化工分離技術領域的權威資料。
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