جداسازی ایزوتوپ لیزری

زمینه

ایزوتوپهای هسته ای اتمهایی را توصیف می کنند که حاوی مقدار یکسانی پروتون اما مقادیر متفاوت نوترون هستند. در حالی که بسیاری از این ایزوتوپ ها خواص شیمیایی و فیزیکی بسیار مشابهی دارند ، اما اغلب دارای ویژگی های هسته ای ویژه ای هستند که می توان از آنها برای فناوری های هسته ای استفاده کرد. بسته به ثبات ایزوتوپی یک ایزوتوپ هسته ای خاص در طبیعت ، آنها در مقادیر متفاوتی در رسوبات طبیعی مواد فله ای روی زمین وجود دارند.   به عنوان مثال ، U-235 ، که اولین ماده شکافت پذیر مورد استفاده در برخی از راکتورهای هسته ای و همچنین سلاح های هسته ای است ، 0.74٪ از ذخایر اورانیوم طبیعی روی زمین را تشکیل می دهد. با این حال ، به منظور بهره برداری از خواص هسته ای U -235 به عنوان یک ماده شکافتنی - ماده ای که می تواند واکنش زنجیره ای گرمازدگی هسته ای را حفظ کند - آنها باید از ایزوتوپهای U -238 خود جدا شوند. 

اولین میل به جداسازی ایزوتوپها در مقیاس وسیع ناشی از توسعه علوم هسته ای قبل از جنگ جهانی دوم بود. اولین فناوری مورد استفاده برای جداسازی ایزوتوپهای هسته ای ، جداساز ایزوتوپی گریز از مرکز بود که در سال 1934 توسعه یافت. این تکنیک مواد گازی را در سانتریفیوژهای سریع در حال چرخش می چرخاند تا ایزوتوپهای کمی سنگین تر را در لبه های بیرونی سانتریفیوژ متمرکز کند. سپس جریان اورانیوم غنی شده به مرحله بعدی سانتریفیوژ منتقل می شود تا بیشتر غنی شود. 

روش دیگری که برای جداسازی ایزوتوپ ها استفاده می شود روش جداسازی انتشار گازی است. این روش بر سرعت انتشار متفاوت گازها با جرم های مختلف متکی است. با استفاده از گازهای مواد ایزوتوپ از طریق غشاء ، این تکنیک می تواند به تدریج ایزوتوپهای سبک تر را از ایزوتوپهای سنگین تر جدا کند. این روش در نهایت به منظور تولید مواد شکافت پذیر مورد استفاده در سلاح های اتمی جنگ جهانی دوم استفاده شد.