Тайны разделения изотопов

восходящий конвекционный ток, существующий вблизи
проволоки. Наоборот, вблизи охлажденной стенки трубы
существует нисходящий конвекционный ток, в котором имеется
избыток молекул тяжелого компонента. Таким образом, легкий
компонент накапливается в верхней части цилиндра, а тяжелый − в
нижней, откуда и можно производить их отбор. Разумеется,
существует определенное время установления стационарного
состояния в системе (иногда весьма заметное), когда описанный
выше эффект уравновешивается обычной диффузией, связанной с
возникшим продольным градиентом концентрации.
С помощью термодиффузионных колонн Клузиус и Диккель
осуществили разделение разнообразных изотопных смесей. В их
первоначальных опытах с колонной длиной 2,6 м было достигнуто
частичное разделение изотопов неона. Для разделения изотопов
хлора, который использовался в виде его газообразного соединения
с водородом, они применили уже пять последовательно
соединенных колонн общей длиной 36 м. При этом было
35 37
достигнуто практически полное разделение изотопов Cl и Cl .
В последующие годы в лаборатории Клузиуса в Базеле были
13 15 18
выделены изотопы C, N, O , а также редкие изотопы ряда
36
38 84 86 136
инертных газов ( Ar,
Ar , Kr , Kr , Xe
). Используемые
при этом колонны имели различную конструкцию, наряду с
проволочными колоннами применялись системы, образованные
двумя концентрическими цилиндрами, имеющими разные
температуры. Для обеспечения высокой чистоты изотопов(до 90%)
использовалось соединение колонн в каскады. Разделением
изотопов в термодиффузионных колоннах занимались и другие
группы исследователей [45 ].
Теория разделительной колонны должна учитывать
одновременно радиальный перенос компонентов за счет
термодиффузии и обычной диффузии, а также продольные (вдоль
оси колонны) конвекционный ток и концентрационную диффузию.
Это обстоятельство делает теоретическое рассмотрение процессов
в колонне довольно сложным, поскольку сводит его к решению
систем дифференциальных уравнений в частных производных (т.е.
199