Тайны разделения изотопов

газа за счет тепловой конвекции. Как и в случае
термодиффузионных и масс-диффузионных колонн, наличие такой
циркуляции приводит к преобразованию радиального эффекта
разделения в осевой, т.е. к многократному умножению эффекта.
Некоторые теоретические оценки и конструкция такой центрифуги
рассматривались немецкими учеными Мартином и Куном. Наконец
в 1940 году американцем К. Коэном была развита теория
разделения изотопов в противоточной циркуляционной центрифуге
на основе метода, аналогичного тому, который применялся Ферри
и Джонсом в теории термодиффузионной колонны.
Первые экспериментальные результаты с использованием
центробежного метода получил в 1938 году Дж. Бимс в
университете Вирджиния (США): с помощью разработанной им
центрифуги он разделил изотопы хлора, получив коэффициент
разделения α = 113 , .
Дальнейшее развитие событий известно. Попытки использовать
центрифуги для разделения изотопов урана предпринимались в
Германии и США. На первой стадии Манхеттенского проекта,
были изготовлены и испытаны несколько отдельных аппаратов,
однако промышленного осуществления этот метод не получил. О
том, как проходила работа над центробежным методом в рамках
Советского атомного проекта, было подробно рассказано выше.
Центрифуга. Физика явлений
Обсудим теперь вопрос о том, какие физические явления
происходят в газовой центрифуге. Основным элементом газовой
центрифуги является ротор (тонкостенный и ограниченный
торцами сверху и снизу цилиндр), вращающийся с очень высокой
скоростью в вакуумной камере. Внутри ротора находится
разделяемая изотопная смесь (в случае урана − газообразный
гексафторид урана), которая вовлекается во вращение вместе с
ротором.
Рассмотрим цилиндрический объем газовой смеси,
вращающийся вокруг продольной оси z с постоянной угловой
скоростью ω ( рис. 10.1). Линейная (окружная) скорость вращения
209