Isotopentrennung

Beschreibung / Inhalt
Das Dokument beschreibt Methoden der Isotopentrennung und behandelt wichtige Verfahren wie die Rektifikation, Gaszentrifugationsverfahren, Elektrolyse, Gasdiffusionsverfahren, Trennrohrverfahren und Massenspektrometrie. Es wird erwähnt, dass alle Methoden auf der Tatsache beruhen, dass die Isotope eines Elements unterschiedliche Massen besitzen und somit mit physikalischen Methoden voneinander getrennt werden können. Die Isotopentrennung wird hauptsächlich bei der Anreicherung von 235U angewendet, um den Betrieb von Leichtwasserreaktoren zu ermöglichen. Dabei ist ein Gehalt von 2 bis 4% an 235U erforderlich, während der Gehalt an 235U in Uranerzen nur etwa 0,7% beträgt.

Das Gaszentrifugationsverfahren wird näher erläutert und beruht darauf, dass die schwereren oder leichteren Teilchen aufgrund von Massenunterschieden bei Umdrehungen von 500m/s an der Peripherie stärker an die Außenwand (Rohrachse) der Zentrifuge befördert werden können und somit voneinander getrennt werden. Dieses Verfahren wird beispielsweise zur Trennung des 235UF6-Moleküls vom 238UF6-Molekül angewendet. Um einen entsprechend hohen Gehalt und Kapazität an 235U zu bekommen, müssen etwa 150.000 Zentrifugen parallel und etwa 30 Trennstufen hintereinander geschaltet werden.

Das Gasdiffusionsverfahren wird ebenfalls näher erläutert und beruht auf dem Bestreben von Teilchen, sich aufgrund der Brownschen Molekularbewegung in einem Raum zu verteilen und dabei Dichte- und Konzentrationsunterschiede auszugleichen. Aufgrund der höheren Nukleonenzahl nimmt die Masse des Teilchens und seiner Verbindungen zu und kann nicht so gut durch eine poröse Wand hindurchdiffundieren. Dieses Verfahren wird ebenfalls zur Trennung von 235UF6-Molekülen vom 238UF6-Molekül angewendet. Um eine Anreicherung von 235UF6-Isotopen von etwa 4% zu erhalten, müssen bis zu 2500 Trennstufen hintereinander geschaltet werden.

Das Trennrohrverfahren wird ebenfalls näher erläutert und basiert auf der Thermodiffusion und Konvektionsströmung von erwärmten oder erhitzten Teilchen oder ihrer Umgebung. Das Prinzip besteht darin, dass die Rohrachse durch einen elektrisch geheizten Draht erhitzt und die Wandung gekühlt wird. Nach einiger Zeit reichern sich schwere oder leichte Teilchen stärker an dem geheizten Draht (an der Wand) an und werden durch die entstehende Konvektionsströmung an das obere heiße oder untere kalte Rohrende transportiert. Dieses Verfahren wird beispielsweise zur Trennung der beiden Gase H35Cl und H37Cl von einander angewendet.

Literaturverzeichnisse werden ebenfalls aufgeführt, die wichtige Informationen zu diesen Methoden liefern können.
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Auszug aus Referat
Methoden der Isotopentrennung I.) Auflistung der wichtigsten Methoden der Isotopentrennung - Rektifikation ( fraktionierte Destillation ) Bsp.: Erdölaufbereitung, Darstellung D2O - Gaszentrifugationsverfahren Bsp.: Anreicherung des 235U - Isotops - Elektrolyse Bsp.: Darstellung von D2O ( 2H2O ) - Gasdiffusionsverfahren Bsp.: Anreicherung des 235U - Isotops - Trennrohrverfahren Bsp.: Reindarstellung des 20Ne - Isotops - Massenspektrometrie Bsp.: Substanzanalyse II.) folgende Methoden werden näher erläutert 1.) Gaszentrifugationsverfahren 2.) Gasdiffusionsverfahren 3.) Trennrohrverfahren Literaturverzeichnis: Beer - Glöckner - Letterer : Chemische Analytik, Kernchemie, Modellvorstellungen (C.C. Buchner) Eggert, John : Lehrbuch der physikalischen Chemie ( S. Hirzel , Stuttgart) Häusler, ...
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