铀的激光浓缩

1985年6月初，美国能源部宣布了铀激光浓缩和离心法浓缩之间竞争的获胜者。所选择的方法——原子蒸汽激光同位素分离，很可能成为美国今后十年浓缩核反应堆用铀的技术。     

激光在原子法激光分离铀同位素中的应用

在激光化学和激光光谱领域中,尤以激光分离铀同位素的研究引起了人们的极大兴趣,这是因为它不仅具有重要的科学研究价值,而且具有重要的经济意义。激光分离铀同位素分为原子法和分子法,目前原子法进展较快,美国、西德、日本、中国、法国等国家先后宣布     

用多步共振电离方法研究测量铀原子的高激发态

铀原子光谱特别是高激发态中的自电离态和里德堡态的光谱数据是原子法激光分离铀同位素(AVLIS)工程所必需,它对激发光谱路线选择、提高分离效率具有重要意义。本论文目的就是研究和测量铀原子高激发态的有关光谱参数。     

激光同位素分离近况

普通的同位素分离方法有十多种(表1)，用这些方法已分离出从氘到铀之间的几十种同位素。但这些方法各有其局限性，需视同位素分离对象、分离纯度和分离规模不同有所选择。一般认为，电磁法由于有很高的分离效率，是生产优质同位素的通用方法。     

铀原子高激发态超精细结构的实验研究

原子蒸气激光同位素分离(AVLIS)的发展,需要获得系统的铀原子光谱数据,如超精细结构、同位素位移、吸收和电离截面、能级寿命等。人们已经用原子束和空心阴极灯的方法对~(235)U基态和其它低能级的超精细结构进行了比较详细的研究,而在铀     

国外简讯

在第八次国际量子电子学会议上,有五个研究小组报告了有关激光感应同位素分离的实验结果。其中一个小组已分离出小量的U~(235)。当然能有一种成功的方法实现大规模分离,无疑地会促进这一方面研究工作的进展,但是目前对于激光同位素分离将引起人们的极大注意。在报告的所有激光技术中,都用激光调谐的方法,激励一种同位素(或包含它的分子),但不激励其它同位素,而后把激励原子或分子在能量未转送到未激励原子或分子之前用化学或物理方法把它与未激励原子或分子分离。 Lawrence Livermore实验室采用二级选择性光电离过程。用连续染料激光器的可调输出照射具有混合同位素组份的准直铀原     

铀原子光谱研究

主要介绍研究铀原子双频、三频共振电离的实验和部分实验结果，为激光分离同位素提供光谱数据。     

激光分离铀同位素的实验和物理研究（一）

目前，最常采用的激光分离铀同位素方法主要是以铀蒸汽、有机铀化合物或六氟化铀等为研究对象。原子蒸汽法发展得最为成熟，但由于铀蒸汽的腐蚀性和很低的工作压强使其实现商品化生产面临着严峻的困难。对一个商品化生产的分离厂来说，UF6是最有吸引力的工作气体。因UF6很小的同位素位移而产生的问题有希望通过在16／μm和9μm波段范围的两种红外光的应用而得到解决。当前，仅有用CO2激光泵浦的CF4激光器或用CO2激光作用于仲氢产生的受激转动拉曼散射光能够提供用于选择性激发的16μm激光能量。而且从可测量性和频率可调谐性来考虑，拉曼方法的前景更为乐观。对一个商品化生产的分离厂来说，目前这两种激光器的发展水平还不能满足要求，此外很可能用超声分子束方法来简化复杂的UF6谱是必不可少的。然而，利用现有水平的这类激光器，足以进行实验以弄清尚未解决的问题，即两种有不同吸收峰的UF6同位素的选择性光离解到什么样的程度必及多大的产额等。     

图片报道

美国的原子法铀同位素分离由劳伦斯·利弗莫尔实验室与联合碳化物公司合作进行。上图为利弗莫尔实验室研制的铜蒸气激光器，光束直径10米，输出功率几千瓦。正在橡树岭建立生产能力为1400万分离功单位的试验设备。下图为该装置的蒸发系统控制器放入分离箱前的情况。……     

美国铀浓缩公司推迟原子法激光同位素分离计划

在美国政府将其铀提纯设施私有化后的不到一年时间里 ,新公司放弃了寻求使用激光提纯铀的庞大计划 ,而赞成采用另一种基于激光但更易实施和廉价的技术。美国浓缩公司 (USEC)的董事会 1 999年 6月 9日投票表决推迟原子蒸汽激光同位素分离 (AVLIS)技术发展。该决定使劳仑斯·里弗莫尔国家实验室的 2 0 0名雇员和该室 30 0名承制商雇员失业 ,他们原来都为浓缩公司的原子蒸汽激光同位素分离计划而工作。原子蒸汽激光同位素分离技术使用精调谐铜蒸汽激光抽运的染料激光 ,后者以超过 1 k W的平均功率使真空室内的铀蒸汽同位素分离。染料激光是…     

用激光分子法浓缩铀

天然铀矿中同位素SS8U、235U和其含铀量分别为99.3%,0.7%和0.006%。要想用作原子能发电轻水慢化反应堆的核燃料，需浓缩235U至约3%。与以往的气体扩散法及目前正在研制的离心法相比，激光铀浓缩的分离系数大大提高，故作为下一代低成本浓缩技术而引人注目，一些先进国家一直在大力进行研究幵发。激光铀浓缩有“分子法”和“原子法”两种。分子法是用激光将UF6气体同位素选择离解后实现浓缩，而原 法则是用激光将金属铀蒸气同位素选择电离后实现浓缩。本文简要地介绍用激光分子法浓缩铀的研究现状。     

国外激光分离同位素现状

同位素例如铀235和氘等是原子能反应堆、原子弹、氢弹的重要核燃料。它们在原子能技术、国防工业中都有极重要的意义。但是,很多同位素在天然原料中含量极少,例如铀235在天然铀中只含0.7％,而在原子能反应堆实际使用中要求浓度2～3％的铀235,在原子弹使用中要求浓度90％的铀235。可见,同位素浓缩是十分必要的。一、旧方法的缺点同位素在化学性质方面几乎是相同的。以往利用同位素重量的微小差别而实现同位素分离。例如,用气体扩散法和离心法分离铀235。但是,扩散工厂规模很大(有些级联扩散槽建     

激光分离同位素

本文概述了激光分离同位素的一般原理和方法，并对分离铀同位素的方法和进展作了评述。     

洛斯阿拉莫斯探索激光新应用

于加州大学的洛斯阿拉莫斯科学实验室正研究一项可能革新核燃料工业的激光方法，它可能回收核处理工厂废料中的大部分铀。由该室应用光化学部用可调激光器正在进行的实验表明，用这种同位素分离技术生产的供核处理厂使用的铀每公斤约驼美元，与此相比，由矿石中生产的这种铀每公斤为100美元。     

日本工业界从事激光铀浓缩

在原子蒸气激光铀同位素分离（AVLIS)方面， 日本工业界正显示出比美国更大的兴趣。虽然里根政府促进私人发展激光铀浓缩的努力并不成功，但日本电力公司联合会正组成一个激光浓缩研究会，未来五年的预算为1.29亿美元。     

激光和铀浓缩

对于象我这样把分离同位素作为毕生工作的人来说，激光法是非常具有魅力的方法。在激光法发现以前，在写到、谈到同位素分离时，总认为光化法(应称之为激光法的先驱)是最理想的。现在制造浓缩铀采用气体扩散法或离心分离法，如所周知，在美国和欧洲为此建有巨大的设施。为什么需要如此巨大的设备和长时间的连续运转呢？这只是因为一 步法只能使铀235的浓度改变甚微，从而需要重复浓缩过程的级联装置。在这一点上，激光法如能理想地实现，则有能一下子完全分离并抽出铀235，无须级联装置，设备又小等极大的优点。对于为了级联装置的建设和运转而费尽心血的我来说，这些优点实在令人神往。     

绿光用于激光浓缩铀

能源部选中一项分离铀同位素的激光技术作扩大试验，以便取代流行的气体扩散法。这决定意味着今后八年多的时间内，五亿美元以上的研究经费将拨给“原子束蒸气激光同位素分离方案广而不是拨给与其竞争的另外两个方案。据最近七个月对这三种方案的评价，劳仑斯·利弗莫尔实验室提出的方案可能是浓缩铀的最经济的方法。     

另一种同位素分离途径

日本正考虑用同位素选择激光作用化学反应(CRISLA)替代原子蒸气激光同位素分离。美国洛杉矶同位素技术公司正使此项技术达到最佳状态，以便将CO激光器用于六氟化铀的催化浓缩。     

光电流光谱技术与原子荧光法联用测定激光波长

激光波长仪可在一定精度内测定激光波长,但在激光光谱学和激光分离同位素的应用研究中,不能保证测得的波长已与原子的某一跃迁共振。而光电流光谱技术恰好具有及时地反映这种共振的性能,激光激发原子荧光法的应用又为复杂原子谱线的认定提供准确可靠的依据。我们联用这两种技术简便快速而又准确无误地分别测定了与铀、镧原子一些非精细结构高分辨谱线中某一成分共振的激光波长。     

能源部决策铀分离过程

能源部最近宣布，它将继续支持利弗莫尔的原子蒸气激光同位素分离过程，并在1983财年对其它的两个方案只给少量资助或不资助，这两个方案是洛斯·阿拉莫斯使 用UF6气体分子的激光同位素分离过程和TRW公司的等离子体分离过程。