同位素分离同位素分离（（isotopeseparationisotopeseparation））从铀矿石中提炼出的核纯级天然铀，仍是238U、235U、234U的混合物，其中易裂变核素235U仅占0.72%。因此天然铀除可用作生产堆和少数动力堆的燃料外，在大多数动力堆及其它应用领域都还不能直接利用例轻水堆一般为2-3%快堆大于25%试验堆大于90%概念•铀的浓缩铀的浓缩：为了获得能满足不同需求的浓缩铀，必须采用特殊的方法来分离铀的同位素，这种由铀同位素混合物中提高所需同位素（235U）含量的工艺过程。5.5吨天然铀原料1吨低富集铀4.5吨贫化铀0.2%左右无工业价值排除存储3%概念分离功：（SeparationWork）把一定量铀富集到一定235U丰度所需投入的工作量。具有质量的量纲，在数值上等于同位素混合物通过该装置所获得的价值增量，可表示为：ΔU＝PV(CP)+WV(CW)-FV(CF)（式中P、W、F分别为精料、贫料、供料中的铀质量；CP、CW、CF和V(CP)、V(CW)、V(CF)分别为所需同位素的丰度及价值函数）单位有kgSWU多少千克分离功tSWU多少吨分离功MSWU多少百万分离功从天然铀原料生产1吨3%的富集铀，大约需要4.3tSWU。此处的千克或吨并不表示产品的质量可简写为SUM分离系数和浓缩系数同位素分离的效率用分离系数或浓缩系数来表示。设分离前后铀235的丰度分别为CF和CP,则分离系数α定义公式：浓缩系数ε则定义为ε＝α-1同位素分离的效率用分离系数或浓缩系数来表示。设分离前后铀235的丰度分别为CF和CP,则分离系数α定义公式：浓缩系数ε则定义为ε＝α-1分离铀同位素困难之处aˎ同一元素的各种同位素有相同的核内质子数和核外电子数，故其化学性质极为相似，仅在质量上有微小的差别从而给它们彼此之间的分离在技术上带来很大的困难。因而只能利用因质量不同而引起的一些效应，来使同位素分离。bˎ天然铀矿中铀235含量较低，获得铀235含量较高的铀同位素需要复杂混合物的同位素分离技术天然铀中主要含有铀238含量为99.275％，而铀235的含量仅为0.720％。铀同位素分离方法铀同位素分离方法•铀同位素分离与稳定同位素分离有着密切的关系，前者的许多方法是由后者发展起来的，其基本原理是相同的。•现在同位素分离方法有：气体扩散法、高速离心法、分离喷嘴法、激光法、化学交换法、等离子体法气体扩散法基本原理是基于两种不同分子量的气体混合物（235UF6和238UF6）在热运动平衡时，两种分子具有相同的平均动能和不同的运动速度。两种分子的平均速度与质量的关系如下式：（V1、V2分别表示235UF6和238UF6分子的平均速度，m1、m2则分别表示它们的质量。）可知：较轻分子的平均速度大，较重分子的平均速度小。•扩散膜含有容许分子通过的无数微孔，两种组分以不同速率通过多孔膜而扩散，因此较轻分子同容器壁扩散膜的碰撞次数，相对于它的丰度来说，要比较重分子多些。气体扩散厂的最核心部件每平方厘米有几亿个微孔，孔径为0.01μm。平均自由程：即分子运动中每两次碰撞之间的平均距离为了实现分离，还要求气体流过微孔时，很少发生分子间的相互碰撞。为此扩散膜中的微孔直径须小于气体分子运动的平均自由程扩散法分离同位素的条件是：气体压力必须足够低，扩散膜的孔径必须足够小，且不会由于腐蚀而扩大气体的密度越低，平均自由程越长•理论上，级分离系数的最大值（α0）等于两种组分的分子量比值的平方根。实际的分离系数远低于理论值,具体数值决定于设备结构、膜的特性及其它工艺条件。由于单级分离效果不大，为了得到5%的浓缩铀，便需要把近千个扩散级串联起来；如要生产高浓铀便需串联数千个扩散级。气体扩散法分离优点和缺点•优点：工艺过程比较简单、设备运行稳定可靠，容易在工程上实现等•缺点：气体扩散法的缺点是分离系数太小，需要串联太多的分离级和消耗太多的电能，因而缺乏经济竞争力。为使工艺气体通过扩散膜，必须在级间不断地进行重新压缩，因而气体扩散厂要消耗大量的电能。大型扩散厂每SWU约需消耗2300-2500kW·h电能。一座9000tSWU的扩散厂需要附设2400MW的发电厂高速离心机法•原理：利用在离心力的作用下，分子质量不同的流体的压强分布不同的原理分离同位素的方法。在巨大的离心力场作用下，输入离心机的...
