西南科技大学《同位素分离》考试重点

分子激光、原子激光 （6）利用生物效应上的差异 （7）利用化学反应速率的差异
光化学反应，电解 四：画图题
尾料不再处理的简单级联
近似为理想级联的阶梯型级联
简单级联的轻组分的 y-x 图
理想级联的轻组分的 y-x 图
对称逆流再循环级联的轻组分的 y-x 图
基本原理是选择激发，即根据某元素的同位素原子或由其组成的分子在吸收光谱上的微小差别，应用 线宽极窄的激光有选择地将某一种同位素原子或分子激发到一个特定的激发态，再采用物理或化学的方法 将激发的同位素原子或分子与未被激发的其他原子或分子分开。 三：论述题 同位素分离方法按学科分类可分为哪几类？ （1）利用同位素热力学性质上（相平衡和化学平衡）的差异 精馏、化学交换（单温、双温）、色谱（色层）、吸收、萃取、结晶和吸附 （2）利用扩散性质上的差异 气体扩散、钯膜扩散、气体离心、热扩散、质量扩散、分子精馏（利用蒸发及扩散性质） （3）利用电磁场或电场中物理性质的差异 电磁法、等离子体法（旋转等离子体法、离子劻旋共振法）、离子迁移方法 （4）利用空气动力学性质上的差异 喷嘴、南非法、射流法 （5）利用吸收光谱上的差异
4.2 分离膜的分类？
①金属膜 ②陶瓷或非金属无机物膜 ③氟化树脂（聚四氟乙烯）膜
5.推导尾料不再处理简单级联的总回收率 r=r1·r2…rn
假设：该级联由 n 个级组成，根据回收率r = ������������
������������
整个级联的回收率r总
=
������������������������ ������1������1
一：名词性解释
(1) 分离单元:是同位素分离工厂中最小的单位。一个分离单元外部有三股流，进入单元那股称为供料，
符号为 Z，有两股流流出，前一股称浓料流 M，另一股为贫料流。满足 Z=M+N，Zz=My+Nx，x、y、z 分
别为贫料浓料供料丰度。
(2) 级联：许多分离单元并联组成级，由级串联组成。
(3) 矩形级联：在逆流再循环级联中，若该级联的每一级的流量都相等，那么这种级联叫矩形级联。
① 蒸发型离心机 ②同流型离心机 ③逆流型离心机。 主要应用是逆流型离心机。 9.同位素分离与放射性同位素分离的区别？
同位素分离工作中的被分离元素应该属于同一原子序数的同一元素，列如 U 235 和 U 238 的分离，1H、 2H(D)、3H(T)之间的分离都称为同位素分离；
如 3H 和 3He 之间的分离，他们是不同元素的同位素，他们之间的分离不是同位素分离，只要不同元素 的同位素混合物中，其中一个组分或一个以上组分是所需要的放射性同位素，都可以称为放射性同位素分 离。 10.激光法分离同位素的原理？
离子交换色谱法分离同位素与普通化学交换法不同之处仅在于两相交换过程是在固相（离子交换树
脂）和液相（水溶液)之间进行的。
（1）低能耗（2）比分离能力大（3）工厂设备简单，易运行和维修（4）单级分离系数小，平衡时间长
7.热扩散效应及热扩散法分离同位素的优缺点？ 热扩散效应：
在二元气体混合物体系中存在温度梯度时，就产生了热扩散流。轻组分向温度高的方向扩散；重组分 向温度低的方向扩散，这就是热扩散效应。 优点：
异，称为同位素效应
(7) 回收率：定义为浓料中的所需同位素量与供入该级的同位素量之比。
(8) 分流比：浓料流量和供料流量之比为分流比
二：简答题
1.离心法、气体扩散法特点比较？
就单机分离性能而言，离心机的浓缩系数比扩散机大得多，但流量小得多，分离功率也小得多。就级
联性能而言，离心法级联的级数少，台数多，采用大量并联方式，更易接近理想级联，而扩散法级联的级
①UF6 是强腐蚀性气体，因此必须具备耐 UF6 腐蚀的能力；
②分离膜的孔径直接影响分离效率；
③要有一定的机械强度来承受膜前后压差，并能承受一定程度的弯曲及耐振动；
④要有合适的渗透值，结构上要有适当的孔隙度以保证一定量的气体通过，通常在 1cm3 的几何面积
上，大约有 100 亿个孔；
⑤成本低，并容易大批生产。
整理得：
������1
⋅
������2
⋅⋅⋅
������������
=
������������������������ ������1������1
由此可得，������总
=
������������������������ ������1������1
6.离子交换色谱法分离同位素与普通分离同位素的区别？
数多，台数少，常是串联方式，形成阶梯级联。就工厂而言，离心工厂灵活性大，可随同市场的需求及时
调整。在经济上离心法的突出优点是省电，但离心法和扩散法的投资都较大。
2.同位素分离过程中化学法包括那三个过程？
①两种同位素的形成和相互转换或回流；
②在两种化合物之间的被分离同位素达到交换平衡，并产生不等几率分配；
对于惰性气体的同位素分离，用别的分离方法难于分离或价格昂贵，而用热扩散法则比较分离；热扩 散法与其他分离方法相比，结构简单、无转动部件、级联容易、单柱分离系数高，一个 5 米长的柱可达到 数百级、操作方便、柱内贮留量少等优点。 缺点：
热扩散法耗电量大、生产能力低，只适合小、中规模同位素分离。 8.分离气体的同位素离心机有几种？主要应用？
������������������������ ������������ ������������
������1
⋅
������2
⋅⋅⋅ ������������
=
������1������1 ������1������1
⋅
������2������2 ������1������1
⋅⋅⋅
������������������������ ������������−1������������−1
(4) 逆流再循环级联：若级联中每一级的浓料流入后一级作为供料，此外，每一级的贫料返回到本级前的
某一级进行再处理，这种级联叫做逆流再循环级联。
(5) 同位素位移：同位素效应在原子光谱和分子光谱中表现为谱线发生位移，称为同位素位移。
(6) 同位素效应：由于同位素的质量不同而引起的同位素原子或同位素分子之间在物理和化学性质上的差
有：������������������������ = ������������+1������������+1
∴
������1
⋅
������2
⋅⋅⋅
������������
=
������1������1 ������1������1
⋅
������2������2 ������2������2
⋅⋅⋅
对于每一个级的回收率，
第一级：r1
=
������1������1 ������1������1
第二级：r2
=
������2������2 ������2������2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第
n
级：r������
=
������������������������ ������������������������
在尾料不再处理简单级联中，
③达到同位素交换平衡的两种化合物的连续平衡。
3.电磁法分离同位素的优缺点？
优点：通用性好，可用于几乎全部多核素元素；分离能力强；可获得高丰度产品；灵活性好，改变分
离对象，只需更换少量部件；平衡时间短，有利于分离短寿命放射性同位素。
缺点：耗电量大，设备复杂，成本高，产量低。
4.1 气体扩散法分离铀同位素，分离膜材料选择及制造应注意哪些方面？