Environmental Engineering Reference
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mit Massenzahl
A
ist bei der Temperatur
T
proportional zu
)∝
√
A
exp
f
Ar
ω
T
n
(
A
(
)
,
(5.15)
wobei
f
eine Konstante mit dem Wert
f
= ,⋅
−
kg⋅K⋅J
−
ist. Das Verhältnis der
Kerne
Uund
U ergibt sich daraus zu
n
()
≈ exp(,⋅
−
r
ω
n
(
)
T
).
(5.16)
und je kleiner
T
ist:
U
wird sich im Randbereich der Zentrifuge sammeln,
U bleibt im Inneren der Zen-
trifuge zurück. Zum Beispiel ergibt sich bei einer Geschwindigkeit
Dieses Verhältnis ist offensichtlich um so größer, je größer
v
s
−
(das ist fast der Wert der Schallgeschwindigkeit in Lut) und bei einer Temperatur
T
v
=
m
⋅
=
○
C
K
(−
)
ein Isotopenverhältnis im Zentrifugeninneren von
n
(
)
)
=
,.
(5.17)
n
(
Das ist eine Steigerung um 16 % gegenüber dem ursprünglichen Verhältnis von 0,007.
Nach 10 weiteren Zentrifugenstufen ist die Anreicherung auf 0,03 erreicht. Verglichen
mit dem Diffusionsverfahrenistdas Zentrifugenverfahren weniger aufwändig, es istdas
heute fast ausschließlich eingesetzte Verfahren.
•
Die Massentrennung durch
Ionisation
.
Obwohl sich
Uund
U chemisch gleich verhalten, sind ihre inneren Elektronen-
zustände in der Atomhülle etwas verschieden. Dieser sehr geringe Unterschied wird
verursacht durch den Spin
I
des
U-Kerns, während
U keinen Kernspin be-
sitzt. Man bezeichnet diesen Effekt als die Hyperfeinstruktur, er bewirkt eine geringe
Verschiebung der Frequenz des Lichts, das benötigt wird, um Uranatome zu ionisie-
ren. Mit einem sehr präzisen Laser kann die Lichtfrequenz so eingestellt werden, dass
bei sehr tiefen Temperaturen nur eines der beiden Uranisotope ionisiert wird. Mithil-
fe eines elektrischen Felds lassen sich die ionisierten Atome von den nichtionisierten
Atomen trennen. Dieses Verfahren ist sehr elegant, es befindet sich aber noch im Ver-
suchsstadium und wird technisch bisher nicht eingesetzt.
=
/
Die meisten Reaktoren, die sich heute im Betrieb befinden, arbeiten mit angereichertem
Uran. Sie lassen sich im Wesentlichen in drei Grundtypen einteilen:
•
Der
Druckwasserreaktor
(DWR).
Bei diesem Reaktortyp wird leichtes Wassersowohlals Moderator wie auch als Kühlmit-
tel verwendet. Der Brennstoff ist Uran mit einem Anreicherungsgrad von 3%
U. Das
Uran wird in Form von Uranoxid (UO
) in 4m lange Zirkonrohre (Zr) gepresst, die
