同位素分离技术tongweisu fenli jishuisotope separation technology

使同位素混合物中的一种同位素的相对含量提高的处理技术。亦称同位素浓缩（富集）技术。
同位素分离一般是借助于它们的物理、化学和物理化学性质的差异，如分子速度分布的不同、外力场效应的不同、同位素光谱位移的不同、分子间或原子间相互作用力效应不同等来实现的。同位素分离方法很多，较重要的有直接利用同位素的质量不同进行分离的电磁法和离心法；利用分子或离子的动力学性质不同进行分离的气体扩散法、热扩散法、离子迁移法、分子蒸馏法、电泳法和喷嘴法；利用热力学性质不同进行分离的蒸馏法、化学交换法、离子交换法、气相色层法和溶液萃取法；利用化学反应动力学性质不同进行分离的电解法和光化学法；利用生物效应进行分离的生物和微生物法。利用这些方法可以分离用于研究和某些特殊目的所需要的少量同位素，如13C,15N,18O,57Fe和198Hg；用于原子能目的所需要的大量或高纯度的同位素，如2H,3H,6Li,7Li,10B,235U和239Pu等。评价这些分离方法的主要指标之一是单级分离系数。目前以工业规模生产的同位素有235U和2H、半工业规模生产的同位素有10B。电磁法是一种古典的方法，具有其独有的特点：通用性强、分离系数大、可浓缩微量同位素及平衡时间接近于零。缺点是产量小、装备复杂和耗电量大。因此它适于制备少量的高纯度的同位素样品，或其他方法不能生产的同位素。1944年至1946年，美国首次用电磁型同位素分离器生产了千克级的235U。气体扩散法和超速离心法自第二次世界大战以来已先后用于大规模分离235U。气体扩散法分离铀同位素的理想分离系数很小，仅为1.0043。为了生产一定丰度的产品，必须把许多扩散机串联，多次重复分离过程，因此工厂规模庞大，投资巨大，建厂周期长，扩大生产较困难。扩散法是一个不可逆的过程，比能耗大，但与其他方法比较在技术上较成熟，且安全可靠。第二次世界大战以来，美、英、苏、法和中国都先后建有规模不同的气体扩散厂。超速离心法与气体扩散法相比，分离系数大且耗电少，较小规模的工厂就能经济地进行生产，工厂规模很容易扩大，但单台离心机的生产能力较低。由于上述突出优点，目前离心法正在逐步取代扩散法，俄罗斯、日本、英国、德国和荷兰都建有离心浓缩铀工厂。激光分离铀同位素是较新的方法之一，它的优点是生产工厂的投资与耗电量都较扩散法或离心法要小，而且有可能利用扩散厂或离心厂的尾料作为原料进行分离，但是由于存在不少技术问题，目前还未能用于工业生产。其他的铀同位素分离方法如喷嘴法和化学法仍处在中间工厂发展阶段，气动力法和旋转等离子体法等尚处于试验研究探索阶段。氘的主要分离方法有化学交换法、液氢精馏法、水电解法和水蒸馏法。化学交换法中的双温交换法是目前世界上生产重水的主要方法。10B的分离方法有：BF3/乙二醚·BF3络合物交换蒸馏、BF3/苯甲醚·BF3络合物化学交换和BF3低温蒸馏法。