“同位素及其获取”作业。
学号：2016888888 姓名：xxx 班号：xxx
1. 简述核燃料循环的主要环节。
解：核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分。所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、**利用的全过程。
燃料循环通常分成两大部分，即前端和后端，前端包括铀矿开采、矿石加工（选矿、浸出、沉淀等多种工序）、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制造等；后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处理以及对放射性废物处理、贮存和处置。
2. 假定u有235u和238u两种同位素，o有16o和18o两种同位素。uo2 中有多少种不同分子量的组分？这几种组分的分子量是多少？
解：235+16+16：267238+16+16：270
总共六种。3. 有核素x、y。下面说法是否正确：
1) 存在xn1和yn2，因为n1= n2，所以x和y间是同位素关系。
解：不正确。
2) 存在a1x和a2y，因为a1= a2，所以x和y间是同位素关系。
解：不正确。
3) 存在xn1和yn2，因为n1≠n2，所以xn1和yn2间不是同位素关系。
解：不正确。
4) 存在a1x和a2y，因为a1≠a2，所以a1x和a2y间不是同位素关系。
解：不正确。
4. 下列符号写法那种是正确的：
a) 氧元素： (1) o； (2) o
解：(1) o正确。
b) 化合物： (1) uf6； (2) uf6； (3) uf6； (4) uf6
解：(2) uf6正确。
c) 铅同位素： (1) 208pb； (2) 208pb； (3) 208pb； (3) pb208
解：(1) 208pb正确。
5. 同位素应用的基础是什么？一种元素的同位素在周期表中都在同一位置，因此不同同位素的物理和化学性质都相同。此说法是否正确？
解：应用的基础是同位素效应：同一元素的同位素或者含该元素不同同位素的化合物（同位素置换化合物）在性质上的差异。
包括质量差异所引起的同位素效应，以及核性质上的差异所引起的同位素效应。
1类同位素效应：质量差异所引起的同位素效应。例：密度、不同相中同位素分布、反应速度等；
2类同位素效应：核性质上的差异所引起的同位素效应。例：核自旋、核能级、光谱、参与某核反应的能力等同位素分布的差异：同位素示踪（标记）；
同位素(isotope)：同一种元素，原子核中所含中子数目不同。具有相同核电荷z，但却有不同中子数n。
因此同位素有着相同的电子壳层结构，即化学性质非常接近而在门捷列耶夫周期表中占有同一位置。
一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同是正确，但一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同不正确。
6. 核反应是什么同位素效应起作用？
解：核性质上的差异所引起的同位素效应。
核反应是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。反应前后的能量、动量、角动量、质量、电荷与宇称都必须守恒。 分为核聚变和核裂变的，是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。
核反应方程：
1)衰变：如：①u→th＋he ②th→pa＋e
2)人工转变：如：①n＋he→o＋h ②be＋he→c＋n
3)重核裂变：重核俘获一个中子后**成为两个中等质量的核的反应过程，重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能，为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积。
如：①u＋n→xe＋sr＋10n ②u＋n→ba＋kr＋3n
4)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应。
如： h＋h→he＋n
同位素效应：由于质量或自旋等核性质的不同而造成同一元素的同位素原子（或分子）之间物理和化学性质有差异的现象。
第一类同位素效应（同位素质量差异所导致的）和第二类同位素效应（同位素核性质上的差异引起的）。同位素效应可分为光谱同位素效应、热力学同位素效应、动力学同位素效应和生物学同位素效应。
7. 简述离心法分离同位素的原理。现代气体离心机转子的大致线速度是多少？
解：在离心力的作用下，分子质量不同的流体的压强分布不同。交替使用低速和高速离心，用不同强度的离心力可以使具有不同质量的物质分级分离。
现代气体离心机转子的大致线速度是300~1000m/s。
利用混合液中具有不同密度且互不相溶的液相和固相，在离心力场或重力场中获得不同的沉降速度的原理，达到使液体中固体颗粒沉降的目的。 混合液在重力场或离心力场中，对具有不同密度且互不相溶的液相和固相，分别获得不同的沉降速度，从而分离分层，在重力场中称为重力分离，在离心力场中称为离心分离。重力分离：
混合液体在沉淀池内，密度大的固体颗粒在地球引力的作用下缓慢地下沉，最终液体会变得清澈，且密度小的液体在最上层。重力分离需要很长时间，占用很多面积，特别当密度差很小、粘度较大时，分离难以实现。离心分离：
混合液在高速旋转的转鼓内，具有不同密度的多组份在离心力的作用下成圆环状，密度最大的固体颗粒向外运动积聚在转鼓的周壁，密度小的液体在最内层，由于转鼓高速旋转产生的离心力远远大于重力，因此离心分离只需较短的时间即能获得重力沉降的效果。
离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。通常，转鼓转速越高，分离效果也越好。
离心分离机的作用原理分为离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固(或液-液)分离。
8. 列出到目前为止世界上用于大规模铀同位素分离的方法。
答：光化学方法、气体扩散法、气体离心法、喷嘴法、激光法（分子法、原子法）、化学交换法、电磁法、热扩散法、精馏法、离子回旋共振法等等。
按照离心机的工作原理，可将同位素分离离心机分为三大类：蒸发型离心机、同流型离心机和逆流型离心机。其中逆流型离心机又分为groth型与zippe型，当前广泛使用的离心机为zippe型逆流型离心机。
铀同位素分离的研究起始于第二次世界大战期间。2023年美国建造了电磁分离、气体扩散和热扩散三个铀同位素分离工厂，并联合生产了战争期间所用的u235。
现在分离铀同位素的方法主要有气体扩散法、气体离心法、喷嘴法、激光法、化学交换法、等离子体法等。具有工业价值的是气体扩散法和气体离心法，激光法的工业应用已经取得重大进展。
同位素气体的分离主要方法有气体扩散法离子交换法、气体离心法，另外还有蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等，其中以气体扩散法最成熟。“浓缩”的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素丰度的同位素分离过程，例如从天然铀生产浓缩铀或从普通水生产重水。
气体扩散法——这是商业开发的第一个浓缩方法。该工艺依靠不同质量的同位素在转化为气态时运动速率的差异。在每一个气体扩散级，当高压气体透过在级联中顺序安装的多孔镍膜时，其轻分子气体的气体更快地通过多孔膜壁。
这种泵送过程耗电量很大。已通过膜管的气体随后被泵送到下一级，而留在膜管中的气体则返回到较低级进行再循环。在每一级中，浓度比仅略有增加。
浓缩到反应堆级的铀-235丰度需要1000级以上。
气体离心法——在这类工艺中，气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒，或离心机。同位素重分子气体比轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出，并输送到另一台离心机进一步分离。
随着气体穿过一系列离心机，其同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比，气体离心法所需的电能要小很多，因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。
9. 分离两种组分时，假定分离器的分离能力仅用全分离系数衡量。请把全分离系数分别为/3 的分离器按分离能力大小从低到高排序。
解：同位素分离的效率用分离系数或浓缩系数来表示。公式而浓缩系数ε则定义为ε=α1。同位素分离装置的能力用分离功率来量度。分离功率表示该装置单位时间所提供的分离功。
根据分离系数定义，分离系数为1就意味着同位素混合物在通过分离器前后丰度并未发生变化，即没有发生分离。
依据浓缩系数的定义，全分离系数分别为/3的分离器按分离能力大小从低到高排序为/2和的分离器。
10. 简单解释为什么离心法不适合分离轻同位素。
解：同位素的质量相差为中子的质量差，量少时难以得到体现。如果同位素多1个中子，1摩尔多6.
02*10的23次方*1.675×10^-27kg约为0.1克，难以沉降分离。
需要很大的设备离心机，以及很高的动力要求。
离心法是靠离心力原理，靠质量差，而质量差越大越明显，但是对于轻同位素的话，本身质量很小，面对离心法自身都没有很大的离心作用，所以效果不明显，即使能用也需要较高的要求，这样并不合适，可以选择其他方法，比如精馏法或者化学交换法等。
同位素仪表作业安全要领
同位素仪表根据所使用的放射源种类的不同可分为放射性同位素仪表和x射线仪表。在钢铁行业中，这类仪表主要用于测量板材厚度 凸度 平直度。这类仪表具有放射性，对人有一定危害，在日常点检维护维修中应严格遵守安全操作规程，采取一定防护措施。1放射性常用监测工具。个人剂量片。环境剂量表。2 现场安全标识。当心电...