美国的物理学家开发出了一种新的分离核同位素的方法，这种方法利用了核同位素在电子能级上的微小差异这种高效节能的分离器被用来制造同位素纯锂-7，它被用于一些核反应堆中该团队目前正在开发该技术，用于科学、工程和医学领域的各种同位素，我来为大家科普一下关于分离同位素原理?以下内容希望对你有帮助!
分离同位素原理
美国的物理学家开发出了一种新的分离核同位素的方法，这种方法利用了核同位素在电子能级上的微小差异。这种高效节能的分离器被用来制造同位素纯锂-7，它被用于一些核反应堆中。该团队目前正在开发该技术，用于科学、工程和医学领域的各种同位素。
唯一通用的同位素分离方法是卡鲁特龙，它是在第二次世界大战期间发明的，用于为原子弹浓缩铀。卡鲁特龙本质上是一个回旋加速器，它能将离子加速到极高的能量，同时利用磁场使其偏转。同一原子中较轻的同位素的偏转量比较重的同位素的偏转量要大得多，这使得它们可以被分离。然而，这种装置使用了大量的能量--生产一克纯同位素需要高达一太焦耳的能量--使得这一过程非常昂贵。
此后，人们开发了特定的工艺来分离某些同位素，如铀，现在使用气体离心机进行浓缩。美国在1998年关闭了最后一个大型离心机，而对于许多同位素，现在世界上的同位素都依赖于俄罗斯上世纪50年代的设备。
同位素的转移
2012年，德克萨斯大学奥斯汀分校的Mark Raizen和Bruce Klappauf提出了一种基于光学泵浦的卡鲁特龙的替代方案，即用激光改变原子对磁场的反应方式（见 "轻触式同位素分离"）。同一原子的不同同位素具有稍有不同的电子能级：这种效应称为 "同位素偏移"。因此，正确波长的激光会在一个特定的同位素中引起电子转换，而在其他同位素中则不会。可以选择同位素的最终状态，使原子在通过磁场时向特定方向偏转，从而使同位素得以分离。
虽然该技术已经得到了验证，但生产的数量太少，无法实现工业化应用。现在，美国的团队已经制造了一台可以生产大量同位素的机器，并利用它来分离核工业使用的锂-7。虽然天然存在的锂主要是锂-7，但也含有约7.5%的锂-6。氢氧化锂被用作压水式核反应堆的防腐蚀方案的一部分。在那里，它暴露在中子之下，中子促使锂-6衰变为放射性同位素氢，如果它逸出到环境中，将是一个严重的危险。
分离技术首先是将锂汽化，然后用150毫瓦的红色激光向锂蒸汽发射。这将使锂-6原子进入激发状态--这一过程被称为 "光学泵浦"--而使锂-7保持不变。然后，蒸汽被送过一个弯曲的腔体，腔体的外缘衬以永久磁铁。锂-7被磁铁排斥，并偏离腔体，被收集起来。同时，锂-6则被偏转到磁铁上，并被阻止离开舱室。
制造医用同位素
其结果是99.97%的纯锂-7--足以用于压水反应器。Raizen认为，提纯一克锂-7的能源成本将 "比使用calutron至少少250倍，可能少1000倍"。他现在已经成立了一个非营利性基金会，开发该机器的工业版本，主要用于生产医用同位素。
意大利佛罗伦萨欧洲非线性光谱实验室的Paolo de Natale说，这是另一个例子，说明最初在1950年演示的光学泵浦如何显示出对真正的工业过程有用。他告诫说，使该技术适用于锂以外的原子将不是一项琐碎的任务：对于每一种新类型的原子，研究人员必须找到合适的电子转换和合适的激光源。不过，他补充说："考虑到近年来激光源的巨大进步，现在多少总能找到条件合适的激光源。"
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