RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2024

 / 

Январь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Новые подходы к молекулярному лазерному разделению изотопов урана

† 
Институт спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация

Большой интерес к лазерному разделению изотопов урана стимулировал разработку и развитие в конце XX — начале XXI века целого ряда методов и подходов с использованием как атомарного, так и молекулярного вариантов разделения изотопов. Поиск эффективных лазерных методов разделения изотопов урана активно проводится во многих странах и сегодня. Представлен обзор новых подходов к молекулярному лазерному разделению изотопов (МЛРИ) урана. В основе этих подходов лежит процесс резонансного изотопно-селективного многофотонного возбуждения высоких колебательных состояний (2ν3 и 3ν3) молекул 235UF6 и 238UF6 в газодинамически охлаждённых молекулярных потоках бихроматическим лазерным ИК-излучением и последующая диссоциация возбуждённых молекул теми же лазерными импульсами. Рассматриваются основы таких подходов. Приведены и обсуждаются результаты экспериментов по двух- и трёхфотонному возбуждению молекул SF6, которые по своим спектроскопическим свойствам являются аналогами молекул UF6, в колебательные состояния 2ν3 и 3ν3 соответственно двух- и трёхчастотным излучением импульсных СО2-лазеров. Предложены и анализируются конкретные схемы и параметры резонансного двух- и трёхфотонного изотопно-селективного возбуждения молекул 235UF6 и 238UF6 в колебательные состояния 2ν3 и 3ν3 бихроматическим ИК-излучением двух импульсных CF4-лазеров, а также двух пара-H2-лазеров, генерирующих в области 16 мкм. Рассматривается метод изотопно-селективного возбуждения и диссоциации молекул UF6 в смеси с сенсибилизатором (молекулами SF6) в неравновесных термодинамических условиях скачка уплотнения. Показана возможность реализации с предложенными подходами низкоэнергетических методов МЛРИ урана.

Текст pdf (401 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2023.02.039325
Ключевые слова: атомы, молекулы, кластеры, уран, молекулярные и кластерные пучки, лазерная спектроскопия, индуцированные лазером селективные процессы в молекулах и кластерах, лазерное разделение изотопов урана, лазерная физика
PACS: 07.77.Gx, 28.60.+s, 33.80.−b, 36.40.−c, 42.62.−b, 42.62.Fi, 82.50.Bc (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2023.02.039325
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/1/d/
2-s2.0-85186577793
2024PhyU...67...44M
Цитата: Макаров Г Н "Новые подходы к молекулярному лазерному разделению изотопов урана" УФН 194 48–59 (2024)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 19 января 2023, доработана: 17 февраля 2023, 20 февраля 2023

English citation: Makarov G N “New approaches to molecular laser separation of uranium isotopes” Phys. Usp. 67 44–54 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2023.02.039325

Список литературы (112) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Макаров Г Н УФН 185 717 (2015); Makarov G N Phys. Usp. 58 670 (2015)
  2. Макаров Г Н УФН 192 569 (2022); Makarov G N Phys. Usp. 65 531 (2022)
  3. Letokhov V S Nature 277 605 (1979)
  4. Bagratashvili V N et al Multiple Photon Infrared Laser Photophysics and Photochemistry (Chur: Harwood Acad. Publ., 1985)
  5. Cantrell C D (Ed.) Multiple-Photon Excitation and Dissociation of Polyatomic Molecules (Topics in Current Physics) Vol. 35 (Berlin: Springer-Verlag, 1986)
  6. Lyman J L Laser Spectroscopy and its Applications (Optical Engineering) Vol. 11 (Eds L J Radziemski, R W Solarz, J A Paisner) (New York: M. Dekker, 1987) p. 417
  7. Eerkens J W (Ed) Selected Papers on Laser Isotope Separation — Science and Technology (SPIE Milestone Series) Vol. MS 113 (Bellingham, WA: SPIE Optical Engineering Press, 1995) p. 108-147
  8. Metz W D "Uranium enrichment: laser methods nearing full-scale test" Science 185 602 (1974)
  9. Glass A J (Sci. Ed.), Cummings K L (Gen. Ed.) "Laser Program Annual Report - 1975" UCRL-50021-75 (Livermore, CA: Lawrence Livermore Laboratory, Univ. of California, 1975) p. 1-55
  10. "Soviet Research on Laser Isotope Separation for Uranium Enrichment". Central Intelligence Agency. Freedom of Information Act Electronic Reading Room, https://www.cia.gov/readingroom/document/0000680142
  11. Guyot J et al. "Uranium enrichment activities: the SILVA program", Demande d'autorisation NIG No. 316, DCC, SACLAY, DPE, 28 June 1994, https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/27/010/27010992.pdf?r=1&r=1
  12. Camarcat N et al Proc. SPIE 1859 14 (1993)
  13. Becker F S, Kompa K L Nucl. Technol. 58 329 (1982)
  14. Bokhan P A et al Laser Isotope Separation in Atomic Vapor (Berlin: Wiley-VCH, 2006)
  15. Radziemski L J, Solarz R V, Paisner J A (Eds) Laser Spectroscopy and its Applications Vol. 11 Optical Engineering (New York: M. Dekker, 1987), Ch. 3
  16. Григорьев И С, Лабозин В П, Песня А В Изотопы: свойства, получение, применение Т. 1 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 374
  17. Ramakoteswara Rao P Current Sci. 85 615 (2003)
  18. Mathi P et al Proc. Natl. Acad. Sci. India A (2015)
  19. Schneider K R "LIS: The View from Urenco" Proc. of the 6th Intern. Symp. on Advanced Nuclear Energy Research: Innovative Laser Technologies in Nuclear Energy, March 23-25, 1994, Mito, Ibaraki, Japan (Mito, Japan: Japan Atomic Energy Research Institute, 1995) p. 280; https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/27/014/27014297.pdf
  20. Jensen R J et al Laser Focus 12 (5) 51 (1976)
  21. Jensen R J, Sullivan J Al, Finch F T Separat. Sci. Technol. 15 509 (1980)
  22. Jensen R J, Judd O P, Sullivan J A Los Alamos Sci. (4) 2 (1982)
  23. Greenland P T Contemp. Phys. 31 405 (1990)
  24. Fuß W "Laser isotope separation and proliferation risks" Report MPQ 346, February 2015 (Garching: Max-Planck-Institute für Quantenoptik, 2015); https://www.mpq.mpg.de/5178012/MPQ346.pdf
  25. Баранов В Ю и др Изотопы: свойства, получение, применение Т. 1 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 474
  26. Tiee J J, Wittig C Appl. Phys. Lett. 30 420 (1977)
  27. Tiee J J, Fischer T A, Wittig C Rev. Sci. Instrum. 50 958 (1979)
  28. Byer R L IEEE J. Quantum Electron. 12 732 (1976)
  29. Атомная энергия 2.0", https://www.atomic-energy.ru/Megatons-to-Megawatts?
  30. "Megatons to Megawatts program concludes", World Nuclear News, 11 December (2013), https://www.world-nuclear-news.org/ENF-Megatons-to-Megawatts-program-concludes-1112134.html
  31. Kim J, Eerkens J W, Miller W H Nucl. Sci. Eng. 156 219 (2007)
  32. Kim J W et al "Current status of the MLIS uranium enrichment process" Proc. of the Korean Nuclear Society Spring Meeting, Korea, May 22, 2009
  33. Eerkens J W, Kim J AIChE J. 56 2331 (2010)
  34. Ronander E, Strydom H J, Botha R L Prama J. Phys. 82 (1) 49 (2014)
  35. Ferguson C D, Boureston J "Focusing on Iran's Laser Enrichment Program" https://www.iranwatch.org/sites/default/files/perspex-fwi-Laser.pdf
  36. Khlopkov A J. Nonproliferation Rev. 20 (1) 39 (2013)
  37. Ding H-B, Shen Z Y, Zhang C H Proc. SPIE 1859 234 (1993)
  38. Xu B et al National Meeting of the American Chem. Soc., Boston, MA, USA, 22-27 Apr. 1990, CONF-900402 (Washington, DC: American Chemical Soc., Division of Nucl. Chem. and Technol., 1990) p. 21, Paper NUCL 68; https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:21077879
  39. Li Y et al Opt. Commun. 283 2575 (2010)
  40. Eerkens J W et al Conf. on Lasers and Electro-Optics, San Francisco, California, United States, 9-13 June 1986 ((OSA Technical Digest)) (Washington, DC: Optica Publ. Group, 1986), paper TUI4
  41. Gornwitz M "The South Korean Laser Isotope Separation Experience" https://isis-online.org/isis-reports/detail/the-south-korean-laser-isotope-separation-experience-1/10
  42. Апатин В М и др ЖЭТФ 152 627 (2017); Apatin V M et al J. Exp. Theor. Phys. 125 531 (2017)
  43. Апатин В М и др Квантовая электроника 48 157 (2018); Apatin V M et al Quantum Electron. 48 157 (2018)
  44. Апатин В М и др ЖЭТФ 154 287 (2018); Apatin V M et al J. Exp. Theor. Phys. 127 244 (2018)
  45. Макаров Г Н, Огурок Н-Д Д, Петин А Н Квантовая электроника 48 667 (2018); Makarov G N, Ogurok N-D D, Petin A N Quantum Electron. 48 667 (2018)
  46. Lokhman V N et al Laser Phys. 28 105703 (2018)
  47. Лохман В Н и др ЖЭТФ 155 216 (2019); Lokhman V N et al J. Exp. Theor. Phys. 128 188 (2019)
  48. Петин А Н, Макаров Г Н Квантовая электроника 49 593 (2019); Petin A N, Makarov G N Quantum Electron. 49 593 (2019)
  49. Апатин В М и др Оптика и спектроск. 127 66 (2019); Apatin V M et al Opt. Spectrosc. 127 61 (2019)
  50. Макаров Г Н УФН 187 241 (2017); Makarov G N Phys. Usp. 60 227 (2017)
  51. Макаров Г Н УФН 190 264 (2020); Makarov G N Phys. Usp. 63 245 (2020)
  52. Makarov G N, Petin A N Chem. Phys. Lett. 323 345 (2000)
  53. Makarov G N, Petin A N Chem. Phys. 266 125 (2001)
  54. Макаров Г Н, Петин А Н Письма в ЖЭТФ 111 361 (2020); Makarov G N, Petin A N JETP Lett. 111 325 (2020)
  55. Макаров Г Н, Петин А Н ЖЭТФ 159 281 (2021); Makarov G N, Petin A N J. Exp. Theor. Phys. 132 233 (2021)
  56. Silex Systems Ltd, https://www.silex.com.au
  57. Silex: History, https://www.silex.com.au/about/his-tory#sthash.ayd9oZyC.dpuf
  58. SILEX Process, https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Silex_Process.html
  59. SILEX Uranium Enrichment, SILEX Annual Report 2020, https://www.silex.com.au/investors/reports/
  60. Lyman J L "Enrichment separative capacity for SILEX" Report LA-UR-05-3786 (Los Alamos, NM: Los Alamos National Laboratory, 2005)
  61. Грасюк А З, Летохов В С, Лобко В В Квантовая электроника 7 2261 (1980); Grasyuk A Z, Letokhov V S, Lobko V V Sov. J. Quantum Electron. 10 1317 (1980)
  62. Grasiuk A Z, Letokhov V S, Lobko V V Prog. Quantum Electron. 6 245 (1980)
  63. Баранов В Ю и др Квантовая электроника 7 87 (1980); Baranov V Yu et al Sov. J. Quantum Electron. 10 47 (1980)
  64. Gupta P K, Mehendale S C Hyperfine Interactions 37 243 (1987)
  65. McDowell R S et al Opt. Lett. 4 274 (1979)
  66. Patterson C, McDowell R, Nereson N IEEE J. Quantum Electron. 16 1164 (1980)
  67. Алимпиев С С и др Квантовая электроника 6 553 (1979); Alimpiev S S et al Sov. J. Quantum Electron. 9 329 (1979)
  68. Aldridge J P et al J. Chem. Phys. 83 34 (1985)
  69. Takami M et al Jpn. J. Appl. Phys. 23 L88 (1984)
  70. Алимпиев С С и др Квантовая электроника 8 623 (1981); Alimpiev S S et al Sov. J. Quantum Electron. 11 375 (1981)
  71. Takeuchi K et al J. Nucl. Sci. Technol. 26 301 (1989)
  72. Okada Y et al Appl. Phys. B 62 77 (1996)
  73. Laguna G A et al Chem. Phys. Lett. 75 357 (1980)
  74. Krohn B J et al J. Mol. Spectrosc. 132 285 (1988)
  75. Budilova O V et al Opt. Commun. 345 163 (2015)
  76. Baranov I Y, Koptev A V Proc. SPIE 7915 7915F (2011)
  77. Летохов В С, Чеботаев В П Принципы нелинейной лазерной спектроскопии (М.: Наука, 1975); Letokhov V S, Chebotayev V P Nonlinear Laser Spectroscopy (Berlin: Springer-Verlag, 1977)
  78. Barch W E, Fetterman H R, Schlossberg H R Opt. Commun. 15 358 (1975)
  79. Miller R E J. Phys. Chem. 90 3301 (1986)
  80. Макаров Г Н УФН 180 185 (2010); Makarov G N Phys. Usp. 53 179 (2010)
  81. Patterson C W, Krohn B J, Pine A S Opt. Lett. 6 39 (1981)
  82. Алимпиев С С и др Квантовая электроника 12 434 (1985); Alimpiev S S et al Sov. J. Quantum Electron. 15 289 (1985)
  83. Apatin V M, Lokhman V N, Makarov G N Laser Chem. 5 196208 (1985)
  84. Алимпиев С С и др Квантовая электроника 10 562 (1983); Alimpiev S S et al Sov. J. Quantum Electron. 13 331 (1983)
  85. McDowell R S, Goldblatt M Inorg. Chem. 10 625 (1971)
  86. McDowell R S et al J. Chem. Phys. 69 1513 (1978)
  87. Апатин В М, Макаров Г Н ЖЭТФ 84 15 (1983); Apatin V M, Makarov G N Sov. Phys. JETP 57 8 (1983)
  88. Апатин В М, Лохман В Н, Макаров Г Н Оптика и спектроск. 63 762 (1987); Apatin V M, Lokhman V N, Makarov G N Opt. Spectrosc. 63 452 (1987)
  89. Макаров Г Н УФН 175 41 (2005); Makarov G N Phys. Usp. 48 37 (2005)
  90. Макаров Г Н ЖЭТФ 160 786 (2021); Makarov G N J. Exp. Theor. Phys. 133 669 (2021)
  91. Макаров Г Н Квантовая электроника 51 643 (2021); Makarov G N Quantum Electron. 51 643 (2021)
  92. Макаров Г Н Письма в ЖЭТФ 115 703 (2022); Makarov G N JETP Lett. 115 660 (2022)
  93. Макаров Г Н, Петин А Н Письма в ЖЭТФ 112 226 (2020); Makarov G N, Petin A N JETP Lett. 112 213 (2020)
  94. Макаров Г Н, Петин А Н Квантовая электроника 50 1036 (2020); Makarov G N, Petin A N Quantum Electron. 50 1036 (2020)
  95. Макаров Г Н УФН 173 913 (2003); Makarov G N Phys. Usp. 46 889 (2003)
  96. Okada Y et al J. Mol. Struct. 410-411 299 (1997)
  97. Person W B, Kim K C J. Chem. Phys. 69 1764 (1978)
  98. Kim K C et al J. Mol. Spectrosc. 76 322 (1979)
  99. Макаров Г Н, Петин А Н Письма в ЖЭТФ 115 292 (2022); Makarov G N, Petin A N JETP Lett. 115 256 (2022)
  100. Лаптев В Б, Макаров Г Н, Петин А Н, Рябов Е А ЖЭТФ 162 60 (2022); Laptev V B, Makarov G N, Petin A N, Ryabov E A J. Exp. Theor. Phys. 135 48 (2022)
  101. Karve R S et al Appl. Phys. B 53 108 (1991)
  102. Kim K, McDowell R S, King W T J. Chem. Phys. 73 36 (1980)
  103. Hildenbrand D J. Chem. Phys. 66 4788 (1977)
  104. Benson S W Chem. Rev. 78 23 (1978)
  105. Anderson J B Molecular Beams and Low Density Gasdynamics (Gasdynamics) Vol. 4 (Ed. P P Wegener) (New York: M. Dekker, 1974)
  106. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений (М.: Наука, 1966); Пер. на англ. яз., Zel'dovich Ya B, Raizer Yu P Physics Of Shock Waves And High-Temperature Hydrodynamic Phenomena (New York: Academic Press, 1966)
  107. Ступоченко Е В, Лосев С А, Осипов А И Релаксационные процессы в ударных волнах (М.: Наука, 1965); Пер. на англ. яз., Stupochenko Ye V, Losev S A, Osipov A I Relaxation in Shock Waves (New York: Springer-Verlag, 1967)
  108. Steinfeld J I et al J. Chem. Phys. 52 5421 (1970)
  109. Bass H E et al J. Chem. Phys. 67 1136 (1977)
  110. Апатин В М и др Оптика и спектроск. 91 910 (2001); Apatin V M et al Opt. Spectrosc. 91 852 (2001)
  111. Boudon V, Pierre G, Bürger H J. Mol. Spectrosc. 205 304 (2001)
  112. Mahan B H J. Chem. Phys. 46 98 (1967)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение