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氦質(zhì)譜檢漏儀的發(fā)展歷程

2020-12-22標(biāo)簽:氦質(zhì)譜檢漏儀

    氦質(zhì)譜檢漏儀的發(fā)展史必須追溯到上個(gè)世紀(jì)初。早在1918年,一次世界大戰(zhàn)期間,歐洲國(guó)家因戰(zhàn)爭(zhēng)和軍工的需要就開始接觸檢漏,并開始對(duì)檢漏手段的提升做了大量的基礎(chǔ)研究工作,直到1941年,當(dāng)時(shí)正處于第二次世界大戰(zhàn)期中。
 
    當(dāng)時(shí),科學(xué)家獲知德國(guó)正在研制一種新型炸彈。這種炸彈的原理就是基于剛剛發(fā)現(xiàn)的鈾的同位素的裂變現(xiàn)象。羅斯福總統(tǒng)認(rèn)為必須搶先達(dá)到此目的,加之第二年的珍珠港事件加速誕生了“曼哈頓”計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃的兩個(gè)目標(biāo)之一就是研制鈾235炸彈(即原子彈)。為此,必須研制超高靈敏的檢漏儀。
 
    其原因還得從鈾235的濃縮談起。天然鈾中含有鈾238和鈾235兩種同位素。能夠發(fā)生裂變反應(yīng)的同位素是鈾235,是原子彈的主要原料。可是天然鈾中鈾235的含量?jī)H0.7%。為此,科學(xué)家只能采用氣體擴(kuò)散法,從鈾238中把含量甚微的鈾235分離出來。
 
    氣體擴(kuò)散法分離時(shí)鈾238的原理是這樣的:若有一個(gè)極其微小的孔隙,部分氣體分子通過這個(gè)微孔的速率取決于它們的分子量。分子量小的氣體分子能夠較快的通過這些微孔。如果讓混合氣體通過由多孔膜形成的長(zhǎng)管,就可以成功地把兩種氣體分離。鈾235是固態(tài),而擴(kuò)散分離需要的是氣體。為此,得把金屬鈾變成氮化物UF6,UF6在室溫下就會(huì)蒸發(fā)。
 
    一個(gè)不利的因素是,在潮濕氣氛中很容易生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸和鈾的氧化物,鈾的氧化物又是危險(xiǎn)的易燃易爆材料。這兩種情況在氣體擴(kuò)散分離法中應(yīng)當(dāng)防止。在曼哈頓計(jì)劃中,鈾235的分離是把UF6通過幾公里長(zhǎng)的多孔管道的擴(kuò)散后才獲得的。
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