원자 증기 레이저 동위원소 분리

Atomic vapor laser isotope separation
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LLNL에서 원자 증기 레이저 동위원소 분리 실험. 녹색 빛은 고도로 튜닝된 염료 레이저를 펌프질하는 데 사용되는 구리 증기 펌프 레이저에서 나오는 빛이다.

원자증기 레이저 동위원소 분리(AVLIS)는 초미세 전환의 선택적 이온화를 이용해 우라늄 동위원소를 분리하기 위해 특수 튜닝 레이저를 사용하는 방식이다.[1][2]

가스 원심분리기와 비교했을 때, AVLIS 공정은 높은 에너지 효율, 높은 분리 계수, 적은 양의 방사성 폐기물을 제공한다. 이 기술은 원칙적으로 다른 요소의 동위원소 분리에 사용될 수 있으며, 이는 대부분의 요소에 대한 현재 비레이저 기반 기술을 가진 비경제적 외부 전문가 애플리케이션이다.

원자 대신 분자를 사용하는 유사한 기술은 분자 레이저 동위원소 분리(MLIS)이다.

가능성을 전통적인 6불화 우라늄보다 훨씬 더 낮은 에너지를 필요로 하는 훨씬 높은 농축 우라늄 농축의 기반의 방법을 달성하기 때문에 우려의 핵 확산과 가능성을 경수로 건설하기 위한 훨씬 더 싸게,reprocessed 우라늄에 감손 포함된 235를 사용하는 연료를 생산할 둘 다를 위한 것이다.네아늄과 천연 우라늄 현재 그러한 모든 소스에서 U를 추출하는 것은 어느 정도까지만 경제적이어서 수 톤의 U가 여전히 폐기물에 포함되어 있다. 과거에 우라늄 농축 기술의 발전은 저장된 고갈된 우라늄을 다시 가공하여 그것으로부터 더 유용한 U를 추출하는 결과를 가져왔다.[3]

원리

U와 U의 흡수선은 초미세 구조로 인해 약간 다르다. 예를 들어 U의 502.74 나노미터의 U 흡수 피크는 U의 AVLIS에서 502.73 nm로 변화한다. 이는 정밀하게 튜닝이 가능한 튜닝 가능한 염료 레이저를 사용하여 U만이 광자를 흡수하고 선택적으로 흥분한 다음 광학화를 겪는다. 이온은 중성 원하지 않는 우라늄-238이 통과하는 동안 정전기적으로 수집기로 방향을 전환된다.

AVLIS 시스템은 기화기와 수집기로 구성되며 분리 시스템을 형성하고 레이저 시스템을 구성한다. 기화기는 순수한 기체 우라늄을 생산한다.

레이저 흥분

일반적으로 사용되는 레이저는 보통 구리 증기 레이저에 의해 펌핑되는 2단 튜닝형 펄스 염료 레이저로,[4][5] 마스터 오실레이터는 튜닝이 가능하고 선폭이 좁으며 소음이 적고 정밀도가 높다.[6] 광학 증폭기 역할을 하는 염료 레이저 앰프에 의해 전력이 크게 증가한다. 우라늄-235의 완전 이온화에 3개의 주파수("색상")가 사용된다.[7]

리튬과 같은 다른 요소의 AVLIS에는 튜닝 가능한 좁은 선폭 다이오드 레이저가 사용된다.[8]

상업화와 국제적 의의

미국 정부 역사상 가장 큰 규모의 기술이전에서는 1994년 AVLIS 프로세스가 상업화를 위해 미국농축공사로 이관되었다. 그러나, 1999년 6월 9일, 1억 달러를 투자한 후 USEC는 AVLIS 프로그램을 취소했다.

AVLIS는 일부 국가에 의해 계속 개발되고 있으며 국제 모니터링에 대한 몇 가지 구체적인 과제를 제시한다.[9] 이란은 현재 비밀 AVLIS 프로그램을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 2003년 발각된 이후 이란은 이를 해체했다고 주장해왔다.[10][11]

간략한 역사

공개 참조 문헌에 기록된 AVLIS의 역사는 1970년대 초 구소련과 미국에서 시작되었다.[12] 미국에서는 일부 산업 실험실이 초기 참여자임에도 불구하고 주로 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 AVLIS 연구가 진행되었다. 우라늄에 적용되는 AVLIS용 튜너블 레이저 개발은 파키스탄(1974년), 호주(1982년-1984년), 프랑스(1984년), 인도(1994년), 일본(1996년) 등 여러 나라에서도 보고됐다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ L. J. Radziemski, R. W. Solarz, J. A. Paisner(에드스), 레이저 분광학 및 그 응용 프로그램(Marcel Dekker, New York, 1987년) 3장.
  2. ^ 페트르 복한, 블라디미르 5세 부차노프, 니콜라이 5세 파테프, 미하일 M. 칼루긴, 미식 A. 카자리안, 알렉산더 M. 프로코로프, 드미트리히 E. 자크레프스키: 원자 증기의 레이저 동위원소 분리. 2006년 8월 베를린 Wiley-VCH ISBN3-527-40621-2
  3. ^ "Uranium Enrichment Tails Upgrading (Re-enrichment)".
  4. ^ F. J. 두아르테와 L.W. 힐만(Eds), 염색 레이저 원리(Academic, New York, 1990) 9장.
  5. ^ C. E. Webb, 구리 증기 레이저로 펌프질하는 고출력 염료 레이저, F. J. Duarte (Ed.) (Springer, Berlin, 1991년) 제5장.
  6. ^ F. J. Duarte와 J. A. Piper, 좁은 선폭 높이 prf 구리 레이저-펌프 염료-레이저 발진기, Apply. 옵션 23, 1391-1394 (1984년).
  7. ^ ""Annex 3": List of Items to Be Reported to IAEA". Iraqwatch.org. Archived from the original on 2011-05-14. Retrieved 2010-11-22.
  8. ^ I. E. 올리바레스, A. E. E. Duarte, E. A. Saravia, F. J. Duarte, 튜닝 가능한 다이오드 레이저로 리튬 동위원소 분리, Appl. 옵션 41, 2973-2977(2002년).
  9. ^ Ferguson, Charles D.; Boureston, Jack (March–April 2005). "Laser Enrichment: Separation Anxiety". Council on Foreign Relations. Retrieved 2010-11-22.
  10. ^ Ferguson, Charles D.; Boureston, Jack (June 17, 2004). "Focusing on Iran's Laser Enrichment Program" (PDF). FirstWatch International. Retrieved 2010-11-22.
  11. ^ Paul Rogers (March 2006). "Iran's Nuclear Activities". Oxford Research Group. Archived from the original on 2007-02-06. Retrieved 2010-11-22. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  12. ^ a b F. J. Duarte (2016). "Tunable laser atomic vapor laser isotope separation". In F. J. Duarte (ed.). Tunable Laser Applications (3rd ed.). Boca Raton: CRC Press. pp. 371–384. ISBN 9781482261066.

외부 링크