第896章 鈾元素的終極提純

李察閱讀，目光在書頁上移動。

“鈾235提純的第一種方法，是電磁分離法，利用質譜儀的原理進行同位素分離。

其中質譜儀是實驗室用來分析帶電粒子質量的一種儀器，能夠讓質量不同而帶電量相同的粒子，進入磁場發生偏轉的半徑不同，從而分離。

詳細解釋的話，那就是粒子以速度v進入磁場（假設朝上），帶正電荷粒子運動所產生的磁場磁力線沿運動方向的左邊朝上、右邊朝下。因而運動帶電粒子左邊的磁場被加強，右邊的磁場被減弱，形成一個磁場梯度，產生一個從左向右推的磁壓力。

這個力與速度方向垂直，雖然不能改變運動帶電粒子速度值的大小，但是卻能改變粒子運動的方向，形成一個向心力。

又因為磁場是均勻的，對運動帶電粒子產生的磁壓力處處相等，所以使運動的帶電粒子在磁場中作勻速圓周運動。

按照電磁學公式，可知，磁場的作用力等於qBv，向心加速度等於v2／R。

所以，能導出：qBv＝Mv2／R→qBR＝Mv。

公式中，q為粒子電量，v為粒子運動速度，M為粒子質量，B為磁感應強度，R為粒子作圓周運動的偏轉半徑。

又因為粒子電量q、磁感應強度B都是確定的，由此運動粒子的動量與偏轉半徑成正比。

帶相同電荷q而質量不同的離子，通過相同的加速電壓U，獲得的電勢能是相等的，且等於進入磁場時的動能為：qU＝（1／2）Mv2。

前面已知粒子的動量Mv＝qBR，兩式消去v，即得M＝qB2R2／2U。

對於質量等於（M＋DM）的粒子，（M＋DM）＝qB2（R＋DR）2／2U。

由此可得出DM／M＝2DR／R，即質量的相對偏差，是半徑相對偏差的2倍。

由於入射粒子的質量不同，它們經過相同電壓加速後獲得的能量相等，但動量不同。進入磁場後，動量大的彎曲半徑大，動量小的彎曲半徑小。

如果同一種動量的離子進入磁場的角度存在偏斜，導致它們共同聚焦在D的範圍。那麽D的範圍與入射角的關系，經過計算可得到如下公式：DR／R≈0.5q2。

當q小於50時，R的相對誤差是4／1000，可能引起的質量偏差為8／1000。而鈾235與鈾238的相對質量差等於13／1000，從而讓質譜分離法的用於實際……”

李察讀完，挑了挑眉毛。

這顯然是一種很淺顯易懂的方法，原理就是：質量不同而帶電量相同的粒子，經過相同電壓加速後動量不同，從而導致進入磁場發生偏轉的半徑不同。

舉個例子的話，這就像是軌道上行駛的火車，在一個彎道處，速度適宜的火車能夠正常通過。而速度過快的火車，則因為受力不平衡，會帶著車廂直接沖出軌道，導致出軌。

用這種方法，鈾235便是速度合適的火車，鈾238則是速度過快的火車，讓兩者得以分離，從而得到高純度的鈾235。

這種方法技術含量是相對較低的，因此地球上，1938年德國化學家哈恩和斯特拉斯曼發現核裂變，邁特納和弗裏施提出了核裂變的理論解釋。僅僅過了兩年，也就是1940年4月，明尼蘇達大學的尼爾，就用質譜儀制造出微量的濃縮鈾235。

之後1942年，地球上首次制造核武器的曼哈頓計劃開始，勞倫斯等人，開始利用電磁型同位素分離器進行提純鈾235。

這是一種經過論證的方法，是完全可行的。

不過，它也有一個小小的問題。

那就是投入太大。

在地球上的曼哈頓計劃中，為了用這種方法提純鈾235，特意在橡樹嶺建造一座超級電磁裝置。投入人力近25000人，分離器超過1100台，光是繞制線圈用的銀就有15000噸之巨。

15000噸！

而得到的結果，只是每天僅僅生產幾克鈾235，用了數年時間，得到的鈾235數量，才剛剛能夠制造一枚原子彈而已。

李察抿嘴。

他現在可沒有數萬人的手下，也沒有一萬五千噸白銀，真的想要用這個方法生產，他得先解決前置條件。

如果這是唯一的方法，他也許真的要考慮提前創建私人勢力了，不過還好，這並不是唯一的方法，他還有其他的選擇。

繼續往下看。

“鈾235提純的第二種方法，是氣體擴散法。

顧名思義，這個方法應用的原理，是常見得氣體擴散。

舉一個例子，在臥室一角灑一滴香水，香水分子會快速擴散，不一會整個房間都能聞到香水得氣味。

而把一滴香水替換成一滴醋，在相同條件下，撒在臥室得同一角落，想要整個房間都能聞到醋味，所需要得時間要更長。

這是因為，醋分子要比香水分子重，因此擴散速度慢。

相對應的，在一個氣球中裝滿氫氣（相對分子質量為2）和氮氣（相對分子質量為28，是氫氣得14倍）。當氣球漏氣時，氫氣要比氮氣泄漏得更快，因為氫氣分子小，重量更輕。