La separación de isótopos por láser de vapor atómico , o AVLIS , es un método mediante el cual se utilizan láseres especialmente ajustados para separar isótopos de uranio mediante la ionización selectiva de transiciones hiperfinas . [1] [2]
En comparación con las centrifugadoras de gas, el proceso AVLIS proporciona una alta eficiencia energética, altos factores de separación y un bajo volumen de desechos radiactivos .
Una tecnología similar, que utiliza moléculas en lugar de átomos, es la separación de isótopos por láser molecular (MLIS).
Principio
Las líneas de absorción de 235 U y 238 U difieren ligeramente debido a la estructura hiperfina ; por ejemplo, el pico de absorción de 238 U de 502,74 nanómetros cambia a 502,73 nm en 235 U. AVLIS utiliza láseres de colorante sintonizables , que pueden ajustarse con precisión, de modo que solo 235 U absorben los fotones y se someten selectivamente a excitación y luego fotoionización . Luego, los iones se desvían electrostáticamente a un colector, mientras que el uranio-238 neutro no deseado pasa a través.
El sistema AVLIS consta de un vaporizador y un colector, que forman el sistema de separación y el sistema láser. El vaporizador produce una corriente de uranio gaseoso puro.
Excitación láser
El láser comúnmente utilizado es un láser de colorante pulsado sintonizable de dos etapas , generalmente bombeado por un láser de vapor de cobre ; [3] [4] el oscilador maestro es sintonizable, de ancho de línea estrecho, bajo nivel de ruido y muy preciso. [5] Su potencia aumenta significativamente mediante un amplificador de láser de colorante que actúa como amplificador óptico . Se utilizan tres frecuencias ("colores") de láseres para la ionización completa del uranio-235. [6]
Para AVLIS en otros elementos, como el litio , se utilizan láseres de diodo sintonizables de ancho de línea estrecho . [7]
Comercialización e importancia internacional
En la transferencia de tecnología más grande en la historia del gobierno de los Estados Unidos, en 1994 el proceso AVLIS fue transferido a la Corporación de Enriquecimiento de los Estados Unidos para su comercialización. Sin embargo, el 9 de junio de 1999, luego de una inversión de $ 100 millones, USEC canceló su programa AVLIS.
AVLIS continúa siendo desarrollado por algunos países y presenta algunos desafíos específicos para el monitoreo internacional. [8] Ahora se sabe que Irán tenía un programa AVLIS secreto. Sin embargo, desde que fue descubierto en 2003, Irán ha afirmado haberlo desmantelado. [9] [10]
Breve historia
La historia de AVLIS, como se registra en la literatura arbitrada abierta, comenzó a principios y mediados de la década de 1970 en la ex Unión Soviética y los Estados Unidos. [11] En los EE. UU., La investigación de AVLIS se llevó a cabo principalmente en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, aunque algunos laboratorios industriales fueron los primeros en jugar. El desarrollo de láser sintonizable para AVLIS, aplicable al uranio, también se ha informado de varios países, incluidos Pakistán (1974), Australia (1982-1984), Francia (1984), India (1994) y Japón (1996). [11]
Ver también
- Comisión Australiana de Energía Atómica
- Calutron
- Reacción química por láser selectivo de isótopos (CRISLA)
- Difusión gaseosa
- Lista de artículos láser
- Separación de isótopos por excitación láser (SILEX)
- Ciclo del combustible nuclear
- La energía nuclear
Referencias
- ^ LJ Radziemski, RW Solarz y JA Paisner (Eds.), Espectroscopia láser y sus aplicaciones (Marcel Dekker, Nueva York, 1987) Capítulo 3.
- ^ Petr A. Bokhan, Vladimir V. Buchanov, Nikolai V. Fateev, Mikhail M. Kalugin, Mishik A. Kazaryan, Alexander M. Prokhorov, Dmitrij E. Zakrevskii: Separación de isótopos láser en vapor atómico . Wiley-VCH, Berlín, agosto de 2006, ISBN 3-527-40621-2
- ^ FJ Duarte y LW Hillman (Eds.), Dye Laser Principles (Academic, Nueva York, 1990) Capítulo 9.
- ^ CE Webb , Láseres de colorante de alta potencia bombeados por láseres de vapor de cobre, en Láseres de colorante de alta potencia , FJ Duarte (Ed.) (Springer, Berlín, 1991) Capítulo 5.
- ^ FJ Duarte y JA Piper , Osciladores láser de colorante bombeados por láser de cobre de alta prf de ancho de línea estrecho, Appl. Optar. 23 , 1391 - 1394 (1984).
- ^ " " Anexo 3 ": Lista de elementos que deben notificarse al OIEA" . Iraqwatch.org. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2011 . Consultado el 22 de noviembre de 2010 .
- ^ IE Olivares, AE Duarte, EA Saravia y FJ Duarte, Separación de isótopos de litio con láseres de diodo sintonizables, Appl. Optar. 41 , 2973 - 2977 (2002).
- ^ Ferguson, Charles D .; Boureston, Jack (marzo-abril de 2005). "Enriquecimiento láser: ansiedad por separación" . Consejo de Relaciones Exteriores . Consultado el 22 de noviembre de 2010 .
- ^ Ferguson, Charles D .; Boureston, Jack (17 de junio de 2004). "Centrándose en el programa de enriquecimiento láser de Irán" (PDF) . FirstWatch International . Consultado el 22 de noviembre de 2010 .
- ^ Paul Rogers (marzo de 2006). "Actividades nucleares de Irán" . Grupo de Investigación de Oxford. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2007 . Consultado el 22 de noviembre de 2010 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ a b FJ Duarte (2016). "Separación isotópica láser de vapor atómico láser sintonizable". En FJ Duarte (ed.). Aplicaciones de láser sintonizable (3ª ed.). Boca Ratón: CRC Press . págs. 371–384. ISBN 9781482261066.
enlaces externos
- Comunicado de prensa de USEC que cancela AVLIS
- Informe sobre el programa AVLIS iraní
- Informe del Grupo de Investigación de Oxford sobre las actividades nucleares de Irán .
- Enriquecimiento de uranio por separación de isótopos por láser
- Descripción general de la separación de isótopos por láser de vapor atómico de uranio RM Feinburg y RS Hargrove. UCRL-ID-114671 Agosto de 1993.
- Página de separación de isótopos láser en LLNL