Kosten Isotopentrennung

caro_b · Anmeldungsdatum: 23.10.2018 Beiträge: 109

Meine Frage:
Hallo,

Zur Trennung der URan-Isotope 235U und 238U soll ein Massenspektrometer (z.B. Wienfilter) verwendet werden.
a) Wie lange braucht man um 1kg 235U aus dem natürlichen Isotopengemisch zu extrahieren, falls ein Strahl einfach geladener Ionen (Strahlstrom 1mA) in das Spektrometer eintritt?

b) Schätzen Sie die Kosten ab, um 1kg 235U zu erhalten. Begründen Sie dabei ihre Schätzung für den Stromverbrauch.

Meine Ideen:
zu a)
0,72% 235U zu 99,78% 238U

zu b)
mit 27,72 ct/kwh

Was zum Henker setz ich den für U an???
Und warum?

gast_free · Anmeldungsdatum: 15.07.2021 Beiträge: 244

Ich würde versuchen den Strom mit Hilfe der Ionen zu beschreiben. Sie bilden einen Strom der eine bestimmte Raumladungsdichte besitzt. Die Ionen besitzen eine bestimmte Masse und bewegen sich mit einer mittleren Geschwindigkeit. Somit kann man dem Strom in einem Volumen eine kinetische Energie zuordnen. Dies entspricht einer Potentialdifferenz bzw. Spannung.

Stromdichte und Raumladungsdichte:

Raumladungsdichte und Teilchendichte:

Kinetische Energie im Strahlvolumen und Potentialdifferenz:

Prüfen den Einheiten:

Vielleicht ist das ein Ansatz. Die Einheiten stimmen.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Überschlag:

Mit der Masse eines U Kerns (238*1.7E-27kg) und einer einfachen Ladung (q=1,6e-19 As) ist das eine Masse pro Ladung von 2,5E-6 kg/As.

Für 1mA sind das pro Sekunde 2,5E-9 kg an Uran im Strahl.
Wir müssen aber 138kg transportieren, also brauchen wir

T=138kg / 2,5E-9 kg/s = 5,5E10 s= 1,5E7 h.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6202

Die Teilaufgabe a) wurde ja richtig gelöst, aber bei b) wüsste ich auch nicht wie vorgehen. Das Thema ist zwar schon alt, aber die Lösung würde mich noch interessieren...

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

re-fridge · Gast

Was kostet es dann also das Tritium aus dem KühlWasser von Fukushima abzuspalten und wieso wird das nicht gemacht?!