Separação de Isótopos


Centrífuga de plasma e seu desenvolvimento no LAP

Centrífugas de plasma são dispositivos projetados para enriquecer e separar isótopos. Na centrífuga desenvolvida no LAP, uma descarga em arco no vácuo produz uma coluna de plasma que gira sob ação de um campo magnético externo. Os isótopos mais pesados se concentram na parte mais externa da coluna resultando, desta forma, numa mistura enriquecida que pode ser extraída de forma seletiva, propiciando a separação de isótopos. As investigações teóricas e experimentais no LAP focalizam a caracterização, otimização e modelamento da descarga em arco em rotação.

plasma centrifuge A centrífuga de plasma que utiliza uma descarga em arco no vácuo é propícia para o enriquecimento de isótopos com aplicação em medicina e ligas especiais. O componente radial da densidade de corrente j numa coluna de plasma aproximadamente cilíndrica interage com o campo magnético axial B. A coluna gira devido à força azimutal j × B, sem nenhuma limitação mecânica. Esta configuração também é adequada para aplicações em revestimento de superfícies e tratamento de materiais.

 

A centrífuga de plasma do Laboratório Associado de Plasma atingiu, em 1996, a freqüência de rotação angular recorde de 8×105 radianos por segundo.

Quem realiza esta pesquisa no LAP?

  1. Dr. Edson Del Bosco
  2. Dra. Ing Hwie Tan
  3. Dr. Renato Sérgio Dallaqua

Outros métodos de separação de isótopos que utilizam plasmas

  1. No Calutron, originalmente usado para separação eletromagnética de isótopos, um feixe fino e longo de íons é produzido a partir de uma descarga em plasma confinado por meio de campos magnéticos e elétricos (descarga modificada de Penning).
  2. No método de ressonância ciclotrônica um campo de radiofreqüência energiza seletivamente um dos isótopos ionizados de um plasma confinado magneticamente; isótopos são diferenciados e os mais energéticos são coletados.
  3. No método de ionização seletiva induzida por laser um campo elétrico extrai os íons de um plasma fracamente ionizado e os guia até placas coletoras.
laser separation Uma das maiores motivações para o desenvolvimento de métodos eficientes de separação de isótopos é a produção do urânio enriquecido utilizado em reatores nucleares. No processo de separação por ionização seletiva induzida por laser, os fotoíons de urânio 235 são extraídos por ação de um campo elétrico e coletados. O vapor remanescente, que consiste principalmente de átomos de urânio 238 não ionizados, passa através dos eletrodos e se condensa numa placa coletora de subprodutos.

O método de separação por ionização seletiva induzida por laser é investigado no Instituto de Estudos Avançados do Centro Tecnológico Aeroespacial, em São José dos Campos, SP (http://www.ieav.cta.br).


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