Новый метод разделения изотопов?

[q250]

Нужна пояснительная бригада, особенно те кто хорош в теории вероятности, для оценки идеи. Суть - использовать разницу в радиоактивности изотопов для разделения.

Ну типа представим ситуацию: вам в руки дали два одинаковых шара урана, один 235 другой 238, нужно найти где-который. Просто поднес гейгер, там где больше фонит там и 235. Пример показывает что в теории в принципе можно использовать радиоактивности  для разделения, а на практике? Взять большой кусок урана, разделить его на много-много микроскопических кусочков и просто ждать, набирать статистику распадов, а потом сравнивать поведение реального кусочка с теоретической моделью, как конкретно себя должен вести каждый конкретный кусочек с данной пропорцией 235/238, типа такая задача эйнштейна с 10^10000 домов. Будет ли работать?

Вот например если с опреснением воды такое же провернуть. Берем бассейн морской воды, разделяем на много-много микроскопических капелек, просто по законам нормального распределения и больших чисел, эти капельки будут отличаться по солёности. Мерим соленость некоторых, на основании этих измерений строим модель где капелька с какой соленостью, "мальчики налево, девочки направо" ... профит. Работать пример с опреснением скорее всего будет, но я не уверен в его энергоэффективности. Вот с ураном в энергоэффективности я уверен, этот метод звучит явно дешевле чем поля центрифуг, но рабочий ли он?

[Вадим Вергун]

Допустим ваш дозиметр ахренеть какой точный и надежно видит разницу в 1% (что по факту не реально). Если принять что 238 уран вообще не активен и все излучение от 235, размер таких "кусочков" должен не превышать 100 атомов. Тогда 1  кг урана придется разделит примерно на 10²⁵ кусочков, столько же дозиметров потребуется, это если что, примерно столько, сколько звезд во вселенной. Ну и еще беда, для набора хоть какой-то точности нужно дождаться хотя бы десятка распадов, это займет десятки миллионов лет лет и коэффициент разделения будет мизерным. 

В общем - придумывайте лучше. 

[Вольный Сяншен]

28.11.2023 в 14:11, q250 сказал:

Мерим соленость некоторых, на основании этих измерений строим модель где капелька с какой соленостью, "мальчики налево, девочки направо" ... профит.

Описан принцип работы "демона Максвелла". Абсолютно теоретическая модель, не имеющая отношения к реальным процессам. 

[Максим0]

28.11.2023 в 16:11, q250 сказал:

Нужна пояснительная бригада, особенно те кто хорош в теории вероятности, для оценки идеи. Суть - использовать разницу в радиоактивности изотопов для разделения.

Ну типа представим ситуацию: вам в руки дали два одинаковых шара урана, один 235 другой 238, нужно найти где-который. Просто поднес гейгер, там где больше фонит там и 235. Пример показывает что в теории в принципе можно использовать радиоактивности  для разделения, а на практике? Взять большой кусок урана, разделить его на много-много микроскопических кусочков и просто ждать, набирать статистику распадов, а потом сравнивать поведение реального кусочка с теоретической моделью, как конкретно себя должен вести каждый конкретный кусочек с данной пропорцией 235/238, типа такая задача эйнштейна с 10^10000 домов. Будет ли работать?

Вот например если с опреснением воды такое же провернуть. Берем бассейн морской воды, разделяем на много-много микроскопических капелек, просто по законам нормального распределения и больших чисел, эти капельки будут отличаться по солёности. Мерим соленость некоторых, на основании этих измерений строим модель где капелька с какой соленостью, "мальчики налево, девочки направо" ... профит. Работать пример с опреснением скорее всего будет, но я не уверен в его энергоэффективности. Вот с ураном в энергоэффективности я уверен, этот метод звучит явно дешевле чем поля центрифуг, но рабочий ли он?

Нерабочий, так как из факта распада атома не следует вывода об изотопном составе соседних атомов.

[Shizuma Eiku]

Этот метод не сможет работать т.к. речь идет о разделении находящихся совместно изотопов одного элемента, следовательно, концентрация нужного изотопа относительно остальных изотопов не будет зависеть от фрагмента исходного куска металла/ руды. В случае солёной воды мы имеем исходный раствор с равной концентрацией соли во всех частях раствора, раствор можно делить сколько угодно раз, но в каждой его доле, концентрация соли будет такой-же, как и в остальных, как и во всем растворе. В этом можно убедиться самому - растворить сахар в воде и оставить стоять в закрытой банке. Сколько бы банка не простояла, концентрация сахарозы будет одинаковой в любой части раствора, гравитация не "перетянет" сахарозу вниз раствора.

Описанный метод может быть полезен только для предварительного отбора руды при ее разделении т.к. концентрация радиоактивного элемента может быть разной в разных частях породы, но этот метод и так использовали супруги Кюри когда выделяли радий - они смотрели по радиоактивности выделяемых фракций.

[q250]

В 29.11.2023 в 00:59, Shizuma Eiku сказал:

гравитация не "перетянет" сахарозу вниз раствора.

ну это в 1g не перетянет. а в 1000g уже вполне. центрифуга же.

В 28.11.2023 в 18:21, Максим0 сказал:

из факта распада атома не следует вывода об изотопном составе соседних атомов.

как не следует? мы же знали +- процентное отношение в оригинальном куске, распался атом, следовательно мы знаем куда изменилось это отношение.

В 29.11.2023 в 00:59, Shizuma Eiku сказал:

раствор можно делить сколько угодно раз, но в каждой его доле, концентрация соли будет такой-же, как и в остальных, как и во всем растворе

нет, нормальное распределение не позволяет им быть одинаковыми.

[бродяга_]

29.11.2023 в 15:33, q250 сказал:

нормальное распределение не позволяет им быть одинаковыми.

скорее обратное.

[Максим0]

29.11.2023 в 17:33, q250 сказал:

ну это в 1g не перетянет. а в 1000g уже вполне. центрифуга же.

как не следует? мы же знали +- процентное отношение в оригинальном куске, распался атом, следовательно мы знаем куда изменилось это отношение.

нет, нормальное распределение не позволяет им быть одинаковыми.

Для сахарозы и 1000g - ни о чём.

В соответствии с нормальным распределением знаем настолько приблизительно, что от распада одного атома матожидание его соседей не меняется.

Простейший способ сделать в гараже небольшой ядрён-батон пролегает через  метод ионно-циклотронного резонанса. Если не ставить задачу разжечь термояд и удовлетворится одной килотонной - то и на пуде 20% ²³⁵U полученным обогащением в одну стадию его собрать можно. Но если вам надо их много мощных - лучше газовой центрифуги ничего не найдёте.

[q250]

В 29.11.2023 в 17:58, Максим0 сказал:

распада одного атома матожидание его соседей не меняется.

предельный контрпример: два атома, мы знаем что соотношение изотопов 50:50, допустим какой-то распался, можно даже указать который, у разных изотопов своя характерная энергия распада. не уж то матожидание не поменяется?

[Shizuma Eiku]

В 29.11.2023 в 15:33, q250 сказал:

ну это в 1g не перетянет. а в 1000g уже вполне. центрифуга же.

Концентрации истинных растворов пофигу на притяжение, от g зависит лишь скорость седиментации коллоидов.

В 29.11.2023 в 15:33, q250 сказал:

как не следует? мы же знали +- процентное отношение в оригинальном куске, распался атом, следовательно мы знаем куда изменилось это отношение.

Ну вот представим несколько кусков радиоактивной руды одинакового размера, извлеченных сразу из одного месторождения. Их радиоактивность относительно массы будет одинаковой т.к. радиоактивность зависит от числа радиоактивных распадов, а оно зависит от концентрации радиоактивного элемента, которое примерно одинаковое для исходного фрагмента руды, сколько бы мы ее не дробили. Если раздробить руду и ждать пока одни кусочки станут менее радиоактивными чем другие, то это никогда не произойдет, радиоактивность всех кусочков будет уменьшаться практически одинаково т.к. атомы очень мелкие и их количественно очень много, даже если концентрация элемента мала. Если же в каждом кусочке руды будет по атому радиоактивного элемента, то извлечь радиоактивный элемент будет невозможно на практике. Во-первых, даже если мы отсортируем миллион таких кусочков, это будет всего миллион атомов, ничтожная доля того количества вещества, с которым можно вести работу, например, миллион атомов плутония-244 это всего 4*10^-16 грамма или 4*10^-10 микрограмма, миллионной доли грамма. Во-вторых, этот метод не капли не позволяет отделять нужные изотопы от ненужных или от ненужных элементов т.к. никакой разницы при сортировке между ними не будет - сортировка производится по признаку радиоактивности куска, ничего о содержании других изотопов и элементов в куске сказать нельзя.

В 29.11.2023 в 15:33, q250 сказал:

нет, нормальное распределение не позволяет им быть одинаковыми.

Чем хочешь поклянусь - концентрация растворенного вещества в истинном растворе совершенно одинаковая во всём объеме раствора т.к. молекулы очень мелкие и подвижные.

Всё это вызывает у меня лишь недоумение - как вообще до такого можно додуматься? Но тут я вспомнил, что было дикое предположение с философским уклоном со стороны физиков - что если газ находится в изолированной системе, то якобы должна быть ничтожная вероятность что молекулы газа сконцентрируются в определенной области пространства чисто статистически. Из этого делался вывод что если хранить газ бесконечно долго то он сам по себе должен когда-нибудь сконцентрироваться, а может и сжижиться... На самом деле это бред, самопроизвольно растущая энтропия и движение молекул не позволяют газу концентрироваться - второй закон термодинамики прямо запрещает это и говорит что энтропия в изолированной системе может самопроизвольно лишь возрастать, но не уменьшаться.