國外的離心機技術在我國的發展歷程

國外的離心機技術在我國的發展歷程　　盡管現代離心機的基本設計是由德國科學家Gernot Zippe 開發的，但初的濃縮離心機概念和應用是在20 世紀30—40 年代由美囯弗吉尼亞大學的高速裝置專家Jesse WBeams 提出的。20 世紀30 年代末，Beams成功地對氯同位素進行了部分分離，此后于1941年，他和他的同事利用離心機首次對同位素進行了成功分離。在上述嘗試中，Beams 開發出3 個基本設計：76.2 mm(寬)×355 mm(長)的小型次臨界轉子;183 mm(寬)×1000 mm(長)的次臨界轉子;183 mm(寬)×3300 mm(長)的大型超臨界轉子。Beams 的工作引起了美國當時正在實施的‘曼哈頓計劃’的注意，但美國終選擇了氣體擴散濃縮法。　　對Beams 的工作感興趣的還不只是美國人。德國在二戰期間也曾開展過濃縮技術研究。二戰結束時，前蘇聯從德國、奧地利和前捷克斯洛伐克網羅各種專家和專門知識，控制了全部實驗室、核相關設備、和科學家，并把他們送往俄羅斯的各個地點，幫助前蘇聯制造。　　被送往前蘇聯的德國科學家包括Manfred von Ardenne, Gustav Hertz, AdolfThiessen 和 Max Vollmer。他們以前都是各個實驗室的負責人，為德國核武器計劃的各個領域服務。其他曾在戰時為軍方工作，或在支持戰爭的公司工作過的科學家和技術人員都被關進了前蘇聯的隔離營。在前蘇聯的核武器工作取得一些進展時，這些人便被送往前蘇聯的研究設施繼續他們的工作。　　1946 年夏，von Ardenne 把 Zippe 從克拉斯諾雅爾斯克(Krasnogorsk)隔離營中救出，并把他帶回位于 Sukhumi 的‘A 研究所’。在A 研究所，Zippe 作為轉子動力學實驗開發工作的負責人，直接受Max Steenbeck 領導。A 研究所的工作包括同位素電磁分離研究(von Ardenne 負責)，多孔膜制造技術研究(Thiessen 負責)和同位素分離分子技術研究(Steenbeck負責)。在曾為德國AEG公司工作過的 1 位專家幫助下，Zippe 的小組制造出了1臺磁懸浮離心機，這臺離心機的轉子長約25～30 cm、直徑22 mm、壁厚約0.15 mm。　　Zippe 在2000 年一次研討會上發言時表示，早在1952 年，他和他的小組在為前蘇聯工作時就已設計出使用柔性波紋管聯接幾個短的次臨界離心機的超臨界轉子。據Zippe稱，在此期間，他對轉子進行了耐久試驗，試驗中1 組共6 臺3 m 長離心機(含10 個直徑58 mm 短管，這些短管以柔性波紋管相聯)運行了1000 小時以上。此后，Zippe 又在離心機內部加入了皮托管，用以提取分離出的，用分子泵在轉子周圍保持必要的真空度，并在離心機頂部增加了鋁-鎳環形磁鐵，用作懸浮軸承。自 1956 年他離開蘇聯后，Zippe 開始為德國 Degussa 公司工作，研究高速轉子結構，并對他的離心機設計進行了改進。一些分析家估計，德國科學家在離心機和其他核技術方面所做的貢獻使前蘇聯的核武器研發工作加快了5～10 年。　　在1957 年參加一次國際會議時，Zippe意識到他的小組在前蘇聯的設計是多么先進，因此他便為他命名的‘短轉筒氣體離心’技術申請了專利。此后他繼續離心機的設計工作，進一步改進離心機的組合方式，研發出功率更大的超臨界裝置。為了大幅度地減少材料在高轉速下的不變形，超臨界裝置使用以馬氏體鋼制成的轉子。　　在1958—1960 年期間，Zippe 與Beams同為美國效力。兩個人通力合作，并與Degussa、弗吉尼亞大學、美國原子能委員會和德國原子能部交換信息。他們進行了多次離心機耐久性試驗，并獲得了效率達30%的分離功。　　1964 年，德國在Jülich 成立了GKT 國有公司，工業規模的、可靠和經濟的濃縮離心機。1970 年該公司私有化。20世紀70 年代，HoechstAG(25%)公司、RWE( 37.5% ) 公司和 Preussenelektra/VEBA(37.5%)公司共同組建了Uranit 公司。1970年3 月4 日，德國、荷蘭和英國簽署了《阿爾梅羅條約》，該條約成為上述三國開發和工業利用離心濃縮技術的合作基石。　　1971 年，3 個工業伙伴——英國核燃料公司(BNFL)、荷蘭超離心公司(UCN)和德國 Uranit 公司在英國 Marlow 聯合組建了專門為市場提供濃縮服務的歐洲濃縮公司(Urenco)。到 2004 年，三家 Urenco 伙伴已成功開發出從年分離能力為1SWU/a或更低的早期低功率次臨界鋁制和鋼制氣體離心機，到年分離能力為100 SWU/a 并采用先進碳纖維技術的高效超臨界離心機。