Tách đồng vị

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm

Tách đồng vị là quá trình cô đặc các đồng vị riêng của một nguyên tố hóa học bằng cách loại bỏ các đồng vị khác. Việc sử dụng các hạt nhân được sản xuất là khác nhau. Giống lớn nhất được sử dụng trong nghiên cứu (ví dụ trong hóa học, trong đó các nguyên tử của hạt nhân "đánh dấu" được sử dụng để tìm ra các cơ chế phản ứng). Bằng trọng tải, tách uranium tự nhiên thành uranium đã làm giàu và uranium cạn kiệt là ứng dụng lớn nhất. Trong văn bản sau đây, chủ yếu là làm giàu uranium được xem xét. Quá trình này là một quá trình quan trọng trong sản xuất nhiên liệu uranium cho các nhà máy điện hạt nhân, và cũng được yêu cầu để tạo ra uranium dựa trênvũ khí hạt nhân. Vũ khí dựa trên plutonium sử dụng plutoni được sản xuất trong lò phản ứng hạt nhân, phải được vận hành theo cách để sản xuất plutoni có hỗn hợp đồng vị hoặc cấp phù hợp. Trong khi các nguyên tố hóa học khác nhau có thể được tinh chế thông qua các quá trình hóa học, các đồng vị của cùng một nguyên tố có các tính chất hóa học gần như giống hệt nhau, làm cho loại phân tách này không thực tế, ngoại trừ tách deuterium.

Kỹ thuật tách[sửa | sửa mã nguồn]

Có ba loại kỹ thuật tách đồng vị:

  • Những người dựa trực tiếp vào trọng lượng nguyên tử của đồng vị.
  • Những người dựa trên sự khác biệt nhỏ về tốc độ phản ứng hóa học được tạo ra bởi các trọng lượng nguyên tử khác nhau.
  • Những người dựa trên các tính chất không liên quan trực tiếp đến trọng lượng nguyên tử, chẳng hạn như cộng hưởng hạt nhân.

Loại tách thứ ba vẫn còn thử nghiệm; kỹ thuật tách thực tế tất cả phụ thuộc một cách nào đó vào khối lượng nguyên tử. Do đó, thường dễ dàng hơn để tách các đồng vị có chênh lệch khối lượng tương đối lớn hơn. Ví dụ, deuterium có khối lượng gấp đôi hydro thông thường (ánh sáng) và thường dễ dàng tinh chế hơn so với tách uranium-235 khỏi uranium-238 phổ biến hơn. Mặt khác, việc tách plutoni-239 phân hạch từ plutoni-240 tạp chất chung, trong khi mong muốn ở chỗ nó sẽ cho phép tạo ra vũ khí phân hạch loại súng từ plutoni, nói chung là không thực tế. [1]

Xem thêm: Uranium đã làm giàu

Thác phong phú[sửa | sửa mã nguồn]

Tất cả các sơ đồ phân tách đồng vị quy mô lớn sử dụng một số giai đoạn tương tự tạo ra nồng độ đồng vị mong muốn cao hơn liên tiếp. Mỗi giai đoạn làm phong phú sản phẩm của bước trước hơn nữa trước khi được gửi đến giai đoạn tiếp theo. Tương tự, các chất thải từ mỗi giai đoạn được đưa trở lại giai đoạn trước để xử lý tiếp. Điều này tạo ra một hệ thống làm giàu tuần tự được gọi là thác.

Có hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của một tầng. Đầu tiên là hệ số tách, là một số lớn hơn 1. Thứ hai là số lượng các giai đoạn cần thiết để có được độ tinh khiết mong muốn.

Tài liệu thương mại[sửa | sửa mã nguồn]

Cho đến nay, sự phân tách đồng vị thương mại quy mô lớn chỉ có ba yếu tố đã xảy ra. Trong mỗi trường hợp, hiếm hơn hai đồng vị phổ biến nhất của một nguyên tố đã được tập trung để sử dụng trong công nghệ hạt nhân:

  • [1] Đồng vị Uranium đã được tách ra để chuẩn bị uranium làm giàu để sử dụng làm nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân và trong vũ khí hạt nhân.
  • Các đồng vị hydro đã được tách ra để chuẩn bị nước nặng để sử dụng làm chất điều tiết trong các lò phản ứng hạt nhân.
  • Lithium -6 đã được tập trung để sử dụng trong vũ khí nhiệt hạch.

Một số nguyên tố tinh khiết đồng vị được sử dụng với số lượng nhỏ hơn cho các ứng dụng chuyên môn, đặc biệt là trong ngành công nghiệp bán dẫn, trong đó silicon tinh khiết được sử dụng để cải thiện cấu trúc tinh thể và độ dẫn nhiệt, [2] và carbon có độ tinh khiết đồng vị lớn hơn để tạo ra kim cương có độ dẫn nhiệt cao hơn.

Tách đồng vị là một quá trình quan trọng đối với cả công nghệ hạt nhân hòa bình và quân sự, và do đó, khả năng một quốc gia có sự phân tách đồng vị là mối quan tâm cực kỳ lớn đối với cộng đồng tình báo.

Lựa chọn thay thế[sửa | sửa mã nguồn]

Sự thay thế duy nhất để tách đồng vị là chế tạo đồng vị cần thiết ở dạng nguyên chất. Điều này có thể được thực hiện bằng cách chiếu xạ một mục tiêu phù hợp, nhưng cần thận trọng trong việc lựa chọn mục tiêu và các yếu tố khác để đảm bảo rằng chỉ có đồng vị cần thiết của yếu tố quan tâm được tạo ra. Đồng vị của các nguyên tố khác không phải là vấn đề quá lớn vì chúng có thể được loại bỏ bằng phương pháp hóa học.

Điều này đặc biệt có liên quan trong việc chuẩn bị plutonium-239 cao cấp để sử dụng trong vũ khí. Việc tách Pu-239 khỏi Pu-240 hoặc Pu-241 là không thực tế. Fissile Pu-239 được sản xuất sau khi bắt giữ neutron bởi uranium-238, nhưng việc bắt neutron hơn nữa sẽ tạo ra Pu-240 ít phân hạch và tệ hơn, là chất phát neutron khá mạnh và Pu-241 phân rã thành Am-241, một loại mạnh phát xạ alpha gây ra vấn đề tự sưởi ấm và phóng xạ. Do đó, các mục tiêu uranium được sử dụng để sản xuất plutonium quân sự phải được chiếu xạ trong một thời gian ngắn, để giảm thiểu việc sản xuất các đồng vị không mong muốn này. Ngược lại, pha trộn plutonium với Pu-240 khiến nó không phù hợp với vũ khí hạt nhân.

Phương pháp thực hành tách[sửa | sửa mã nguồn]

Khuếch tán[sửa | sửa mã nguồn]

Khuếch tán khí sử dụng màng bán thấm để tách uranium đã làm giàu Thường được thực hiện với chất khí, nhưng cũng với chất lỏng, phương pháp khuếch tán phụ thuộc vào thực tế là ở trạng thái cân bằng nhiệt, hai đồng vị có cùng năng lượng sẽ có vận tốc trung bình khác nhau. Các nguyên tử nhẹ hơn (hoặc các phân tử chứa chúng) sẽ di chuyển nhanh hơn và có khả năng khuếch tán qua màng. Sự khác biệt về tốc độ tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tỷ lệ khối lượng, do đó lượng phân tách nhỏ và nhiều giai đoạn xếp tầng là cần thiết để có được độ tinh khiết cao. Phương pháp này rất tốn kém do công việc cần thiết để đẩy khí qua màng và nhiều giai đoạn cần thiết.

Sự phân tách đồng vị urani quy mô lớn đầu tiên đã được Hoa Kỳ đạt được trong các nhà máy phân tách khí khuếch tán lớn tại Phòng thí nghiệm Oak Ridge, được thành lập như một phần của Dự án Manhattan. Chúng sử dụng khí uranium hexafluoride làm chất lỏng trong quá trình. Các rào cản khuếch tán lưới niken và điện niken lắng đọng được tiên phong bởi Edward Adler và Edward Norris. [3] Xem khuếch tán khí.

Ly tâm[sửa | sửa mã nguồn]

Một loạt các máy ly tâm khí tại một nhà máy làm giàu uranium của Mỹ. Sơ đồ ly tâm nhanh chóng xoay vật liệu cho phép các đồng vị nặng hơn tiến gần hơn đến một bức tường xuyên tâm bên ngoài. Điều này cũng thường được thực hiện ở dạng khí sử dụng máy ly tâm loại Zippe.

Sự phân tách đồng vị ly tâm được đề xuất lần đầu tiên bởi Aston và Lindemann [4] vào năm 1919 và các thí nghiệm thành công đầu tiên đã được Beams và Haynes [5] báo cáo về đồng vị clo vào năm 1936. Tuy nhiên, những nỗ lực sử dụng công nghệ trong dự án Manhattan là không hiệu quả. Trong thời hiện đại, đây là phương pháp chính được sử dụng trên toàn thế giới để làm giàu uranium và kết quả là vẫn là một quá trình khá bí mật, cản trở sự phát triển rộng rãi hơn của công nghệ. Nói chung một nguồn cấp dữ liệu của UF 6khí được nối với một xi lanh được quay ở tốc độ cao. Gần rìa ngoài của các phân tử khí nặng hơn hình trụ chứa U-238 thu thập, trong khi các phân tử chứa U-235 tập trung ở trung tâm và sau đó được đưa đến giai đoạn tầng khác. [6] Sử dụng công nghệ ly tâm dạng khí để làm giàu đồng vị là mong muốn vì mức tiêu thụ năng lượng giảm đáng kể khi so sánh với các kỹ thuật thông thường hơn như nhà máy khuếch tán do cần ít bước hơn để đạt được mức độ phân tách tương tự. Trên thực tế, máy ly tâm khí sử dụng uranium hexafluoride đã thay thế phần lớn công nghệ khuếch tán khí để làm giàu uranium. [ cần dẫn nguồn ]Cùng với việc đòi hỏi ít năng lượng hơn để đạt được sự phân tách tương tự, các nhà máy quy mô nhỏ hơn rất nhiều có thể, khiến chúng trở thành một khả năng kinh tế cho một quốc gia nhỏ đang cố gắng sản xuất vũ khí hạt nhân. Pakistan được cho là đã sử dụng phương pháp này trong việc phát triển vũ khí hạt nhân.

Các ống xoáy được Nam Phi sử dụng trong quá trình tách xoáy Helikon của họ. Khí được bơm tiếp tuyến vào một buồng có dạng hình học đặc biệt làm tăng thêm vòng quay của nó lên tốc độ rất cao, khiến các đồng vị tách ra. Phương pháp này đơn giản vì các ống xoáy không có bộ phận chuyển động, nhưng tốn nhiều năng lượng, lớn hơn khoảng 50 lần so với máy ly tâm khí. Một quy trình tương tự, được gọi là vòi phun phản lực, được tạo ra ở Đức, với một nhà máy trình diễn được xây dựng ở Brazil, và họ đã đi xa đến mức phát triển một địa điểm để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy hạt nhân của đất nước.

Điện từ[sửa | sửa mã nguồn]

Sơ đồ phân tách đồng vị urani trong calutron. Phương pháp này là một hình thức phổ khối, và đôi khi được gọi bằng tên đó. Nó sử dụng thực tế là các hạt tích điện bị lệch trong từ trường và lượng lệch phụ thuộc vào khối lượng của hạt. Nó rất tốn kém cho số lượng sản xuất, vì nó có thông lượng cực kỳ thấp, nhưng nó có thể cho phép đạt được độ tinh khiết rất cao. Phương pháp này thường được sử dụng để xử lý một lượng nhỏ các đồng vị nguyên chất để nghiên cứu hoặc sử dụng cụ thể (chẳng hạn như các bộ đếm đồng vị), nhưng không thực tế cho sử dụng công nghiệp.

Tại Oak Ridge và tại Đại học California, Berkeley, Ernest O. Lawrence đã phát triển sự phân tách điện từ cho phần lớn uranium được sử dụng trong quả bom nguyên tử đầu tiên của Hoa Kỳ (xem Dự án Manhattan). Các thiết bị sử dụng nguyên lý của ông được đặt tên là calutron. Sau chiến tranh, phương pháp chủ yếu bị bỏ rơi là không thực tế. Nó chỉ được thực hiện (cùng với khuếch tán và các công nghệ khác) để đảm bảo sẽ có đủ nguyên liệu để sử dụng, bất kể chi phí là bao nhiêu. Đóng góp chính của nó cho nỗ lực chiến tranh là tập trung hơn nữa vật chất từ ​​các nhà máy khuếch tán khí đến mức độ tinh khiết cao hơn.

Laser[sửa | sửa mã nguồn]

Trong phương pháp này, tia laser được điều chỉnh theo bước sóng chỉ kích thích một đồng vị của vật liệu và ion hóa các nguyên tử đó một cách tốt hơn. Sự hấp thụ ánh sáng cộng hưởng của một đồng vị phụ thuộc vào khối lượng của nó và một số tương tác siêu mịn nhất định giữa các electron và hạt nhân, cho phép các laser được điều chỉnh tinh xảo chỉ tương tác với một đồng vị. Sau khi nguyên tử bị ion hóa, nó có thể được loại bỏ khỏi mẫu bằng cách sử dụng điện trường. Phương pháp này thường được viết tắt là AVLIS (tách laser đồng vị hơi nguyên tử). Phương pháp này chỉ mới được phát triển gần đây vì công nghệ laser đã được cải thiện và hiện không được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nó là một mối quan tâm lớn đối với những người trong lĩnh vực phổ biến hạt nhânbởi vì nó có thể rẻ hơn và dễ dàng bị ẩn hơn so với các phương pháp tách đồng vị khác. Laser điều chỉnh được sử dụng trong AVLIS bao gồm laser nhuộm [7] và gần đây là laser diode. [số 8]

Phương pháp tách laser thứ hai được gọi là tách đồng vị laser phân tử (MLIS). Trong phương pháp này, một tia laser hồng ngoại được hướng vào khí uranium hexafluoride, các phân tử thú vị có chứa một nguyên tử U-235. Một tia laser thứ hai giải phóng một nguyên tử flo, để lại uranium pentafluoride sau đó kết tủa ra khỏi khí. Xếp tầng các giai đoạn MLIS khó khăn hơn so với các phương pháp khác vì UF 5phải được fluor hóa trở lại UF 6trước khi được đưa vào giai đoạn MLIS tiếp theo. Các phương án MLIS thay thế hiện đang được phát triển (sử dụng tia laser đầu tiên ở vùng cận hồng ngoại hoặc khả kiến) trong đó có thể đạt được mức làm giàu trên 95% trong một giai đoạn, nhưng các phương pháp vẫn chưa đạt được tính khả thi trong công nghiệp. Phương pháp này được gọi là OP-IRMPD (Overtone Pre-kích thích Hình ảnh IR Phân ly nhiều Photon).

Cuối cùng, quy trình SILEX, được phát triển bởi Silex Systems ở Úc, gần đây đã được cấp phép cho General Electric để phát triển một nhà máy làm giàu thí điểm. Phương pháp này sử dụng uranium hexafluoride làm nguyên liệu và sử dụng nam châm để tách các đồng vị sau khi một đồng vị được ưu tiên ion hóa. Thông tin chi tiết của quá trình không được tiết lộ.

Khá gần đây [ khi nào? ] còn một sơ đồ khác đã được đề xuất cho việc tách deuterium bằng cách sử dụng các gói sóng Trojan trong trường điện từ phân cực tròn. Quá trình hình thành gói sóng Trojan bằng cách truyền nhanh chóng đáng tin cậy phụ thuộc một cách cực kỳ nhạy cảm vào khối lượng electron và hạt nhân giảm với cùng tần số trường dẫn đến sự kích thích của ống sóng Trojan hoặc chống Trojan tùy thuộc vào loại đồng vị. Những người và những khoảnh khắc lưỡng cực điện xoay tròn khổng lồ của họ sau đó-chuyển theo pha và chùm các nguyên tử như vậy tách ra theo độ dốc của điện trường trong sự tương tự với thí nghiệm Sterniến Gerlach. [ cần dẫn nguồn ]

Phương pháp hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Mặc dù các đồng vị của một nguyên tố duy nhất thường được mô tả là có cùng tính chất hóa học, nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Đặc biệt, tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng rất ít bởi khối lượng nguyên tử.

Các kỹ thuật sử dụng điều này là hiệu quả nhất đối với các nguyên tử nhẹ như hydro. Các đồng vị nhẹ hơn có xu hướng phản ứng hoặc bay hơi nhanh hơn các đồng vị nặng, cho phép chúng được tách ra. Đây là cách nước nặng được sản xuất thương mại, xem quy trình Girdler sulfide để biết chi tiết. Các đồng vị nhẹ hơn cũng phân tách nhanh hơn dưới một điện trường. Quá trình này trong một thác lớn đã được sử dụng tại nhà máy sản xuất nước nặng ở Rjukan.

Một ứng cử viên cho hiệu ứng đồng vị động học lớn nhất từng được đo ở nhiệt độ phòng, 305, cuối cùng có thể được sử dụng để tách triti (T). Các tác động đối với quá trình oxy hóa các anion formate tritiated thành HTO được đo như sau:

k (HCO 2-) = 9,54 M 1 s −1 k (H) / k (D) = 38
k (DCO 2-) = 9,54 M 1 s −1 k (D) / k (T) = 8.1
k (TCO 2-) = 9,54 M 1 s −1 k (H) / k (T) = 305

Trọng lực[sửa | sửa mã nguồn]

Các đồng vị của carbon, oxy và nitơ có thể được tinh chế bằng cách làm lạnh các khí hoặc hợp chất này gần với nhiệt độ hóa lỏng của chúng trong các cột rất cao (200 đến 700 feet (61 đến 213 m)). Các đồng vị nặng hơn chìm xuống và các đồng vị nhẹ hơn tăng lên, nơi chúng dễ dàng được thu thập. Quá trình này được phát triển vào cuối những năm 1960 bởi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos. [9] Quá trình này còn được gọi là " chưng cất đông lạnh ". [10]

SWU (đơn vị công việc tách biệt)[sửa | sửa mã nguồn]

Đơn vị làm việc riêng biệt (SWU) là một đơn vị phức tạp, là hàm của lượng urani được xử lý và mức độ được làm giàu, tức là mức độ tăng nồng độ của đồng vị U-235 so với phần còn lại.

Đơn vị này là nghiêm ngặt: Đơn vị công việc tách Kilôgam, và nó đo lường số lượng công việc tách (biểu thị năng lượng được sử dụng trong làm giàu) khi lượng thức ăn và sản phẩm được biểu thị bằng kilogam. Nỗ lực dành cho việc phân tách khối lượng F của thức ăn của xét nghiệm xf thành khối lượng P của xét nghiệm sản phẩm xp và lãng phí khối lượng W và xét nghiệm xw được biểu thị bằng số lượng đơn vị công việc phân tách cần thiết, được đưa ra bởi biểu thức SWU = WV (xw) + PV (xp) - FV (xf), trong đó V (x) là "hàm giá trị", được định nghĩa là V (x) = (1 - 2 x) ln ((1 - x) / x).

Công việc tách biệt được thể hiện bằng SWU, kg SW hoặc kg UTA (từ Urantrennarbeit của Đức)

  • 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA
  • 1 kSWU = 1,0 t SW = 1 t UTA
  • 1 MSWU = 1 kt SW = 1 kt UTA

Ví dụ, nếu bạn bắt đầu với 100 kg (220 pound) uranium tự nhiên, thì cần khoảng 60 SWU để sản xuất 10 kg (22 pound) uranium được làm giàu với hàm lượng U-235 đến 4,5%

Máy phân tách đồng vị cho nghiên cứu[sửa | sửa mã nguồn]

Các chùm phóng xạ của các đồng vị cụ thể được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực vật lý thực nghiệm, sinh học và khoa học vật liệu. Việc sản xuất và hình thành các nguyên tử phóng xạ này thành chùm ion để nghiên cứu là toàn bộ lĩnh vực nghiên cứu được thực hiện tại nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới. Máy phân tách đồng vị đầu tiên được phát triển tại Copenhagen Cyclotron bởi Bohr và đồng nghiệp sử dụng nguyên lý tách điện từ. Ngày nay, có rất nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới cung cấp các chùm ion phóng xạ để sử dụng. Có thể cho rằng Máy phân tách đồng vị chính trên đường dây (ISOL) là ISOLDE tại CERN, [11]đó là một cơ sở chung của châu Âu trải rộng qua biên giới Pháp-Thụy Sĩ gần thành phố Geneva. Phòng thí nghiệm này chủ yếu sử dụng sự phóng xạ proton của các mục tiêu cacbua urani để tạo ra một loạt các mảnh phân hạch phóng xạ không được tìm thấy tự nhiên trên trái đất. Trong quá trình phát xạ (bắn phá bằng các proton năng lượng cao), mục tiêu cacbua urani được nung nóng đến vài nghìn độ để các nguyên tử phóng xạ được tạo ra trong phản ứng hạt nhân được giải phóng. Khi ra khỏi mục tiêu, hơi của các nguyên tử phóng xạ di chuyển đến khoang ion hóa. Khoang ion hoánày là một ống mỏng làm bằng kim loại chịu lửa có chức năng làm việc cao cho phép va chạm với các bức tường để giải phóng một electron khỏi nguyên tử tự do (ion hóa bề mặthiệu ứng). Sau khi bị ion hóa, các loài phóng xạ được gia tốc bằng trường tĩnh điện và được bơm vào thiết bị phân tách điện từ. Khi các ion đi vào thiết bị phân tách có năng lượng xấp xỉ bằng nhau, các ion có khối lượng nhỏ hơn sẽ bị từ trường làm lệch đi một lượng lớn hơn so với các ion có khối lượng nặng hơn. Bán kính cong khác nhau này cho phép thực hiện quá trình thanh lọc đẳng hướng. Sau khi được tinh chế đẳng hướng, chùm ion sau đó được gửi đến các thí nghiệm riêng lẻ. Để tăng độ tinh khiết của chùm tia đẳng hướng, quá trình ion hóa laser có thể diễn ra bên trong khoang ion hóa để chọn lọc ion hóa một chuỗi nguyên tố quan tâm duy nhất. Tại CERN, thiết bị này được gọi là Nguồn ion ion cộng hưởng (RILIS). [12] Hiện tại hơn 60% của tất cả các thí nghiệm chọn sử dụng RILIS để tăng độ tinh khiết của chùm phóng xạ.

Khả năng sản xuất chùm của các cơ sở ISOL[sửa | sửa mã nguồn]

Do việc sản xuất các nguyên tử phóng xạ bằng kỹ thuật ISOL phụ thuộc vào hóa học nguyên tử tự do của nguyên tố cần nghiên cứu, có một số chùm tia nhất định không thể được tạo ra bằng cách bắn phá proton đơn giản vào các mục tiêu Actinide dày. Các kim loại chịu lửa như vonfram và rheni không xuất hiện từ mục tiêu ngay cả ở nhiệt độ cao do áp suất hơi thấp. Để tạo ra các loại dầm này, cần phải có một mục tiêu mỏng. Kỹ thuật phân tách đồng vị hướng dẫn ion (IGISOL) được phát triển vào năm 1981 tại phòng thí nghiệm cyclotron của Đại học Jyväskylä ở Phần Lan. [13]Trong kỹ thuật này, một mục tiêu uranium mỏng bị bắn phá bằng các proton và các sản phẩm phản ứng hạt nhân bật ra khỏi mục tiêu ở trạng thái tích điện. Các recoils được dừng lại trong một tế bào khí và sau đó thoát ra qua một lỗ nhỏ ở bên cạnh tế bào nơi chúng được gia tốc tĩnh điện và được bơm vào một thiết bị tách khối. Phương pháp sản xuất và chiết xuất này diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn hơn so với kỹ thuật ISOL tiêu chuẩn và các đồng vị có chu kỳ bán rã ngắn (sub mili giây) có thể được nghiên cứu bằng cách sử dụng IGISOL. Một IGISOL cũng đã được kết hợp với nguồn ion laser tại Máy phân tách đồng vị Leuven (LISOL) ở Bỉ. [14] Các nguồn mục tiêu mỏng thường cung cấp lượng ion phóng xạ thấp hơn đáng kể so với các nguồn mục tiêu dày và đây là nhược điểm chính của chúng.

Khi vật lý hạt nhân thực nghiệm tiến triển, việc nghiên cứu sự hạt nhân phóng xạ kỳ lạ nhất ngày càng trở nên quan trọng hơn. Để làm như vậy, cần có nhiều kỹ thuật sáng tạo hơn để tạo ra các hạt nhân với tỷ lệ proton / neutron cực cao. Một phương pháp thay thế cho các kỹ thuật ISOL được mô tả ở đây là các chùm phân mảnh, trong đó các ion phóng xạ được tạo ra bởi các phản ứng phân mảnh trên một chùm các ion ổn định nhanh chạm vào một mục tiêu mỏng (thường là các nguyên tử beryllium). Kỹ thuật này được sử dụng, ví dụ, tại Phòng thí nghiệm siêu dẫn Cyclotron quốc gia (NSCL) tại Đại học bang Michigan và tại Nhà máy chùm tia đồng vị phóng xạ (RIBF) tại RIKEN, Nhật Bản.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]