國外的離心機(jī)技術(shù)在我國的發(fā)展歷程

國外的離心機(jī)技術(shù)在我國的發(fā)展歷程　　盡管現(xiàn)代離心機(jī)的基本設(shè)計(jì)是由德國科學(xué)家Gernot Zippe 開發(fā)的，但初的濃縮離心機(jī)概念和應(yīng)用是在20 世紀(jì)30—40 年代由美囯弗吉尼亞大學(xué)的高速裝置專家Jesse WBeams 提出的。20 世紀(jì)30 年代末，Beams成功地對(duì)氯同位素進(jìn)行了部分分離，此后于1941年，他和他的同事利用離心機(jī)首次對(duì)同位素進(jìn)行了成功分離。在上述嘗試中，Beams 開發(fā)出3 個(gè)基本設(shè)計(jì)：76.2 mm(寬)×355 mm(長)的小型次臨界轉(zhuǎn)子;183 mm(寬)×1000 mm(長)的次臨界轉(zhuǎn)子;183 mm(寬)×3300 mm(長)的大型超臨界轉(zhuǎn)子。Beams 的工作引起了美國當(dāng)時(shí)正在實(shí)施的‘曼哈頓計(jì)劃’的注意，但美國終選擇了氣體擴(kuò)散濃縮法?！　?duì)Beams 的工作感興趣的還不只是美國人。德國在二戰(zhàn)期間也曾開展過濃縮技術(shù)研究。二戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，前蘇聯(lián)從德國、奧地利和前捷克斯洛伐克網(wǎng)羅各種專家和專門知識(shí)，控制了全部實(shí)驗(yàn)室、核相關(guān)設(shè)備、和科學(xué)家，并把他們送往俄羅斯的各個(gè)地點(diǎn)，幫助前蘇聯(lián)制造。　　被送往前蘇聯(lián)的德國科學(xué)家包括Manfred von Ardenne, Gustav Hertz, AdolfThiessen 和 Max Vollmer。他們以前都是各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，為德國核武器計(jì)劃的各個(gè)領(lǐng)域服務(wù)。其他曾在戰(zhàn)時(shí)為軍方工作，或在支持戰(zhàn)爭的公司工作過的科學(xué)家和技術(shù)人員都被關(guān)進(jìn)了前蘇聯(lián)的隔離營。在前蘇聯(lián)的核武器工作取得一些進(jìn)展時(shí)，這些人便被送往前蘇聯(lián)的研究設(shè)施繼續(xù)他們的工作?！　?946 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(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)工作的負(fù)責(zé)人，直接受Max Steenbeck 領(lǐng)導(dǎo)。A 研究所的工作包括同位素電磁分離研究(von Ardenne 負(fù)責(zé))，多孔膜制造技術(shù)研究(Thiessen 負(fù)責(zé))和同位素分離分子技術(shù)研究(Steenbeck負(fù)責(zé))。在曾為德國AEG公司工作過的 1 位專家?guī)椭拢琙ippe 的小組制造出了1臺(tái)磁懸浮離心機(jī)，這臺(tái)離心機(jī)的轉(zhuǎn)子長約25～30 cm、直徑22 mm、壁厚約0.15 mm?！　ippe 在2000 年一次研討會(huì)上發(fā)言時(shí)表示，早在1952 年，他和他的小組在為前蘇聯(lián)工作時(shí)就已設(shè)計(jì)出使用柔性波紋管聯(lián)接幾個(gè)短的次臨界離心機(jī)的超臨界轉(zhuǎn)子。據(jù)Zippe稱，在此期間，他對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)中1 組共6 臺(tái)3 m 長離心機(jī)(含10 個(gè)直徑58 mm 短管，這些短管以柔性波紋管相聯(lián))運(yùn)行了1000 小時(shí)以上。此后，Zippe 又在離心機(jī)內(nèi)部加入了皮托管，用以提取分離出的，用分子泵在轉(zhuǎn)子周圍保持必要的真空度，并在離心機(jī)頂部增加了鋁-鎳環(huán)形磁鐵，用作懸浮軸承。自 1956 年他離開蘇聯(lián)后，Zippe 開始為德國 Degussa 公司工作，研究高速轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并對(duì)他的離心機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)。一些分析家估計(jì)，德國科學(xué)家在離心機(jī)和其他核技術(shù)方面所做的貢獻(xiàn)使前蘇聯(lián)的核武器研發(fā)工作加快了5～10 年?！　≡?957 年參加一次國際會(huì)議時(shí)，Zippe意識(shí)到他的小組在前蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)是多么先進(jìn)，因此他便為他命名的‘短轉(zhuǎn)筒氣體離心’技術(shù)申請(qǐng)了專利。此后他繼續(xù)離心機(jī)的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)一步改進(jìn)離心機(jī)的組合方式，研發(fā)出功率更大的超臨界裝置。為了大幅度地減少材料在高轉(zhuǎn)速下的不變形，超臨界裝置使用以馬氏體鋼制成的轉(zhuǎn)子。　　在1958—1960 年期間，Zippe 與Beams同為美國效力。兩個(gè)人通力合作，并與Degussa、弗吉尼亞大學(xué)、美國原子能委員會(huì)和德國原子能部交換信息。他們進(jìn)行了多次離心機(jī)耐久性試驗(yàn)，并獲得了效率達(dá)30%的分離功?！　?964 年，德國在Jülich 成立了GKT 國有公司，工業(yè)規(guī)模的、可靠和經(jīng)濟(jì)的濃縮離心機(jī)。1970 年該公司私有化。20世紀(jì)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(fā)和工業(yè)利用離心濃縮技術(shù)的合作基石?！　?971 年，3 個(gè)工業(yè)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(lián)合組建了專門為市場提供濃縮服務(wù)的歐洲濃縮公司(Urenco)。到 2004 年，三家 Urenco 伙伴已成功開發(fā)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(jī)，到年分離能力為100 SWU/a 并采用先進(jìn)碳纖維技術(shù)的高效超臨界離心機(jī)。