Eine neue Methode zur Anreicherung von Isotopen im Übergangsgebiet zwischen Knudsen - und Poiseuille - Strömung

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Abstract
Ein bisher unbekannter Trenneffekt für gasförmige Isotope wurde im Übergangsgebiet zwischen Knudsen- und Poiseuille-Strömung gefunden: verbindet man zwei Gefäße durch eine Kapillare, deren Durchmesser etwa gleich λ/s ist (λ = mittlere freie Weglänge der Gasmischung), kühlt das eine Ende und erwärmt das andere, so reichert sich die leichte Komponente am kalten, die schwere am warmen Ende der Kapillare an („Negativer Effekt“). Die Druck- und Zeitabhängigkeit dieses Effektes wurde bei Mischungen von leichtem und schwerem Wasserstoff und bei Helium-Neon-Mischungen untersucht. Durch eine Modifizierung der Versuchsordnung (Rückstromrohr mit Poiseuille-Strömung) konnte im Druckbereich der reinen Knudsen-Strömung das Vorzeichen des Effektes umgekehrt werden („Positiver Effekt“). Als Ursache des negativen Effektes wurde gefunden, daß die durch den Konzentrationsgradienten verursachte „Vor-Wanderung“ infolge der Änderung der mittleren freien Weglänge entlang der Kapillare weniger separativ ist als die „Rück-Wanderung“, die durch den Temperaturgradienten verursacht wird. Die Theorien von Pollard und Present2 über die Selbstdiffusion von Gasen in langen Kapillaren und die von Present und De Bethune3 über die Diffusion einer binären Gasmischung, welche die Existenz einer nicht-viskosen, nicht-separierenden Strömung im Übergangsgebiet zwischen Knudsen- und Poiseuille-Strömung zeigten, wurden durch Einbeziehung der Wirkung von Temperaturgradienten erweitert; sie ergaben dann die experimentell gefundenen Anreicherungseffekte.

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