동위원소분리

요약 특정 질량수의 동위원소 또는 그것을 함유하는 화합물을 다른 동위원소로부터 분리시켜 포집하는 조작이다. 동위원소는 화학적 성질이 같고, 질량이 다르기 때문에 물리적 성질을 이용하여 분리한다.

1913년 영국 물리학자 F.애스턴이 네온 20 ²⁰Ne과 네온 22 ²²Ne를 분리시킨 것이 동위원소분리의 시초이며, 현재는 우라늄 235 ²³⁵U의 분리 등 원자력 이용의 발전과 더불어 매우 중요한 뜻을 갖게 되었다. 동위원소는 화학적 성질이 서로 같고 질량만이 다르다. 따라서 동위원소를 분리시키는 데는 질량에 의존하는 물리적 또는 물리화학적 성질의 차이를 이용하여야 한다. 이 차이는 보통 질량의 비가 1에 가까울수록 작으므로, 가벼운 원소가 무거운 원소보다 분리시키기 쉽다.

그 방법으로는 원심분리법을 비롯하여 여러 가지가 있으나, 현재 이용되는 것은 전해분리법, 교환반응법 및 기체확산법 등이다. 전해분리법은 전해속도의 차를 이용하는 방법이고, 교환반응법은 동위원소를 서로 교환하게 하는 화학반응을 이용하는 방법인데 모두 중수(重水)의 제조에 사용된다. 또 기체확산법은 기체를 작은 구멍으로 분사하면 가벼운 분자가 빨리 통과한다는 원리를 응용하여 우라늄 235 ²³⁵U의 대량 분리에 사용되고 있으며, 농축우라늄의 제조에 필수적이다. 이 밖에 소규모의 방법으로서 열운동속도의 차이를 이용하는 열확산법과 질량분석기와 마찬가지로 자기장에 의한 전자기적 질량분리법 등도 사용된다.