Ionenwanderung im Gegenstrom als Grundlage für ein elektrochemisches Austauschverfahren (Isotopentrennung durch Gegenstromelektrolyse)

Abstract

Abstract Es werden Prinzip und theoretische Grundlagen einer elektrolytischen Gegenstrommethode zur Anreicherung von Isotopen mitgeteilt. Der Einzeltrennfaktor (q) ist durch ein chemisches Austauschgleichgewicht zwischen den Ionen und Neutralteilchen (oder zwischen verschiedenen lonensorten) eines gelösten Isotopen Elektrolyten verursacht. Der die Vervielfachung des Einzeltrenneffekts auf den Trennfaktor Q (= qf) bewirkende Gegenstrom wird durch lonenwanderung in einem Flüssigkeitsstrom bewirkt, der so bemessen ist, daß das dem Trennprozeß unterworfene Mischelement keine Überführung erleidet. Die Methode wird an einem Austauschgleichgewicht vom Typus *M+ + MX ⇆ M+ + *MX, und zwar speziell am Beispiel der Elektrolyse einer MgSO4 Lösung erläutert. Für die mit der Methode erzielbare Vervielfachung f ergibt die Rechnung erwartungsgemäß ungewöhnlich hohe Zahlen. Der Endtrennfaktor Qe wird ohne und mit Berücksichtigung der Relaxationszeit der Austauschreaktion berechnet. Es ergibt sich, daß Qe mit wachsender Elektrolysierfeldstärke ein Maximum durchläuft. Das Feldstärkeoptimum gestattet Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit der zugrundeliegenden Ionenaustauschreaktion, die hierdurch u.'U. meßbar wird. Die Ergebnisse, die auch hinsichtlich der Erforschung der Natur von lonengleichgewichten von Interesse sind, werden kurz diskutiert. Über den zeitlichen Verlauf des Trennvorgangs werden orientierende Angaben gemacht. Zum Schluß folgt eine grundsätzliche Bemerkung zur Frage der Beweglichkeit isotoper Ionen.