Quelltext der Seite AVLIS

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[[Datei:AVLIS laser.jpg|miniatur|AVLIS-Experiment am [[Lawrence Livermore National Laboratory]]]]
'''AVLIS''' ('''''A'''tomic '''V'''apour '''L'''aser '''I'''sotope '''S'''eparation'') ist die Abkürzung für ein Verfahren zur [[Isotopentrennung]] mit [[Laser]]n, wobei die [[Isotop]]e zunächst in atomarer Form in die Dampfphase übergehen.

Bei der Nutzung der [[Kernenergie]] des Uran ([[Uran-Anreicherung]]) dient das Verfahren zur Anreicherung des thermisch spaltbaren <sup>235</sup>U-Isotops. Eine andere Art der Laseranreicherung ist das molekulare Verfahren (siehe [[MLIS]]). Beide Verfahren haben keine großtechnische Bedeutung erlangt.

Das Grundprinzip des AVLIS-Verfahrens besteht darin, dass die Atome eines Isotopengemisches (z. B. [[Uran]]isotope) selektiv ionisiert werden. Nach der Ionisation eines Isotops (<sup>235</sup>U) kann es von den nicht ionisierten Atomen des anderen Isotops (<sup>238</sup>U) durch Beschleunigung in einem elektrischen Feld getrennt werden. Das Verfahren wurde ursprünglich im [[Lawrence Livermore National Laboratory]] (USA) entwickelt. Eine ähnliche, in Frankreich verfolgte Variante trägt die Bezeichnung '''SILVA''' (Séparation Isotopique par Laser de la Vapeur Atomique d'Uranium). 

Bei Atomen mit höheren [[Massenzahl]]en führen Wechselwirkungen zwischen den [[Valenzelektron]]en zu vielfältigen Aufspaltungen der Energieniveaus und machen das [[Termschema]] sehr unübersichtlich. Uran besitzt sechs Valenzelektronen. Entsprechend komplex ist das Termschema mit bis heute etwa 900 identifizierten Niveaus.

Bei dem in Livermore entwickelten Lasertrennverfahren wird Uran zunächst in einem Ofen bei, 2500 K, verdampft. Das im Dampf vorhandene atomare <sup>235</sup>U wird mit einem auf bestimmte Wellenlängen des <sup>235</sup>U-Spektrums abgestimmten Laserlichtbündel ins Kontinuum angeregt. Das <sup>235</sup>U gibt dabei ein Elektron ab und kann als Ion auf einem negativ vorgespannten metallischen Auffänger abgesaugt werden. Die [[Isotopieverschiebung]] zwischen <sup>235</sup>U und <sup>238</sup>U resultiert aus der unterschiedlichen Größe der beiden Kerne und beträgt etwa 0,005 nm bei einer Wellenlänge von 600 nm. Die Abstimmung der Laser muss daher sehr präzise und konstant sein.

Apparativ besteht das Verfahren aus dem Lasersystem und dem Separatorsystem. Das Lasersystem enthält die, auf die gewünschte Frequenz, abstimmbaren [[Farbstofflaser]], die mit [[Kupferdampflaser]]n gepumpt werden. Das Separatorsystem besteht aus dem Verdampferofen, in dem das metallische Uran in die Dampfphase überführt wird, und den Kollektoren, auf denen sich die positiv geladenen <sup>235</sup>U-Ionen niederschlagen.

Ein besonders kritischer Punkt ist die Dampfdichte in dem fächerförmigen Atomstrahl, der den Ofen verlässt. Die [[Anregungsenergie]] und auch die Ionenladung können nämlich leicht durch Stöße von einem Atom auf ein anderes übertragen werden, was den Trenneffekt beeinträchtigt. Die Urandampfdichte sollte daher einen Wert von etwa 10<sup>13</sup>/cm³ nicht überschreiten. Die Dichtebeschränkung aufgrund des Ladungsaustauschs kann man reduzieren, wenn man die Ionen mit einem starken elektrischen Feld aus der Wechselwirkungszone extrahiert. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich durch die thermische [[Ionisation]] von Uran im heißen Ofen. Falls nur ein Bruchteil von 0,1 % des <sup>238</sup>U ionisiert ist, kann das <sup>235</sup>U/<sup>238</sup>U-Verhältnis im Endprodukt den Wert 5 nicht überschreiten, selbst wenn man 70 % des <sup>235</sup>U ionisiert.

== Literatur ==
* Petr A. Bokhan, Vladimir V. Buchanov, Nikolai V. Fateev, Mikhail M. Kalugin, Mishik A. Kazaryan, Alexander M. Prokhorov, Dmitrij E. Zakrevskii: ''Laser Isotope Separation in Atomic Vapor''. [[Wiley-VCH]], Berlin 2006, ISBN 3-527-40621-2

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[[Kategorie:Trennverfahren]]
[[Kategorie:Laseranwendung]]
[[Kategorie:Kernbrennstofftechnik]]
[[Kategorie:Atomphysik]]
[[Kategorie:Abkürzung|AVLIS]]
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