การศึกษาทางทฤษฎีและปฏิบัติในการแยกไอออนผสมของยูเรเนียมและทอเรียมโดยใช้เยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาแยกไอออนผสมของยูเรเนียมและทอเรียมออกจากกันด้วยเยื่อแผ่นเหลวที่พยุง ด้วยเส้นใยกลวง และมีการศึกษาทางทฤษฎีเกี่ยวกับการถ่ายเทมวลที่เกิดขึ้นภายในระบบเยื่อแผ่นเหลว ในการทดลองจะใช้ไอออนของยูเรเนียมผสมกับไอออนของทอเรียมในสารละลายกรดไนตริก ใช้ Tri-butylphosphate (TBP) เข้มข้น 5% โดยปริมาตรเป็นสารสกัดละลายน้ำมันก๊าด ส่วนสารละลาย นำกลับที่ใช้คือโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.5 โมลต่อลิตร จากการทดลองพบว่าสามารถแยก ยูเรเนียมออกจากทอเรียมได้สูงสุดถึง 75% ที่ความเข้มข้นของสารละลายป้อนเท่ากับ 300 ppm ใน ขณะที่ทอเรียมเกือบจะไม่ถูกสกัดเลย ตัวแปรที่ศึกษาคือความเข้มข้นของกรดไนตริกและความเข้มข้น ของไอออนของยูเรเนียมและทอเรียมในสารละลายป้อน ในส่วนของการคำนวณนั้นจะใช้ทฤษฎีการถ่าย เทมวลมหาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวล ของทางด้านสารละลายป้อน (k[subscript i] ) และภายใน เมมเบรน (k[subscript m] ) และพบว่ามีค่าเท่ากับ 5.32x10 ละ 7.44x10 [superscript -4]cm/s ตามลำดับ นั่นหมายถึงว่าขั้นตอนควบคุมการถ่ายเทมวลคือขั้นตอนการถ่ายเทไอออนเชิงซ้อนของยูเรเนียมใน เยื่อแผ่นเหลว อีกทั้งยังมีการใช้ทฤษฎีในการถ่ายเทมวลมาสร้างสมการทำนายผลการทดลอง โดยจะ ทำนายความเข้มข้นของยูเรเนียมในสารละลายป้อนเมื่อเวลาผ่านไปที่ความเข้มข้นของกรดไนตริก ค่าต่างๆ เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดลองพบว่าเมื่อความเข้มข้นของกรดไนตริกมีค่าเกิน 0.3 โมลต่อลิตรการใช้สมการทำนายผลการทดลองจะได้ผลเป็นที่น่าพอใจ