Urânio-235 pode ser separado do Urânio-238 por efusão, envolvendo o composto UF
Assumindo uma mistura 50:50 no início, qual é a porcentagem de enriquecimento após: a) um único estágio de separação. b) após dois estágios de separação, c) após dez estágios de separação ?
Passo 1
O enunciado diz que temos uma mistura inicial de U
contendo
de
e
de
. Queremos saber a fração de
no produto (permeado) depois de
estágios de separação por efusão. O conteúdo principal aqui é a aplicação da Lei de Graham para efusão de gases isotópicos, que nos dá um fator de separação por estágio.
Passo 2
Para efusão, o fator de separação
entre o isótopo leve (
) e o pesado (
) é dado por
Passo 3
Definimos a razão isotópica no fluxo de alimentação como
onde
. A cada estágio de efusão, essa razão é multiplicada por
:
Em seguida, a fração molar de
após
estágios é
Como
(porque
), simplifica para
Passo 4
Aplicando para cada caso:
a)
:
b)
:
c)
:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)