Magnetically Activated and Guided Isotope Separation

این پایان نامه یک آزمایش اثبات اصل را توصیف می کند که تکنیکی برای غنی سازی ایزوتوپ پایدار به نام جداسازی ایزوتوپ فعال و هدایت شده مغناطیسی (MAGIS) را نشان می دهد. در طول قرن گذشته، بسیاری از ایزوتوپ‌های غنی‌شده، عمدتاً به لطف جداکننده‌های الکترومغناطیسی به نام کالوترون، در دسترس قرار گرفته‌اند. به دلیل هزینه های قابل توجه تعمیر و نگهداری و عملیات، ایالات متحده آخرین کالوترون خود را در سال 1998 از رده خارج کرد که منجر به تقاضا برای روش های جایگزین جداسازی ایزوتوپ شد. کار ارائه شده در اینجا نویدی را برای MAGIS به عنوان یک جایگزین مناسب برای کالوترون ها پیشنهاد می کند.

تکنیک MAGIS پمپاژ نوری را با یک گرادیان میدان مغناطیسی مقیاس پذیر ترکیب می کند تا اتم های یک ایزوتوپ خاص در یک پرتو اتمی را غنی کند. نویسنده با مقایسه این کار با کالوترون با استفاده از لیتیوم به عنوان یک مورد آزمایشی، غنی‌سازی قابل مقایسه را به شیوه‌ای نشان داد که باید در مقیاس تولید مقادیر مشابه باشد، در حالی که نیاز به ورودی انرژی بسیار کمتری داشت.

This thesis describes a proof-of-principle experiment demonstrating a technique for stable isotope enrichment called Magnetically Activated and Guided Isotope Separation (MAGIS). Over the past century many enriched isotopes have become available, thanks largely to electromagnetic separators called calutrons. Due to substantial maintenance and operating costs, the United States decommissioned the last of its calutrons in 1998, leading to demand for alternative methods of isotope separation. The work presented here suggests the promise for MAGIS as a viable alternative to the calutrons.

The MAGIS technique combines optical pumping with a scalable magnetic field gradient to enrich atoms of a specific isotope in an atomic beam. Benchmarking this work against the calutron using lithium as a test case, the author demonstrated comparable enrichment in a manner that should scale to the production of similar quantities, while requiring vastly less energy input.