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<title>AVLIS</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">AVLIS</span></h1>

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<p><b>AVLIS</b> (<i><b>A</b>tomic <b>V</b>apour <b>L</b>aser <b>I</b>sotope <b>S</b>eparation</i>) ist ein Verfahren zur <a href="Isotopentrennung" title="Isotopentrennung">Isotopentrennung</a> mit <a href="Laser" title="Laser">Lasern</a>, bei dem Atome zunächst in die Dampfphase überführt werden. Sodann werden die Atome eines Isotopengemisches selektiv ionisiert. Nach der Ionisation eines Isotops (z. B. <sup>235</sup>U) kann es von den nicht ionisierten Atomen des anderen Isotops (z. B. <sup>238</sup>U) durch Beschleunigung in einem elektrischen Feld getrennt werden.

</p><p>Bei der Nutzung der <a href="Kernenergie" title="Kernenergie">Kernenergie</a> wird AVLIS insbesondere zur Anreicherung des thermisch spaltbaren <sup>235</sup>U-Isotops eingesetzt. Eine andere Laseranreicherungsmethode ist das molekulare Verfahren (siehe <a href="MLIS" title="MLIS">MLIS</a>). Beide Verfahren haben jedoch bislang keine großtechnische Bedeutung erlangt.

Das Verfahren wurde ursprünglich im <a href="Lawrence_Livermore_National_Laboratory" title="Lawrence Livermore National Laboratory">Lawrence Livermore National Laboratory</a> (USA) entwickelt. Eine ähnliche, in Frankreich entwickelte Variante trägt den Namen <b>SILVA</b> (Séparation Isotopique par Laser de la Vapeur Atomique d'Uranium).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Herausforderungen_bei_der_Anwendung">Herausforderungen bei der Anwendung</h2></div>

<p>Bei Atomen mit höheren <a href="Massenzahl" title="Massenzahl">Massenzahlen</a> führen Wechselwirkungen zwischen den <a href="Valenzelektron" title="Valenzelektron">Valenzelektronen</a> zu zahlreichen Aufspaltungen der Energieniveaus, wodurch das <a href="Termschema" title="Termschema">Termschema</a> sehr komplex wird. Uran besitzt sechs Valenzelektronen, sodass bis heute etwa 900 Niveaus identifiziert wurden.

</p><p>In Livermore wird Uran in einem Ofen auf etwa 2500 K verdampft. Das atomare <sup>235</sup>U im Dampf wird durch Laserlicht, welches speziell auf die Spektrallinien von <sup>235</sup>U abgestimmt ist, ins Kontinuum angeregt. Dabei gibt das <sup>235</sup>U ein Elektron ab und kann als Ion auf einem negativ vorgespannten metallischen Auffänger abgeschieden werden. Die <a href="Isotopieverschiebung" title="Isotopieverschiebung">Isotopieverschiebung</a> zwischen <sup>235</sup>U und <sup>238</sup>U beträgt etwa 0,005 nm bei einer Wellenlänge von 600 nm, weshalb die Laserfrequenz sehr präzise und konstant gehalten werden muss.

</p><p>Apparativ besteht das Verfahren aus einem Lasersystem und einem Separatorsystem. Das Lasersystem nutzt abstimmbare <a href="Farbstofflaser" title="Farbstofflaser">Farbstofflaser</a>, die mit <a href="Kupferdampflaser" title="Kupferdampflaser">Kupferdampflasern</a> gepumpt werden. Das Separatorsystem umfasst den Verdampferofen und die Kollektoren, auf denen sich die positiv geladenen <sup>235</sup>U-Ionen ablagern.

</p><p>Besonders kritisch ist die Kontrolle der Dampfdichte im fächerförmigen Atomstrahl, da Anregungsenergie und Ionenladung durch Zusammenstöße zwischen Atomen übertragen werden können, was den Trenneffekt reduziert. Die Urandampfdichte sollte daher etwa 10<sup>13</sup>/cm³ nicht überschreiten. Mit einem starken elektrischen Feld können die Ionen aus der Wechselwirkungszone extrahiert werden, um die Dichteeinschränkung zu verringern. Eine weitere Herausforderung ist die thermische <a href="Ionisation" title="Ionisation">Ionisation</a> von Uran im heißen Ofen: Ist nur ein Bruchteil von 0,1 % des <sup>238</sup>U ionisiert, kann das <sup>235</sup>U/<sup>238</sup>U-Verhältnis im Endprodukt den Faktor 5 nicht überschreiten, selbst wenn 70 % des <sup>235</sup>U ionisiert werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendbarkeit_auf_andere_Elemente">Anwendbarkeit auf andere Elemente</h2></div>

<p>Obwohl AVLIS primär für Uran entwickelt wurde, kann das Verfahren grundsätzlich auch für andere Elemente und deren Isotope angewendet werden, sofern folgende Bedingungen erfüllt sind:

</p>

<ul><li>Es müssen ausreichend große Isotopieverschiebungen in den Spektrallinien existieren, damit einzelne Isotope selektiv angeregt werden können.</li>

<li>Das Element muss in atomarer Form verdampft werden können, ohne dass unerwünschte chemische Reaktionen oder Zersetzung auftreten.</li>

<li>Die Laserfrequenzen müssen technisch realisierbar und präzise abstimmbar sein.</li></ul>

<p>AVLIS wurde in Experimenten auch bei <a href="Lithium" title="Lithium">Lithium</a>, <a href="Zink" title="Zink">Zink</a> und anderen leichten bis mittleren Elementen getestet. Die großtechnische Nutzung jenseits von Uran ist bisher jedoch selten, da die Verfahren komplex und teuer sind.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Petr A. Bokhan, Vladimir V. Buchanov, Nikolai V. Fateev, Mikhail M. Kalugin, Mishik A. Kazaryan, Alexander M. Prokhorov, Dmitrij E. Zakrevskii: <i>Laser Isotope Separation in Atomic Vapor</i>. <a href="Wiley-VCH" class="mw-redirect" title="Wiley-VCH">Wiley-VCH</a>, Berlin 2006, ISBN 3-527-40621-2</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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