MLIS

MLIS bedeutet "Molecular Laser Isotope Separation" und ist ein Verfahren zur Isotopentrennung mit Lasern, bei dem die Isotope in molekularer Form vorliegen und durch das Laserlicht selektiv dissoziiert werden. In der Kerntechnik dient das Verfahren zur Anreicherung von thermisch spaltbaren U-235-Isotopen. Eine andere Art der Laseranreicherung ist das atomare Verfahren (siehe AVLIS).

Für die Trennung von Uranisotopen mit Hilfe des molekularen Laserverfahrens geht man von der gasförmigen Verbindung Uranhexafluorid (UF₆) aus. Ebenso wie beim atomaren Verfahren nutzt man die Isotopieverschiebung, d.h. den Umstand, dass auch im Termschema der Molekülschwingungen sich die Energieniveaus der verschiedenen Isotope geringfügig unterscheiden. Durch Bestrahlung mit Laserlicht kann man erreichen, dass bestimmte Niveaus selektiv angeregt werden und dadurch nur die Moleküle dieses Isotops dissoziiert, d.h. in zwei Bruchstücke aufgetrennt werden.

Die selektive Anregung wäre relativ unkritisch, wenn sich die UF₆-Moleküle alle im jeweiligen Grundzustand befänden. Leider ist dieser Grundzustand bei Raumtemperatur auf Grund der Boltzmannverteilung nur zu etwa 1% besetzt. Das beobachtete Absorptionsspektrum entspricht demzufolge einer Mischung von Übergängen zwischen verschiedenen angeregten Schwingungs- und Rotationsniveaus, wobei sich die Linien der verschiedenen Isotope überlagern. Die Breite der Absorptionsbande ist daher wesentlich größer als die Isotopieverschiebung, was die Selektivität erheblich reduziert. Man muss daher zu tieferen Temperaturen übergehen. Bei 55 K (ca. minus 220 °C) erreicht die Besetzung des Grundzustands einen Wert von etwa 90%.

Bestrahlungstechnisch geht man in zwei Stufen vor. Das UF₆-Gas wird mit einem Infrarot-Laser zunächst selektiv angeregt und dann mit einem UV-Laser in UF₅ und Fluor dissoziiert.