אפוזיה

'''אֵפוּזְיָה''' ('''הפּעה''') היא מקרה מיוחד של פעפוע שבו מולקולות של נוזל או גז עוברות דרך חריר זעיר ללא היווצרות שטף. תופעה זו מאפשרת העדפת מעבר של חלקיקים קלים יותר ולכן משמשת בהעשרת אורניום. אפוזיה קורית כשהחריר קטן יחסית למהלך החופשי הממוצע, המרחק בין התנגשות אחת של מולקולה לזו שבאה לאחריה.

כשגודל החריר קטן מדי, הסיכוי שמולקולה תעבור דרכו פרופורציונלי למהירות הממוצעת שלה. מהירות ממוצעת זו תלויה במסה: מולקולות קלות נעות מהר יותר. לכן הזרם שעובר דרך המחיצה יהיה עשיר יחסית במולקולות קלות. היחס בין ריכוזי המולקולה הקלה (L) והכבדה (H) ביציאה לעומת הפנים ניתן על ידי חוק גרהם: α = (L/H) = √(m_H / m_L).

הסבר פיזיקלי קצר: לפי חלוקת האנרגיה השווה, האנרגיה הקינטית הממוצעת שווה לכל המולקולות. מכאן שהמהירות ה-RMS של מולקולה תלויה בהפוך של שורש המסה שלה, כלומר v_rms ~ 1/√m.

באמצעות אפוזיה מבצעים דיפוזיה גזית להפרדת איזוטופים של אורניום. בתחילת השימוש, בפרויקט מנהטן, המרת האורניום למצב גזי נעשתה על ידי יצירת אורניום שש פלואורי (UF6). עבור UF6 הערך של α קטן מאוד, בערך 1.0043, ולכן כל שלב מעשיר רק במעט.

כדי להשיג העשרה משמעותית בונים קסקדה של מכלים עם מחיצה מחוררת. כל דיפוזר מעשיר קצת את הזרם, שולח את החומר המועשר קדימה ומחזיר את השאר אחורה. התהליך איטי ודורש דחיסה וקירור של הגז, לכן צורך אנרגיה רבה.

באמצעות דיפוזיה גזית הושגה העשרה תעשייתית כבר במנהטן. היא הייתה השיטה השנייה בחשיבותה אז, ובהמשך הפכה לשיטת ההעשרה העיקרית בארצות הברית. עד היום בארצות הברית ובצרפת זו שיטת העשרת אורניום מרכזית, בעוד שמדינות אחרות עברו לשיטת הצנטריפוגה הגזית.

'''אֵפוּזְיָה''' ('''הפּעה''') היא מצב שבו מולקולות עוברות דרך חור מאוד קטן. אין זרם של חומר, רק מעבר בודד של חלקיקים. זה קורה כשהחור קטן יותר מהמרחק שהמולקולה עוברת בין התנגשות לבין התנגשות. המרחק הזה נקרא מהלך חופשי ממוצע.

מולקולות קלות נעות מהר יותר ממולקולות כבדות. לכן המולקולות הקלות יוכלו לעבור דרך החרירים יותר בקלות. חוק גרהם אומר שהיחס בין הקלות והכבדות ביציאה תלוי בשורש של המסות שלהן. זה מסביר למה יש הפרדה קלה בין סוגי חלקיקים.

אפוזיה שימשה להפרדת איזוטופים של אורניום במפעלים גדולים. קודם המרת האורניום לגז שנקרא אורניום שש פלואורי. בגלל שההפרדה בכל שלב קטנה מאוד, משתמשים בהרבה מכלים שמחוברים זה לזה. כל מכל מעשיר קצת ושולח את החלק המועשר הלאה. השיטה איטית ובזבזנית באנרגיה. היא שומשה במלחמת העולם השנייה והייתה שיטה חשובה בארצות הברית ובצרפת זמן רב. מדינות אחרות עברו לשיטה אחרת שנקראת צנטריפוגה.