氣體離心機

氣體離心法的原理是利用同位素之間的質量差，在強大的離心力場中將其分離。由於同位素之間的質量差是由中子數量不同造成的，一箇中子相對質量僅有1.008。要將分子質量差微小的同位素分離，氣體離心機必須高速旋轉，才能為需要分離的同位素提供強大的離心力場。一般氣體離心機轉速達到60000rpm以上，對離心機材料的比強度（材料抗拉強度除以材料密度）要求極高，比如高強鋁合金、馬氏體鋼、玻璃纖維複合材料和碳纖維複合材料等。

雖然氣體離心法分離係數相比氣體擴散法提高了100倍，能耗比也大幅降低，但單台離心機分離係數還是很小，分離功率只有幾公斤到幾十公斤分離功。因此，要獲得一定數量、一定丰度的（鈾）同位素產品，一般需要成千上萬台離心機通過級聯方式長期穩定運行才能生產出來。所以，對離心機來説，需要在高轉速下長期穩定運行，就需要離心機具有很高的可靠性和很長的使用壽命。

分離功率是衡量一個分離裝置分離能力的技術指標，表示該分離裝置單位時間內所能提供的分離功；而分離功是表示分離裝置對於它所處理的物質所做的“功”，也就是説，分離裝置將某元素同位素中被分離同位素的丰度從一個水平提高到某一水平所產生的“價值”增量，這個“價值”增量由分離裝置輸出流（精料和貧料）的總價值減去輸入流（供料）的總價值。分離裝置包括分離單元、分離級聯和分離工廠。

分離係數、濃縮係數、貧化係數: 某元素同位素經過分離單元分離，有三股流流經該分離單元，供料、精料和貧料，每股流中某一被分離同位素丰度各不相同。在精料中，被分離同位素丰度與供料中的該同位素丰度的數值比，稱為濃縮係數；同樣，在貧料中，被分離同位素丰度與供料中的該同位素丰度的數值比，稱為貧化係數。由於被分離同位素經過分離單元分離後，提高了它的相對丰度（被分離同位素相對該元素的其他同位素的丰度），因此，濃縮係數大於一，將濃縮係數減去一，就是分離單元的分離係數。

能夠完成一級分離過程的單個分離裝置稱為分離單元，它是同位素分離工廠中最小單位，如一台氣體擴散機，一台氣體離心機，一套激光分離裝置。

有些同位素在天然元素中含量很低，如鈾-235僅佔鈾元素總量中的0.711%，因此，在某些分離單元分離係數較小的分離方法中，要得到一定丰度的同位素產品，就要通過一定的連接方式將很多分離單元連接起來，使得同位素丰度不斷提高，這種連接方式，稱為級聯。

直角級聯:

直角級聯也稱為矩形級聯或者方形級聯，它的每一級的質量流量都相同。直角級聯有對稱的和非對稱級聯之分，但一般都採用對稱直角級聯。在氣體擴散級聯中的各級都由相同數量的分離單元組成時，直角級聯是逆流再循環級聯中最簡單、最實用的級聯形式。

理想級聯:

在級聯的每一級入口處，有多股流分匯聚於此，如果匯合的各股流分中被分離同位素的丰度相同，而且等於該級要求達到的被分離同位素丰度，也就是説，在各級入口處沒有不同丰度的物料相混合，這樣就避免了丰度混合造成能量無謂的消耗，這樣的級聯就是理想級聯。

理想級聯各級流量不同，供料點處最大，向精料及貧料端逐漸減小，是一個錐形級聯，也稱為變寬度級聯。

在分離工廠中，理想級聯要進行最佳化設計，設計計算出各級流量來確定各級分離單元數量（機器台數），但單元數量（機器台數）可能不是整數，所以，實際理想級聯要經過“圓整”處理，使得各級分離單元數量（機器台數）為整數。