Обогащение урана

Обогащение уранаОбогащение урана


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ:ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

Степень обогащения – Степень обогащения – αα = М = М235235/(M/(M238238+ M+ M235235))

(Степень обогащения природного урана (Степень обогащения природного урана ααff = 0,0071) = 0,0071)

Масса исходного урана – ММасса исходного урана – Мff

Масса обогащенного урана – ММасса обогащенного урана – Мpp

Масса отходов – ММасса отходов – Мtt

Коэффициент обогащения за один цикл - ККоэффициент обогащения за один цикл - К

К = (К = (ααpp/1- /1- ααpp)/()/(ααtt/1- /1- ααtt))

Баланс массы:Баланс массы:

ММf f = M= Mp p + M+ Mtt (1)(1)

ααffMMff = = ααppMMpp + + ααttMMtt (2)(2)


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Единица разделительной работы (Единица разделительной работы (SWU)SWU)::

V(V(αα) = (1 - 2 ) = (1 - 2 αα) ln ((1 – ) ln ((1 – αα)/ )/ αα)) (3)(3)

SWU = MSWU = Mpp V( V(ααpp) + M) + Mtt V( V(ααtt) + M) + Mff V( V(ααff) [k) [kгг]] (4)(4)

Оценка необходимого количества исходного количества урана Оценка необходимого количества исходного количества урана ии

количества единиц разделительной работыколичества единиц разделительной работы..С помощью уравнений (1) и (2) получаем:С помощью уравнений (1) и (2) получаем:

MMff = ( = (ααpp – – ααtt)/()/(ααff – – ααtt) M) Mpp ; ; учтем также учтем также,, что что MMp235p235 = = ααppMMpp

Тогда Тогда M Mff = ( = (ααpp – – ααtt)/()/(ααff – – ααtt) M) Mp235p235/ / ααpp

Для случая высокого обогащения Для случая высокого обогащения ααpp >> >> ααt t , , ααpp – – ααtt ≈ ≈ ααpp и,и,

следовательно следовательно MMff = 1/( = 1/(ααff – – ααtt) M) Mp235p235 . . Если Если ααff = 0,0071 = 0,0071 и и ααtt = = 0,0020,002

MMff ~ 200 M ~ 200 Mp235p235


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)(ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Оценка количества Оценка количества SWU,SWU, необходимого для производства 1 кг необходимого для производства 1 кгурана с 90% обогащением.урана с 90% обогащением. Полагаем, что Полагаем, что ααtt = 0,002. = 0,002.

MMpp = 1 = 1 кг, кг, MMf f = 180 = 180 кг, кг, MMtt = 179 = 179кг .кг .

VVtt(0,002) = (1- 0,004) ln ((1-0,002)/0,002) ≈ 6,2(0,002) = (1- 0,004) ln ((1-0,002)/0,002) ≈ 6,2VVff(0,007) = (1- 0,014) ln ((1-0,007)/0,007) ≈ 4,88(0,007) = (1- 0,014) ln ((1-0,007)/0,007) ≈ 4,88VVpp(0,9) = (1- 1,8) ln ((1-0,9)/0,9) ≈ 0,42(0,9) = (1- 1,8) ln ((1-0,9)/0,9) ≈ 0,42

Получаем, что необходимое количество Получаем, что необходимое количество SWUSWU = 230 кг = 230 кг

Для создания одного заряда необходимо затратитьДля создания одного заряда необходимо затратить1000 – 1200 SWU1000 – 1200 SWU


МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВМЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ

-- Электромагнитный Электромагнитный

-- ДиффузионныйДиффузионный

-- ЦентрифужныйЦентрифужный

-- ЛазерныйЛазерный

-- ГазодинамическийГазодинамический


ДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОД ДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯОБОГАЩЕНИЯ

- диаметр пор - диаметр пор ~~ 100-400 100-400 ǺǺ

- рабочее вещество – - рабочее вещество – UFUF66

- - обогащение за проход – обогащение за проход – 1,00431,0043- рабочее давление - рабочее давление ~~ 300 тор300 тор- рабочая температура - рабочая температура ~~ 40 40 ооСС- удельное энергопотребление- удельное энергопотребление

~~ 2500 КВтчас2500 КВтчас/SWU/SWU - - кол-во обогатительных каскадов,кол-во обогатительных каскадов,необходимое для получения 90%необходимое для получения 90%

обогащения обогащения ~~ 30003000

Принципиальная схема диффузионногометода обогащения


ДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОДДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ (ОБОГАЩЕНИЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)ПРОДОЛЖЕНИЕ)


МЕТОД ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГМЕТОД ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ

- скорость вращения - скорость вращения ~~ 2000 об2000 об//сексек- высота - высота ~~ 150 - 250 см 150 - 250 см

- радиус - радиус ~~ 40 см 40 см

- обогащение за проход - обогащение за проход ~~ 1,3 – 1,6 1,3 – 1,6

- удельное энергопотребление- удельное энергопотребление

~~ 200 200 KKВтчасВтчас/SWU/SWU

- - средний проток средний проток ~~ 0,02 г 0,02 г U/U/сексек

- разделительная мощность- разделительная мощность

5 – 100 кг 5 – 100 кг SWU/SWU/годгод


Лазерный метод разделения Лазерный метод разделения изотоповизотопов


ЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮ УРАНАЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮ УРАНА

СШАСШАГородГород Тип, мощность (кг Тип, мощность (кг SWU)SWU)

Oak RidgeOak Ridge ( (TennesseTennesse) ) (остановлен)(остановлен)

PaducashPaducash ( (KentukiKentuki) )

PortsmouthPortsmouth ( (OhioOhio) ) (остановлен)(остановлен)

((в стадии в стадии стр-ва)стр-ва)

диф., диф., 6,4 106,4 1066

диф., 11,3 10диф., 11,3 1066

диф., 7,3 10диф., 7,3 1066

центр., 3 10центр., 3 1066


ЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮУРАНА УРАНА (ПРОДОЛЖЕНИЕ)(ПРОДОЛЖЕНИЕ)

РФРФ

ГородГород Тип, мощность (кг Тип, мощность (кг SWU)SWU)

УЭМК, НовоуральскУЭМК, Новоуральск

ЭХЗ, ЗеленогорскЭХЗ, Зеленогорск

СХК, СеверскСХК, Северск

ЭХК, АнгарскЭХК, Ангарск

центр., 6 10центр., 6 1066

центр., 4 10центр., 4 1066

центр., 2 10центр., 2 1066

центр., 4 10центр., 4 1066


ЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮЗАВОДЫ ПО ОБОГАЩЕНИЮ

УРАНА УРАНА (ПРОДОЛЖЕНИЕ(ПРОДОЛЖЕНИЕ))

Европа, Азия и Латинская АмерикаЕвропа, Азия и Латинская Америка

Город, странаГород, страна Тип, мощность (Тип, мощность (SWUSWU))

Tricastin, FranceTricastin, France

France, plannedFrance, planned

Capehurst, UKCapehurst, UK

Gronau, GermanyGronau, Germany

Almelo, NetherlandsAlmelo, Netherlands

Lanchow, ChinaLanchow, China

Ningyo-Toge, JapanNingyo-Toge, Japan

PakistanPakistan

IndiaIndia

BrazilBrazil

ArgentinaArgentina

диффдифф, , 11 1011 1066

центр., 7,5 10центр., 7,5 1066

центр., 2,3 10центр., 2,3 1066

центр., 1,8 10центр., 1,8 1066

центр., 2,2 10центр., 2,2 1066

центр., 1 10центр., 1 1066

центр., 1 10центр., 1 1066

центр., 15 10центр., 15 1033

центр., 3 10центр., 3 1033

центр., 5 10центр., 5 1033

дифф., 20 10дифф., 20 1033

Обогащение урана

Documents