Osztály munkaegység

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. január 22-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

A szeparatív munkaegység ( SWU ) az izotópok szétválasztására szolgáló munkaegység . Egy adott keverék izotóp-összetételének bizonyos változásához ugyanannyi SWU szükséges, függetlenül az izotópleválasztási technológiától . [1] [2]

Az SWU az adott izotóp-összetétel változású anyagok előállításához szükséges költségeket méri. [3] Az elválasztó munkaegység jól jellemzi az izotópleválasztó berendezések képességét is. [négy]

A különböző izotópszétválasztási technológiák esetében a valós erőforrásköltségek nagymértékben változhatnak. Például a gázdiffúziós technológia 2500 kWh villamos energiát igényel elválasztó egységenként. A gázcentrifugák 50 kWh-t használnak ugyanarra a munkára. [5] [6]

Számítás

A munka szétválasztásának SWU költségei a következő képlettel becsülhetők meg: [2] [1]

$EPP=M_{1}\cdot V(\alpha _{1})+M_{2}\cdot V(\alpha _{2})-M_{0}\cdot V(\alpha _{0 })$

Itt:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ az elválasztási potenciál függvény.
$\alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}$ az izotópos keverék dúsítási foka. Ennek megfelelően a berendezés bemeneténél ( ) és a kimenetnél ( és ) lévő keverékekre. és az izotópok tömegei egy adott keverékben. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ , és a keverékek tömege a berendezés bemeneténél (0. index) és a kimenetnél (1. és 2. index). $M_{1}$ $M_{2}$

A képlet szerint az elválasztási munkának megvan az anyagmennyiség dimenziója. Egyetértés van abban, hogy 1 SWU = 1 kg, ezért néha a berendezés elválasztási teljesítményének jellemzőit tömegegységben adják meg. Azonban nincs egy SWU egységnek megfelelő fizikai tömeg.

Számítási példa

Legyen szükséges, hogy M 1 = 1 kg dúsított uránt kapjunk. A nyersanyag urántartalma α 0 = 0,71%, a dúsított uránban - α 1 = 90%, a hulladékban - α 2 = 0,2%. Határozza meg az M 0 nyersanyagok szükséges tömegét , az M 2 hulladék tömegét és az SWU szétválasztásához szükséges munka mennyiségét.

Az M 0 nyersanyag tömegét és az M 2 hulladék tömegét a lineáris egyenletrendszerből találjuk meg

$M_{0}\alpha _{0}-M_{2}\alpha _{2}=M_{1}\alpha _{1};$
$M_{0}(1-\alpha _{0})-M_{2}(1-\alpha _{2})=M_{1}(1-\alpha _{1}).$

Kapunk

$M_{0}=176{,}078;M_{2}=175{,}078.$

Elválasztási potenciál funkciók:

$V(\alpha _{0})=(1-2\cdot 0{,}0071)\cdot \ln {{1-0{,}0071} \over 0{,}0071}=4{ ,}870;$
$V(\alpha _{1})=(1-2\cdot 0{,}9)\cdot \ln {{1-0{,}9} \over 0{,}9}=1{ ,}758;$
$V(\alpha _{2})=(1-2\cdot 0{,}002)\cdot \ln {{1-0{,}002} \over 0{,}002}=6{ ,}188.$

Akkor lesz az elválasztási munka

$EPP=1\cdot 1{,}758+175{,}078\cdot 6{,}188-176{,}078\cdot 4{,}870=227{,}532.$

Urándúsítás

A természetes urán a 235 U izotóp 0,72%-át tartalmazza . Amikor az uránt 235 U izotóppal dúsítják , természetes uránt juttatnak az üzembe, és a kimeneten két áramot nyernek: dúsított uránt és szegényített uránt (az úgynevezett lerakóhelyeket). 1 kg dúsított urán előállításának tipikus költségei: [2] [5]

A 3,6%-os dúsításhoz 0,2%-os lerakással 6,7 kg természetes uránra és 5,7 SWU-ra van szükség.
A 3,6%-os dúsításhoz 0,3%-os lerakással 8,2 kg természetes uránra és 4,5 SWU-ra van szükség.
A 90%-os dúsításhoz 0,2%-os lerakással 176 kg természetes uránra és 228 SWU-ra van szükség.
A 90%-os dúsításhoz 0,3%-os lerakással 219 kg természetes uránra és 193 SWU-ra van szükség.

Minél kevesebb a kívánt izotóp a lerakóba, annál kevesebb alapanyagra van szükség, de annál nagyobb az SWU költsége.

Online számológépek

Online számológépek állnak rendelkezésre az urándúsítási folyamat számszerűsítésére. [7] [8]

Osztóerő

Az elválasztási munkaegység jól jellemzi az izotópleválasztó berendezések képességeit: meghatározott berendezések meghatározott idő alatt ugyanazt az izotópleválasztási munkát végzik el. A berendezés ezen képességeit leválasztó teljesítménynek (leválasztó kapacitásnak) nevezzük. Ezeket származtatott SWU/év egységekben mérik, amelyek azt a leválasztási munka mennyiségét jellemzik, amelyet a berendezés egy évben képes elvégezni. [2] [1]

Mivel az elválasztási munka mértékegysége kilogramm, az üzemek kapacitását néha tömegegységben fejezik ki: kilogrammban vagy tonnában évente.

Világszerte elérhető izotópleválasztó képesség

Az uránizotóp-leválasztó üzem kapacitása több ezer SWU -ban évente a WNA piaci jelentése szerint .

Ország	Cég, gyár	2012	2013	2015	2018	2020
Oroszország	Rosatom	25000	26000	26578	28215	28663
Németország, Hollandia, Anglia	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Franciaország	Orano	2500	5500	7000	7500	7500
Kína	CNNC	1500	2200	4220	6750	10700+
USA	URENCO	2000	3500	4700	?	4700
Pakisztán, Brazília, Irán, India, Argentína		100	75	100	?	170
Japán	JNFL	150	75	75	?	75
USA	USEC : Paducah & Piketon	5000	0	0	0	0
	Teljes	49000	51550	57073	61111	66700

SWU árak

Az 1990-es és 2000-es években, egészen 2006-ig, az azonnali árak SWU-nként 100 USD körül ingadoztak az urándúsítás esetében. [9] Ezután az ár emelkedni kezdett, és 2009-re elérte a 160 USD-s csúcsot. 2011 óta az árfolyam fokozatosan esik, 2018-ra áttörve a 40 USD-t.

Jegyzetek

↑ 1 2 3 Izotópok szétválasztása
↑ 1 2 3 4 Archív másolat . Letöltve: 2013. június 24. Az eredetiből archiválva : 2018. június 19. (határozatlan)
↑ Egység - munka - részleg - Great Encyclopedia of Oil and Gas, cikk . Letöltve: 2013. június 23. Az eredetiből archiválva : 2014. október 26.. (határozatlan)
↑ AZ URÁNDÚSÍTÁS PIACI LEHETŐSÉGEI . Letöltve: 2014. január 10. Az eredetiből archiválva : 2014. január 10.. (határozatlan)
↑ 12 Urándúsítás | Urándúsítás . Archiválva az eredetiből 2013. június 28-án. (határozatlan)
↑ Urándúsítás: Tények a nukleáris proliferációról és az atomenergiáról szóló értelmes vitához Archiválva : 2022. január 21. a Wayback Machine -nél // IEER | Energia és biztonság 31. sz
↑ URENCO SWU számológép . Letöltve: 2020. január 22. Az eredetiből archiválva : 2019. október 7.. (határozatlan)
↑ UxC üzemanyag-mennyiség és költség kalkulátor . Letöltve: 2020. január 22. Az eredetiből archiválva : 2019. december 16. (határozatlan)
↑ Spot Ux SWU ár . Letöltve: 2018. augusztus 24. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 25. (határozatlan)

Linkek

A szeparatív munkaegység leírása // Nukleáris Információs Projekt, FAS
3.3 A dúsító üzem leválasztási kapacitása // RÁDIOKÉMIA (előadás) - Moszkvai Állami Egyetem, 2006