Jaoston työyksikkö

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22.1.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Erottava työyksikkö ( SWU ) on isotooppien erottamiseen tarkoitettu työyksikkö . Tietyn seoksen isotooppikoostumuksen tiettyyn muutokseen tarvitaan sama määrä SWU:ta isotooppierotustekniikasta riippumatta . [1] [2]

SWU mittaa kustannuksia, jotka aiheutuvat aineiden, joiden isotooppikoostumus muuttuu, valmistukseen. [3] Erotustyöyksikkö luonnehtii hyvin myös isotooppierotuslaitteiston kykyä. [neljä]

Eri isotooppierotustekniikoiden todelliset resurssikustannukset voivat vaihdella suuresti. Esimerkiksi kaasudiffuusiotekniikka vaatii 2500 kWh sähköä erotusyksikköä kohden. Kaasusentrifugit käyttävät 50 kWh samaan työhön. [5] [6]

Laskenta

Töiden erottamisen SWU-kustannukset voidaan arvioida kaavalla: [2] [1]

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

Tässä:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ on erotuspotentiaalifunktio.
$\alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}$ on isotooppiseoksen rikastumisaste. Vastaavasti seoksille asennuksen sisääntulossa ( ) ja ulostulossa ( ja ). ja ovat isotooppien massat tietyssä seoksessa. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ , ja ovat seosten massat asennuksen sisääntulossa (indeksi 0) ja ulostulossa (indeksit 1 ja 2). $M_{1}$ $M_{2}$

Erotustyöllä on kaavan mukaan aineen määrän mitta. On sovittu, että 1 SWU = 1 kg, joten joskus laitteen erotusvoiman ominaisuus ilmoitetaan massayksiköissä. SWU:n yksikköä vastaavaa fyysistä massaa ei kuitenkaan ole.

Laskuesimerkki

Olkoon tarpeen saada M 1 = 1 kg rikastettua uraania. Uraanipitoisuus raaka-aineessa on α 0 = 0,71 %, rikastetussa uraanissa - α 1 = 90 %, jätteessä - α 2 = 0,2 %. Selvitä tarvittava raaka-aineiden massa M 0 , jätteen massa M 2 ja työmäärä SWU:n erottamiseen.

Raaka-aineiden massa M 0 ja jätteen massa M 2 saadaan lineaarisesta yhtälöjärjestelmästä

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

Saamme

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

Erotuspotentiaalitoiminnot:

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

Sitten on erotyö

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

Uraanin rikastus

Luonnonuraani sisältää 0,72 % 235 U :n isotoopista . Kun uraania rikastetaan 235 U:n isotoopilla , laitokseen syötetään luonnonuraania ja ulostulossa saadaan kaksi virtaa: rikastettu uraani ja köyhdytetty uraani (ns. kaatopaikat). Tyypilliset kustannukset 1 kg rikastetun uraanin saamiseksi: [2] [5]

Rikastukseen 3,6 % asti 0,2 % kaatopaikoilla tarvitaan 6,7 kg luonnonuraania ja 5,7 SWU.
Rikastukseen 3,6 % asti 0,3 % kaatopaikoilla tarvitaan 8,2 kg luonnonuraania ja 4,5 SWU.
Rikastukseen 90 % asti 0,2 % kaatopaikoilla tarvitaan 176 kg luonnonuraania ja 228 SWU.
Rikastukseen 90 % asti 0,3 % kaatopaikoilla tarvitaan 219 kg luonnonuraania ja 193 SWU.

Mitä vähemmän haluttua isotooppia menee kaatopaikalle, sitä vähemmän raaka-ainetta tarvitaan, mutta sitä suurempi on SWU:n hinta.

Online-laskimet

Online-laskimet ovat saatavilla uraanin rikastusprosessin kvantifiointiin. [7] [8]

Jakamisvoima

Erotustyöyksikkö luonnehtii hyvin isotooppierotuslaitteiston ominaisuuksia: tietty laite tekee saman isotooppierotustyön tietyssä ajassa. Näitä laitteiston ominaisuuksia kutsutaan erotustehoksi (erotuskapasiteetti). Ne mitataan johdetuina SWU/vuosi-yksiköinä, jotka kuvaavat erotustyön määrää, jonka laite pystyy tekemään vuodessa. [2] [1]

Koska erotustyön yksikkö on kilon mittainen, laitosten kapasiteetit ilmaistaan joskus massayksiköinä: kilogrammaa tai tonnia vuodessa.

Maailmanlaajuinen isotooppierotuskapasiteetti

Uraani-isotooppien erotuslaitoksen kapasiteetti on tuhansia SWU :ta vuodessa WNA Market Reportin mukaan .

Maa	Yritys, tehdas	2012	2013	2015	2018	2020
Venäjä	Rosatom	25 000	26 000	26578	28215	28663
Saksa, Hollanti, Englanti	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Ranska	Orano	2500	5500	7000	7500	7500
Kiina	CNNC	1500	2200	4220	6750	10700+
USA	URENCO	2000	3500	4700	?	4700
Pakistan, Brasilia, Iran, Intia, Argentiina		100	75	100	?	170
Japani	JNFL	150	75	75	?	75
USA	Käyttöoikeus : Paducah & Piketon	5000	0	0	0	0
	Kaikki yhteensä	49 000	51550	57073	61111	66700

SWU hinnat

1990- ja 2000-luvuilla, vuoteen 2006 asti, uraanin rikastuksen spot - hinnat vaihtelivat noin 100 USD /SWU. [9] Sitten hinta alkoi nousta ja saavutti 160 USD:n huippunsa vuoteen 2009 mennessä. Vuodesta 2011 lähtien hinta on laskenut vähitellen ja ylittänyt 40 dollarin rajan vuoteen 2018 mennessä.

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 Isotooppien erottelu
↑ 1 2 3 4 Arkistoitu kopio . Haettu 24. kesäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 19. kesäkuuta 2018. (määrätön)
↑ Yksikkö - työ - jako - Great Encyclopedia of Oil and Gas, artikkeli . Haettu 23. kesäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 26. lokakuuta 2014. (määrätön)
↑ URAANIN RIKASTAMISEN MARKKINAMAHDOLLISUUDET . Haettu 10. tammikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 10. tammikuuta 2014. (määrätön)
↑ 12 Uraanin rikastus | Uraanin rikastaminen . Arkistoitu alkuperäisestä 28. kesäkuuta 2013. (määrätön)
↑ Uraanin rikastaminen: Faktaa ydinaseiden leviämisestä ja atomienergiasta käytävään mielekkääseen keskusteluun Arkistoitu 21. tammikuuta 2022 Wayback Machinessa // IEER | Energia ja turvallisuus nro 31
↑ URENCO SWU -laskin . Haettu 22. tammikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 7. lokakuuta 2019. (määrätön)
↑ UxC-polttoainemäärän ja -kustannuslaskuri . Haettu 22. tammikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 16. joulukuuta 2019. (määrätön)
↑ Spot Ux SWU -hinta . Haettu 24. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 25. elokuuta 2018. (määrätön)

Linkit

Erottelevan työyksikön kuvaus // Nuclear Information Project, FAS
3.3 Rikastuslaitoksen erotuskapasiteetti // RADIOKEMIA (luentokurssi) - Moskovan valtionyliopisto, 2006