Unitatea de lucru divizie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 ianuarie 2020; verificările necesită 3 modificări .

Unitatea de lucru separată (SWU ) este o unitate de lucru pentru separarea izotopilor . Pentru o anumită modificare a compoziției izotopice a unui anumit amestec, este necesară aceeași cantitate de SWU, indiferent de tehnologia de separare a izotopilor . [1] [2]

SWU măsoară costurile necesare pentru a produce substanțe cu o anumită modificare a compoziției izotopice. [3] Unitatea de lucru de separare caracterizează, de asemenea, bine capacitatea echipamentului de separare a izotopilor. [patru]

Pentru diferite tehnologii de separare a izotopilor, costurile reale ale resurselor pot varia foarte mult. De exemplu, tehnologia de difuzie a gazelor necesită 2500 kWh de energie electrică per unitate de separare. Centrifugele pe gaz folosesc 50 kWh pentru aceeași muncă. [5] [6]

Calcul

Este posibil să se estimeze costurile SWU pentru separarea muncii prin formula: [2] [1]

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

Aici:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ este funcția potențialului de separare.
$\alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}$ este gradul de îmbogățire al amestecului izotopic. În consecință, pentru amestecuri la intrarea în instalație ( ) și la ieșire ( și ). și sunt masele izotopilor dintr-un anumit amestec. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ , și sunt masele de amestecuri la intrarea în instalație (indice 0) și la ieșire (indici 1 și 2). $M_{1}$ $M_{2}$

Conform formulei, munca de separare are dimensiunea cantității de substanță. Se convine că 1 SWU = 1 kg, prin urmare, uneori, caracteristica puterii de separare a echipamentului este indicată în unități de masă. Cu toate acestea, nu există o masă fizică care să corespundă unei unități de SWU.

Exemplu de calcul

Să fie necesar să se obțină M 1 = 1 kg de uraniu îmbogățit. Conținutul de uraniu din materie primă este α 0 = 0,71%, în uraniu îmbogățit - α 1 = 90%, în deșeuri - α 2 = 0,2%. Aflați masa necesară de materii prime M 0 , masa deșeurilor M 2 și cantitatea de lucru pentru separarea SWU.

Masa materiilor prime M 0 si masa deseurilor M 2 se gasesc din sistemul de ecuatii liniare

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

Primim

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

Funcții potențiale de separare:

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

Atunci va fi munca de separare

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

Îmbogățirea uraniului

Uraniul natural conține 0,72% din izotopul 235 U. Când uraniul este îmbogățit în izotopul 235 U , uraniul natural este furnizat fabricii și se obțin două fluxuri la ieșire: uraniu îmbogățit și uraniu sărăcit (așa-numitele haldele). Costuri tipice pentru obținerea a 1 kg de uraniu îmbogățit: [2] [5]

Pentru îmbogățirea cu până la 3,6% cu haldele de 0,2% sunt necesare 6,7 kg de uraniu natural și 5,7 SWU.
Pentru îmbogățirea cu până la 3,6% cu haldele de 0,3% sunt necesare 8,2 kg de uraniu natural și 4,5 SWU.
Pentru îmbogățirea până la 90% cu haldele de 0,2% sunt necesare 176 kg de uraniu natural și 228 SWU.
Pentru îmbogățirea de până la 90% cu haldele de 0,3% sunt necesare 219 kg de uraniu natural și 193 SWU.

Cu cât izotopul dorit ajunge mai puțin la gunoi, cu atât este necesară mai puțină materie primă, dar cu atât costul SWU este mai mare.

Calculatoare online

Sunt disponibile calculatoare online pentru a cuantifica procesul de îmbogățire a uraniului. [7] [8]

Împărțirea puterii

Unitatea de lucru de separare caracterizează bine capacitățile echipamentelor de separare a izotopilor: echipamentele specifice efectuează aceeași muncă de separare a izotopilor într-un anumit timp. Aceste capacități ale echipamentului se numesc putere de separare (capacitate de separare). Acestea sunt măsurate în unități derivate de SWU/an, care caracterizează cantitatea de muncă de separare pe care echipamentul este capabil să o facă într-un an. [2] [1]

Întrucât unitatea de lucru de separare are dimensiunea unui kilogram, capacitățile plantelor sunt uneori exprimate în unități de masă: kilograme sau tone pe an.

Capacitate mondială de separare a izotopilor

Capacitatea instalației de separare a izotopilor de uraniu în mii de SWU pe an, conform WNA Market Report .

Țară	Companie, fabrică	2012	2013	2015	2018	2020
Rusia	Rosatom	25000	26000	26578	28215	28663
Germania, Olanda, Anglia	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Franţa	Orano	2500	5500	7000	7500	7500
China	CNNC	1500	2200	4220	6750	10700+
STATELE UNITE ALE AMERICII	URENCO	2000	3500	4700	?	4700
Pakistan, Brazilia, Iran, India, Argentina		100	75	100	?	170
Japonia	JNFL	150	75	75	?	75
STATELE UNITE ALE AMERICII	USEC : Paducah & Piketon	5000	0	0	0	0
	Total	49000	51550	57073	61111	66700

Prețuri SWU

În anii 1990 și 2000, până în 2006, prețurile spot au fluctuat în jurul a 100 USD per SWU pentru îmbogățirea uraniului. [9] Apoi prețul a început să crească și până în 2009 a atins un vârf de 160 USD. Din 2011, prețul a scăzut treptat, depășind marca de 40 USD până în 2018.

Note

↑ 1 2 3 Separarea izotopilor
↑ 1 2 3 4 Copie arhivată . Consultat la 24 iunie 2013. Arhivat din original pe 19 iunie 2018. (nedefinit)
↑ Unit - work - division - Great Encyclopedia of Oil and Gas, articol . Preluat la 23 iunie 2013. Arhivat din original la 26 octombrie 2014. (nedefinit)
↑ OPORTUNITĂȚI DE PIAȚĂ PENTRU ÎMBĂGĂTIREA URANIULUI . Consultat la 10 ianuarie 2014. Arhivat din original pe 10 ianuarie 2014. (nedefinit)
↑ 12 Îmbogățirea uraniului | Îmbogățirea uraniului . Arhivat din original pe 28 iunie 2013. (nedefinit)
↑ Îmbogățirea uraniului: fapte pentru o discuție semnificativă despre proliferarea nucleară și energia atomică Arhivat 21 ianuarie 2022 la Wayback Machine // IEER | Energie și Securitate Nr. 31
↑ Calculatorul URENCO SWU . Preluat la 22 ianuarie 2020. Arhivat din original la 7 octombrie 2019. (nedefinit)
↑ Calculator cantități și costuri de combustibil UxC . Preluat la 22 ianuarie 2020. Arhivat din original la 16 decembrie 2019. (nedefinit)
↑ Spot Ux SWU Price . Preluat la 24 august 2018. Arhivat din original la 25 august 2018. (nedefinit)

Link -uri

Descrierea unității de lucru separată // Proiectul de informații nucleare, FAS
3.3 Capacitatea de separare a instalației de îmbogățire // RADIOCHIMIE (curs lecturi) - Universitatea de Stat din Moscova, 2006