WikiSort.ru - Не сортированное

Единица работы разделения (ЕРР, англ. Separative work unit, SWU) — единица работы по разделению изотопов. Для определенного изменения изотопного состава определенной смеси требуется одинаковое количество ЕРР, независимо от технологии разделения изотопов.^[1][2]

В ЕРР измеряют необходимые затраты для получения веществ с заданным изменением изотопного состава.^[3] Единица работы разделения также хорошо характеризует возможности оборудования по разделению изотопов.^[4]

Для разных технологий разделения изотопов реальные затраты ресурсов могут сильно отличаться. Например, газодиффузионная технология требует 2500 кВт*ч электроэнергии на единицу разделения. Газовые центрифуги тратят 50 кВт*ч на ту же работу.^[5][6]

Расчет

Оценить затраты ЕРР на разделительную работу можно по формуле:^[2][1]

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

Здесь:

• ${\displaystyle V(\alpha )=(1-2\alpha )*\ln {{1-\alpha } \over \alpha }}$  — функция потенциала разделения.

• ${\displaystyle \alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}}$  — степень обогащения изотопной смеси. Соответственно, для смесей на входе установки (${\displaystyle \alpha _{0}}$ ) и на выходе (${\displaystyle \alpha _{1}}$ и ${\displaystyle \alpha _{2}}$ ). ${\displaystyle M^{235}}$ и ${\displaystyle M^{238}}$  — массы изотопов в составе конкретной смеси.

• ${\displaystyle M_{0}}$ , ${\displaystyle M_{1}}$ и ${\displaystyle M_{2}}$  — массы смесей на входе установки (индекс 0) и на выходе (индексы 1 и 2).

Согласно формуле, работа разделения имеет размерность количества вещества. Принято соглашение что 1 ЕРР = 1 кг, поэтому иногда характеристика разделительной мощности оборудования указывается в единицах массы. Тем не менее, нет никакой физической массы, соответствующей единице ЕРР.

Обогащение урана

В природном уране содержится 0,72 % изотопа ²³⁵U. При обогащении урана по изотопу ²³⁵U на завод поступает природный уран, а на выходе получают два потока: обогащенный уран и обедненный уран (т. н. отвалы). Типовые затраты на получение 1 кг обогащенного урана:^[2][5]

• Для обогащения до 3,6 % с отвалами 0,2 % требуется 6,7 кг природного урана и 5,7 ЕРР.
• Для обогащения до 3,6 % с отвалами 0,3 % требуется 8,2 кг природного урана и 4,5 ЕРР.
• Для обогащения до 90 % с отвалами 0,2 % требуется 176 кг природного урана и 228 ЕРР.
• Для обогащения до 90 % с отвалами 0,3 % требуется 219 кг природного урана и 193 ЕРР.

Чем меньше нужного изотопа уходит в отвал, тем меньше требуется исходного сырья, но тем больше затраты ЕРР.

Разделительная мощность

Единица работы разделения хорошо характеризует возможности оборудования по разделению изотопов: конкретное оборудование за определенное время совершает одну и ту же работу по разделению изотопов. Эти возможности оборудования называют разделительной мощностью (разделительной способностью). Их измеряют в производных единицах ЕРР/год, которые характеризуют количество работы разделения, которое оборудование способно совершить за год.^[2][1]

Поскольку единица работы разделения имеет размерность килограмм, то и мощности заводов иногда выражают в единицах массы: килограммах или тоннах за год.

Примечания

Ссылки

• Description of Separative Work Unit // Nuclear Information Project, FAS
• 3.3 Разделительная способность обогатительного завода // РАДИОХИМИЯ (Курс лекций) — МГУ, 2006