Interested Article - Единица работы разделения

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 .

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

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.

Расчет

Оценить затраты ЕРР на разделительную работу можно по формуле:

Здесь:

  • — функция потенциала разделения.
  • — степень обогащения изотопной смеси. Соответственно, для смесей на входе установки ( ) и на выходе ( и ). и — массы изотопов в составе конкретной смеси.
  • , и — 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.

Пример расчёта

Пусть необходимо получить M 1 = 1 кг обогащённого урана. Содержание урана в исходном сырье составляет α 0 = 0,71%, в обогащённом уране — α 1 = 90%, в отходах — α 2 = 0,2%. Найти необходимую массу сырья M 0 , массу отходов M 2 и количество работы по разделению ЕРР.

Массу сырья M 0 и массу отходов M 2 находим из системы линейных уравнений

Получаем

Функции потенциала разделения:

Тогда работа по разделению составит

Обогащение урана

В природном уране содержится 0,72 % изотопа 235 U . При обогащении урана по изотопу 235 U 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:

  • 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.

Онлайн калькуляторы

Для количественной оценки процесса обогащения урана доступны онлайн-калькуляторы.

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.

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

Мировые мощности по разделению изотопов

Мощности заводов по разделению изотопов урана в тысячах ЕРР в год согласно .

Страна Компания, завод 2012 2013 2015 2018 2020
Россия Росатом 25000 26000 26578 28215 28663
Германия, Голландия, Англия URENCO 12800 14200 14400 18600 14900
Франция Orano 2500 5500 7000 7500 7500
Китай CNNC 1500 2200 4220 6750 10700+
США URENCO 2000 3500 4700 ? 4700
Пакистан, Бразилия, Иран, Индия, Аргентина 100 75 100 ? 170
Япония 150 75 75 ? 75
США USEC : Paducah & Piketon 5000 0 0 0 0
Суммарное 49000 51550 57073 61111 66700


Цены на ЕРР

В 90-х и нулевых, вплоть до 2006 года, спотовые цены колебались в районе 100 USD за ЕРР при обогащении урана. Затем цена начала рост и к 2009 году достигла пика в 160 USD. С 2011 года цена плавно падала, пробив к 2018 году отметку 40 USD.

Примечания

  1. . Дата обращения: 24 июня 2013. 19 июня 2018 года.
  2. . Дата обращения: 23 июня 2013. 26 октября 2014 года.
  3. . Дата обращения: 10 января 2014. 10 января 2014 года.
  4. . 28 июня 2013 года.
  5. от 21 января 2022 на Wayback Machine // IEER | Энергетика и Безопасность № 31
  6. . Дата обращения: 22 января 2020. 7 октября 2019 года.
  7. . Дата обращения: 22 января 2020. 16 декабря 2019 года.
  8. . Дата обращения: 24 августа 2018. 25 августа 2018 года.

Ссылки

  • // Nuclear Information Project, FAS
  • // — МГУ, 2006
Источник —

Same as Единица работы разделения