Технические работы/Шаблоны
- 1 year ago
- 0
- 0
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.
Оценить затраты ЕРР на разделительную работу можно по формуле:
Здесь:
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.
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
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:
Чем меньше нужного изотопа уходит в отвал, тем меньше требуется исходного сырья, но тем больше затраты ЕРР.
Для количественной оценки процесса обогащения урана доступны онлайн-калькуляторы.
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.
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 |
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.