Единица работы разделения

Поделись знанием:
(перенаправлено с «ЕРР»)
Перейти к: навигация, поиск

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.

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.[4][5] Рыночная стоимость ЕРР около 130 долларов США.[6]



Расчет

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

<math> EPP = M_1 * V(\alpha_1) + M_2 * V(\alpha_2) - M_0 * V(\alpha_0) </math>

Здесь:

  • <math> V(\alpha) = ( 1 - 2\alpha ) * \ln {{1 - \alpha} \over \alpha} </math> — функция потенциала разделения.


  • <math> \alpha = {M^{235} \over M^{238} + M^{235}} </math> — степень обогащения изотопной смеси. Соответственно, для смесей на входе установки (<math>\alpha_0</math>) и на выходе (<math>\alpha_1</math> и <math>\alpha_2</math>). <math>M^{235}</math> и <math>M^{238}</math> — массы изотопов в составе конкретной смеси.


  • <math>M_0</math>, <math>M_1</math> и <math>M_2</math> — 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. 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][4]

  • 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.

Мировые мощности по разделению изотопов

Мощности заводов по разделению изотопов урана в тысячах ЕРР в год согласно [www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/ WNA Market Report] с прогнозом развития.

страна Компания, Завод 2012 2013 2015 2020
Россия ОАО ТВЭЛ (TENEX) 25000 26000 26578 28663
Германия, Голландия, Англия, URENCO: Gronau (Германия), Almelo (Голландия), Capenhurst (Англия) 12800 14200 14400 14900
Франция Areva: Georges Besse I и II 2500 5500 7000 7500
Китай CNNC (англ.), Hanzhun & Lanzhou 1500 2200 4220 7520
США URENCO: New Mexico 2000 3500 4700 4700
Пакистан, Бразилия, Иран, Индия, Аргентина Разные 100 75 100 170
Япония JNFL (англ.), Rokkaasho 150 75 75 75
США USEC (англ.): Paducah & Piketon 5000 0 0 0
США Areva: Idaho Falls 0 0 0 0
США Global Laser Enrichment 0 0 0 0
Суммарное 49000 51550 57073 63526


Напишите отзыв о статье "Единица работы разделения"

Примечания

  1. 1 2 3 [portal.tpu.ru:7777/departments/otdel/publish/izdaniya_razrabotanye_v_ramkah_IOP/Tab1/metod_obespechh_obor_zac.pdf Разделение изотопов]
  2. 1 2 3 4 profbeckman.narod.ru/RH0.files/22_3.pdf
  3. [www.ngpedia.ru/id15160p1.html Единица — работа — разделение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья]. [www.webcitation.org/6HiwjMkhn Архивировано из первоисточника 29 июня 2013].
  4. 1 2 [www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/#.Ucb62Nide_I Uranium Enrichment | Enrichment of uranium]. [www.webcitation.org/6HiwkDo4n Архивировано из первоисточника 29 июня 2013].
  5. [www.ieer.org/ensec/no-31/no31russ/uenrich.html Обогащение урана: факты к содержательной дискуссии о ядерном распространении и атомной энергии] // IEER | Энергетика и Безопасность № 31
  6. [scienceandglobalsecurity.org/ru/archive/sgsr17rothwell.pdf ВОЗМОЖНОСТИ РЫНКА ПО ОБОГАЩЕНИЮ УРАНА]

Ссылки

  • [www.fas.org/programs/ssp/nukes/effects/swu.html Description of Separative Work Unit] // Nuclear Information Project, FAS
  • [profbeckman.narod.ru/RH0.files/22_3.pdf 3.3 Разделительная способность обогатительного завода] // [profbeckman.narod.ru/RH0.htm РАДИОХИМИЯ (Курс лекций)] - МГУ, 2006

Отрывок, характеризующий Единица работы разделения

Они подъехали к старому, мрачному дому на Вздвиженке и вошли в сени.
– Ну, Господи благослови, – проговорил граф, полу шутя, полу серьезно; но Наташа заметила, что отец ее заторопился, входя в переднюю, и робко, тихо спросил, дома ли князь и княжна. После доклада о их приезде между прислугой князя произошло смятение. Лакей, побежавший докладывать о них, был остановлен другим лакеем в зале и они шептали о чем то. В залу выбежала горничная девушка, и торопливо тоже говорила что то, упоминая о княжне. Наконец один старый, с сердитым видом лакей вышел и доложил Ростовым, что князь принять не может, а княжна просит к себе. Первая навстречу гостям вышла m lle Bourienne. Она особенно учтиво встретила отца с дочерью и проводила их к княжне. Княжна с взволнованным, испуганным и покрытым красными пятнами лицом выбежала, тяжело ступая, навстречу к гостям, и тщетно пытаясь казаться свободной и радушной. Наташа с первого взгляда не понравилась княжне Марье. Она ей показалась слишком нарядной, легкомысленно веселой и тщеславной. Княжна Марья не знала, что прежде, чем она увидала свою будущую невестку, она уже была дурно расположена к ней по невольной зависти к ее красоте, молодости и счастию и по ревности к любви своего брата. Кроме этого непреодолимого чувства антипатии к ней, княжна Марья в эту минуту была взволнована еще тем, что при докладе о приезде Ростовых, князь закричал, что ему их не нужно, что пусть княжна Марья принимает, если хочет, а чтоб к нему их не пускали. Княжна Марья решилась принять Ростовых, но всякую минуту боялась, как бы князь не сделал какую нибудь выходку, так как он казался очень взволнованным приездом Ростовых.
– Ну вот, я вам, княжна милая, привез мою певунью, – сказал граф, расшаркиваясь и беспокойно оглядываясь, как будто он боялся, не взойдет ли старый князь. – Уж как я рад, что вы познакомились… Жаль, жаль, что князь всё нездоров, – и сказав еще несколько общих фраз он встал. – Ежели позволите, княжна, на четверть часика вам прикинуть мою Наташу, я бы съездил, тут два шага, на Собачью Площадку, к Анне Семеновне, и заеду за ней.
Илья Андреич придумал эту дипломатическую хитрость для того, чтобы дать простор будущей золовке объясниться с своей невесткой (как он сказал это после дочери) и еще для того, чтобы избежать возможности встречи с князем, которого он боялся. Он не сказал этого дочери, но Наташа поняла этот страх и беспокойство своего отца и почувствовала себя оскорбленною. Она покраснела за своего отца, еще более рассердилась за то, что покраснела и смелым, вызывающим взглядом, говорившим про то, что она никого не боится, взглянула на княжну. Княжна сказала графу, что очень рада и просит его только пробыть подольше у Анны Семеновны, и Илья Андреич уехал.
M lle Bourienne, несмотря на беспокойные, бросаемые на нее взгляды княжны Марьи, желавшей с глазу на глаз поговорить с Наташей, не выходила из комнаты и держала твердо разговор о московских удовольствиях и театрах. Наташа была оскорблена замешательством, происшедшим в передней, беспокойством своего отца и неестественным тоном княжны, которая – ей казалось – делала милость, принимая ее. И потом всё ей было неприятно. Княжна Марья ей не нравилась. Она казалась ей очень дурной собою, притворной и сухою. Наташа вдруг нравственно съёжилась и приняла невольно такой небрежный тон, который еще более отталкивал от нее княжну Марью. После пяти минут тяжелого, притворного разговора, послышались приближающиеся быстрые шаги в туфлях. Лицо княжны Марьи выразило испуг, дверь комнаты отворилась и вошел князь в белом колпаке и халате.
– Ах, сударыня, – заговорил он, – сударыня, графиня… графиня Ростова, коли не ошибаюсь… прошу извинить, извинить… не знал, сударыня. Видит Бог не знал, что вы удостоили нас своим посещением, к дочери зашел в таком костюме. Извинить прошу… видит Бог не знал, – повторил он так не натурально, ударяя на слово Бог и так неприятно, что княжна Марья стояла, опустив глаза, не смея взглянуть ни на отца, ни на Наташу. Наташа, встав и присев, тоже не знала, что ей делать. Одна m lle Bourienne приятно улыбалась.