ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коммерческая реализация процесса из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" На пути коммерческой реализации находятся препятствия в виде агрессивности паров урана и низких рабочих давлений. Но предварительным расчетам потребление энергии процесса AVLIS составляет 100 -г 200 кВт-ч/ЕРР, что сопоставимо с энергопотреблением перспективных установок газового центрифугирования и равно примерно 1/10 энергопотребления газодиффузионного процесса (табл. 9.2). Стоимость работы разделения в процессе AVLIS оценивалась в 1979 г. в 20 80 долл./ЕРР (ЕРР — единица работы разделения число ЕРР оценивает мощность разделительного завода), а при обогащении диффузионным методом — 120 долл./ЕРР (табл. 9.2 и рис. 9.9). Большая часть расходов на строительство завода связана со стоимостью лазеров и зеркал. Серьезная проблема высокая стоимость лазерной энергии. Энергопотребление в значительной степени определяется качеством зеркал. Нри коэффициенте отражения 99,6 % и более чем трехстах отражениях на один импульс лазера, на одних лишь зеркалах теряется более 70 % энергии. С учетом сечения поглощения и того, что для ионизации каждого атома урана требуется 6,2 эВ, лазерная система мощностью несколько киловатт, работающая с КНД 0,2 %, на входе должна получать мощность в несколько мегаватт. [c.479] Для метода AVLIS выполнены экономические оценки и разработана прототинная система. Система содержит 40 лазеров на нарах меди, 5 лазеров и 7 предусилителей на красителях. Один рабочий цикл прохождения через разделительный модуль паров природного урана обеспечивает обогащение до 3,2 % по U-235. [c.479] При плотности паров урана 10 ° атомов/м (7 10 атомов 11-235/мЗ) в модуле с объемом зоны взаимодействия лазерного луча с парами урана 0,4 м (длина — 200 м, диаметр — 0,05 м) при частоте генерации лазерных импульсов 10 Гц производительность установки составит 0,6 г/с, 52 кг/сут или 18 т/г. обогащенного урана. [c.481] Для получения более высокого коэффициента разделения плотность паров урана должна быть достаточно малой, так как с ростом плотности увеличивается обмен зарядами между ионами 11-235 и атомами П-238, что снижает селективность процесса. В то же время плотность паров урана не может быть чрезмерно низкой, чтобы не сократилась чрезмерно производительность установки. [c.481] По оценкам специалистов США удельные капитальные затраты на сооружение завода производительностью 10 ЕРР/г. составят примерно 122 долл. на 1 ЕРР/г., что вытекает из следующей сводки капитальных затрат (данные и курс доллара 1986 г.). [c.481] Итого 841,25 млн. долл. США. [c.481] Всего 1215,00 млн. долл. США. [c.481] Капиталовложения в завод мощностью 5 10 ЕРР/г. оцениваются в 700 млн. долл. США или куд = 140 долл. на 1 ЕРР/г. [c.481] Эксплуатационные расходы отнесены на мощность разделительного завода ( 5 10 и 10 10 ЕРР/г.) и по расчетам специалистов США обеспечивают цену 1 ЕРР долл. 25- 18,5 в (1986 г.) нри этом затраты на электроэнергию составят около 30%, работы по подготовке урана 20%, заработную плату 15%, прочие расходы 20%. Все оценки — без учета затрат на амортизацию и ремонт оборудования и сооружений ( 10 -Ь 15 долл./ЕРР). [c.481] Общая требуемая площадь для размещения лазерного завода составит 50000 м , в том числе для размещения лазеров 9000 м разделительных модулей 17000 м установки по подготовке урана к испарению, конденсации и транспортировке 18000 м . [c.481] Содержание U-235 в отвале принимали равным 0,047 %. При разделительной мощности 5 10 ЕРР/г. лазерный завод может обеспечить производство 25 т/г. урана с обогащением до 93% по U-235. Одним из эффективных направлений использования лазерной технологии в США считают переработку накопившихся на диффузионных заводах отвалов урана ( 700000 т со средним содержанием 0,25 %). [c.482] По оценкам 1985 г. энергозатраты в США при диффузионном методе разделения изотопов урана составляют 2400 кВт-ч/ЕРР, при центрифужном — 100 кВт-ч/ЕРР, при лазерном — 100 кВт-ч/ЕРР. Цена единицы разделительной работы при диффузионном методе — 90 долл./ЕРР, при центрифужном 90 долл./ЕРР, при лазерном 25 -Ь 30 долл./ЕРР по курсу доллара 1984 г. [7]. Удельные капиталовложения в лазерный завод составляли в то время 200 долл./ЕРР в год, в центифужный (с SET-5) 200 долл./ЕРР в год. [c.482] В России этап научных исследований процесса разделения изотопов урана по методу AVLIS пройден [1]. На рис. 9.11 представлены данные РНЦ Курчатовский институт , показывающие влияние мощности лазера на разделение изотопов урана. Кривые 1, 2, 3 относятся к различным отстройкам от длины волны поглощения изотопом U-235, а вертикальная линия соответствует проектной мощности лазера для модуля мощностью 10 кг ЕРР/г. Хорошо видно, что концентрация U-235 в продукте, равная 20 %, реализуется при различных сдвигах волны возбуждающего лазера. Наиболее перспективным для технологии AVLIS представляется вариант установки, базирующейся на комплексе лазеров на парах меди, перестраиваемых лазерах на красителях и электронно-лучевом испарении урана. [c.482] Вернуться к основной статье