Каскад газодиффузионный

Таблица 3.11. Каскады газодиффузионного завода США в Портсмуте (3.206, 3.280]

Свободно выбираемые переменные. Перечислим на уровне завода, каскада и ступени схемные и эксплуатационные переменные газодиффузионного завода, построенного из ступеней V типов размеров, сгруппированных в 2 —1 прямоугольных каскада. [c.143]

Оптимизация стоимости для прямоугольно-ступенчатого каскада. Оптимизация газодиффузионного завода представляет собой [c.144]

Строительство нового каскада из ступеней большего размера в центральной части завода. Эти ступени должны быть оптимизированы по конструкции, и поэтому капитальные затраты на них будут выше. Этот способ применяется тогда, когда все возможности использования уже оптимизированных ступеней исчерпаны примером может служить планируемый дополнительный газодиффузионный завод США в Портсмуте ([3.206], разд. 3.6.3). [c.165]

В течение 15 лет между 1969 и 1975 гг. [3.208, 3.261] иа трех заводах США было вложено около 183 млн. долл. (распределенных по годам) в исследования и разработки по модернизации газодиффузионной технологии. Текущие програм-. мы модернизации — программа усовершенствования каскадов ( IP) и програм- [c.169]

В методе газовой диффузии разделительный каскад состоит из дискретных газодиффузионных ступеней, соединённых между собой трубопроводами. Каждая ступень содержит делитель, компрессор (один или два) с мощным электродвигателем, системы охлаждения и регулирования потоков. [c.141]

Поток питания С, коэффициент деления потоков в и полный коэффициент обогащения г газодиффузионной ступени имеют важное значение для проектирования каскадов и эксплуатации завода. При оптимизации завода рассматриваются такие величины, как удельное потребление энергии ступенью /би, удельный объёмный расход на всасывании компрессора У/би, удельная площадь пористых фильтров А/611. Оптимальные значения этих величин неявно, через коэффициент обогащения е, зависят от параметров, характеризующих процесс разделения в ступени ( , р, р, р", температура Т). Они зависят также от места ступени в каскаде и определяются на основе экономического компромисса при оптимизации стоимости. [c.143]

На газодиффузионных заводах США и Франции применяются мощные многоступенчатые осевые сверхзвуковые компрессоры. В компрессор поступают два почти одинаковых потока газа. Первый — обогащённый газ при низком давлении р, прошедший через пористые стенки фильтров в делителе предыдущей ступени. Этот газ проходит все ступени осевого компрессора и на выходе из него имеет высокое давление р. Второй — обеднённый газ, прошедший вдоль каналов пористых трубчатых фильтров в делителе следующей ступени каскада. Этот газ имеет несколько сниженное по сравнению с р промежуточное давление р". Для восстановления давления до р этот [c.144]

Рис. 5.3.5. Газодиффузионная ступень СССР в каскаде

Типичный газодиффузионный каскад, производящий уран для ядерной энергетики, обогащённый до 5% по содержит более 1000 ступеней. [c.145]

Этот подсчёт не связан с методом разделения, и соответствующие методики расчёта были созданы одновременно с созданием газодиффузионной промышленности. Далее предполагается, что суммарная разделительная способность большого числа центрифуг равна производительности каждой из них, умноженной на их количество. Очевидно, что условие аддитивности разделительной способности совокупности центрифуг (или любых других разделительных устройств) может быть выполнено только при условии несме-шения потоков с разной концентрацией целевого изотопа. Это условие достаточно легко выполняется, если коэффициенты разделения невелики, и, следовательно, количество ступеней в каскаде значительно. В этом случае теория позволяет рассчитать профиль так называемого идеального каскада, который показан на рис. 5.6.10. Если целевого изотопа мало, то идеальный каскад сильно сужается от точки питания до ступени отбора целевого изотопа и заметно меньше сужается в сторону отвала. [c.191]

Как правило, степень разделения а одного элемента мала, поэтому элементы соединяют последовательно, образуя так называемый каскад. Например, последовательно расположенные ячейки газодиффузионных фильтров и ректификационная колонна с многими тарелками являются каскадами. Часть каскада между точкой питания и точкой выпуска продукта называется обогатительной, а часть между точкой питания и выходом отходов — исчерпывающей. [c.5]

В том случае, если степень разделения, создаваемая одной ступенью, является недостаточной, то применяется система из ряда последовательно соединенных ступеней, носящая название каскада. Каскад, в котором не используются обедненные отходы от каждой ступени, представляет собой простой каскад. Наиболее распространенным является противоточный каскад с рециркуляцией, использующий частично обедненные продукты ступени. Например, к этому типу относятся газодиффузионный каскад и каскад экстракторов в смесителях-отстойниках. [c.608]

Рис. 13.1. Схема потоков для двух последовательных ступеней газодиффузионного каскада.

Если в конечном продукте газодиффузионного каскада, питаемого гексафторидом естественного урана, отношение = = 15, чему равно отношение в том же продукте Каков изотопный состав этого продукта Считать коэффициент разделения и /и равным корню кубическому из величины коэффициента разделения [c.365]

Рис. 9, 1. Газодиффузионный каскад для разделения и и Рб-

Она используется, например, и в колпачковой дистилляционной колонне, и в каскаде экстракторов типа смеситель-отстойник, и в газодиффузионном каскаде (см. рис. 9. 1). [c.381]

На рис. 12. 6 показан простой тип газодиффузионного каскада. Питающий поток, попадая в ступень газовой диффузии, разветвляется на два потока один проходит через перегородку, а другой — минует ее. Газ, прошедший через перегородку в область более низкого давления, обогащен компонентом с меньшим молекулярным весом и образует легкую фракцию, движущуюся к следующей ступени в направлении к головной части каскада. Газ, не прошедший через перегородку, обогащен компонентом с более высокими молекулярным весом и образует тяжелую фракцию, подводимую к следующей ступени в направлении к отвальному концу каскада. Газ, выходящий из области низкого давления каждой ступени, нагнетается компрессором в область более высокого давления соседней ступени. Для отвода тепла компрессии на линии подачи питания в каждую ступень включен холодильник. Так как при помощи одной ступени достигается только очень малая степень разделения, то для обеспечения требуемой в производстве степени разделения необходимо многократное повторение процесса. Ступени соединены в противоточный каскад примерно так же, как и в дистилляционной колонне. Для компенсации потерь напора в газе высокого давления, движущемся вдоль многоступенчатого каскада, в промежутках установлены вспомогательные компрессоры. [c.487]

История. Астон [1] первый применил газовую диффузию для разделения изотопов. В 1920 г. он осуществил частичное разделение изотопов неона в одной газодиффузионной ступени с помощью пористой глиняной трубы. Герц [20, 21, 15 ] значительно увеличил степень разделения, применив каскад из 24—50 сту- [c.488]

Так как соотношение (12. 44) проще, чем уравнение (12. 45), мы применим его при исследовании характеристик газодиффузионного каскада [c.494]

Идеальный газодиффузионный каскад. В идеальном газодиффузионном каскаде тонкого разделения полный расход диффундирующего газа равен половине суммы межступенчатых потоков. Используя уравнение (10. 100), получим [c.498]

Число ступеней, необходимое при заданной степени разделения, обратно пропорционально этому коэффициенту без единицы. При условиях, указанных в табл. 12. 10, наименьшее число ступеней имеет газодиффузионный каскад. Однако если при масс-ди( узии увеличить отношение потока водяного пара к потоку питания, то коэффициент разделения может быть значительно увеличен, а требуемое число ступеней уменьшено. При разделении в малых масштабах это дает масс-диффузии преимущество, не отмеченное в таблице. Это преимущество использовалось, в частности, в каскаде Герца, состоявшем из ртутных диффузионных насосов. [c.514]

Чтобы получить достаточно концентрированный уран-235 при столь небольшом коэффициенте разделения, приходится пропускать гексафторид через каскад из нескольких тысяч газодиффузионных ступеней. Обогащенная ураном-235 легкая фракция движется к головной части каскада, к месту выхода продукции тяжелая фракция течет в обратном направлении и, постепенно обогащаясь ураном-238, выходит к отвальному концу каскада. Отсюда вместе с тяжелой фракцией из первой ступени она посту- [c.153]

Газодиффузионный метод изотопного обогащения имеет много преимуществ по сравнению с электромагнитным разделением. Газовая диффузия является непрерывным процессом, по ходу которого от введения исходного вещества до выделения конечного обогащенного продукта нет химических превращений. Так как для проведения процесса требуется большое количество повторяющихся ступеней (диффузионных перегородок и ячеек), то можно провести ремонт, направляя газовый поток помимо ремонтируемой ступени, почти не прерывая процесса. Газодиффузионные каскады имеют еще одно преимущество можно вывести гексафторид урана почти любой степени обогащения. Проблемы критичности в каскадах, вообще говоря, проще, чем в процессе электромагнитного разделения. [c.470]

Одна ячейка с пористой перегородкой дает незначительный эффект разделения изотопов, поэтому для получения ощутимых результатов необходим газодиффузионный каскад с очень большим числом элементарных ячеек. [c.291]

Вся система газодиффузионного каскада герметизируется процесс проводится под вакуумом. В качестве материала для пористых перегородок применяют спеченные никель и алюминий, предварительно обработанные фтором, а также пористый тефлон. [c.291]

Пример оптимизации газодиффузионной установки был приведен в работе [2,13], где иерархическая схема деления подсистем имеет три уровня ступень — прямоугольный каскад — завод, в которой подсистема каждого уровня оптимизирует подсистемы пред-шествуюш,его уровня и контролируется подсистемами более высокого уровня. [c.50]

Газодиффузиониый завод состоит из одного или нескольких прямоугольных каскадов (см. разд. 2.6). Каждый каскад делается из одинаковых ступеней, чтобы реализовать преимущества, [c.123]

Очистка от примесей легких газов. Технологический газ может содержать газообразные легкие примеси, которые концентрируются в головной части каскада в результате газодиффузиониого разделения. Надежное удаление этих примесей достигается с помощью очистительного каскада [3.209]. Гексафторид урана освобождается от легких примесей при диффузии через очистительные ступени и затем возвращаются в газовой фазе в каскад завода. В США очистительные каскады содержат 78 ступеней в Ок-Ридже и по 60 ступеней в Падьюка и Портсмуте [3.206, 3.227]. Они расположены на отборе головного технологического каскада и оборудованы центробежными компрессорами нескольких типов, приспособленными для работы при показателе адиабаты у от 1,067 (UFe) до 1,4 (воздух). На отборе заводов Франции очистка производится с помощью частичной конденсации. При этой очистке гексафторид урана в потоках отбора и отвала конденсируется в твердое и жидкое состояние, а затем испаряется и возвращается в технологический каскад. [c.135]

Потребление сырья, идущего на питание завода, может быть сокращено уменьшением концентрации отвала. В США концентрация отвала постепенно повышалась и возросла с 0,2531% в 1962 г. до 0,307о в начале 70-х годов [3.263]. В 1975 г., когда заводы США продолжали работать при концентрации отвала 0,30%, возможная концентрация отвала для поставок по долгосрочным соглашениям оценивалась на 1982 г. в 0,29% в случае повторного использования плутония и в 0,37% без использования плутония, причем предполагалось, что в США будут завершены программы увеличения разделительной мощности газодиффузионных заводов путем усовершенствования каскадов ( IP) и форсирования энергопотребления каскадами ( UP) (см. разд. 3.6.2), а также что запасы обогащенного урана, созданные в США, будут истощены. В настоящее время вследствие возможного недостатка запасов недорогих урановых руд концентрация отвала снижается до 0,18% [3.270] или еще ниже. [c.159]

Инженерные принципы построения каскада для разделения газов методом проникания аналогичны принхщпам построения гаао-диффузионного каскада для разделения изотопов урана. Эти при -ципы были разработаны в течение второй мировой войны и изложены в работе /53/. Математическая модель каскада с непористыми мембранами в качестве разделительного элемента и модель газодиффузионного барьера с пористыми мембранами различаются между собой только величиной коэффициента разделения. Принципы устройства газоразделительного каскада рассмотрены в работах /47,54,55/. В работе /55/ для вычисления градиентов концентраши многокомпонентной системы, устанавливающихся в каскаде, применялся простой метод расчета, изложенный ниже. [c.338]

Развитие изотопных технологий в период гонки вооружений было связано, главным образом, с масштабным производством урана-235. В 1932 г. Г. Герц впервые в мире разделил смесь лёгких благородных газов путём пропускания её через каскад пористых перегородок. В 1949 г. в СССР было начато под руководством академика И. К. Кикоина промышленное производство урана-235 газодиффузионным методом. В этом же году под руководством академика Л. А. Арцимовича начал работать электромагнитный сепаратор. Активное участие в работах по центрифужной технологии принимал немецкий физик профессор М. Штеенбек. В 1961-62 гг. начато под руководством академика И. К. Кикоина промышленное производство урана-235 на газовых центрифугах. До настояш его времени этот метод является наиболее экономичным из всех суш,ествуюш их для разделения изотопов тяжёлых масс. [c.12]

На каждой ступени имеется мощный компрессор. Практически вся энергия, потребляемая в газодиффузионном каскаде, переходит в тепло, которое должно быть отведено охлаждающей водой. Поскольку разделение на фильтре происходит в условиях, весьма далёких от термодинамического равновесия, удельное потребление энергии в процессе газовой диффузии очень велико. На газодиффузионных заводах США удельное потребление энергии первоначально составляло 3000 кВт-ч/кг ЕРР, а после модернизации и реконструкции оно было снижено до 2500 кВт ч/кг ЕРР. На наиболее современном газодиффузионном заводе ЕВРОДИФ во Франции удельное потребление энергии составляет 2400 кВт-ч/кг ЕРР. Дальнейшее снижение этого показателя представляется весьма проблематичным. Дело в том, что качество фильтров, определяемое величиной среднего диаметра пор, не влияет на удельное потребление энергии. Оно определяет размеры газодиффузионных ступеней. Чем меньше диаметр пор, тем выше может быть давление гексафторида урана перед фильтром, а потому тем меньше будут размеры ступени и соответственно ниже удельные капиталовложения [24]. [c.145]

Газодиффузионные заводы для обогащения урана изотопом LJ235 размеш,аются на объектах К-25 в Ок-Ридже (штат Теннесси), Падьюка (штат Кентукки), Портсмуте (штат Огайо), К.ейпенхёрсте (Великобритания) и в Советском Союзе. Каждая ступень на этих заводах состоит из разделительной ячейки и одного или более насосов для сжатия и циркуляции газообразного UFe. Теоретичес.кн можно создать идеальный каскад, пропускная способность ступеней которого менялась бы Б соответствии с уравнениями (12) и (13). Но на практике экономичнее строить большое число идентичных ступеней. Реальный каскад можно с достаточным приближением уподобить идеальному каскаду, если применить оборудование нескольких типов, отличающихся своими размерами. [c.342]

Уран, регенерированный из реакторного горючего на основе естественного урана, содержит 0,68% На сколько ступеней ниже должна лежать точка подачп UFg, полученного из этого урана, в газодиффузионном каскаде по сравнению с точкой подачи LiFe из естестпеппого ypanai Предложите идеальный каскад с идеальным коэффициентом разделения. [c.364]

На рис. 9. 1 показана схема газодиффузионного каскада, разделяющего природный уран (с содержанием 0,72% на продукт, содержащий 80% и- , и отходы, содержащие 0,40% Прсколь-ку каждая ступень, подобная изображенной на рис. 9. 1, повышает отно- [c.367]

Многие характеристики установки, которые существенно влияют на стоимость, пропорциональны резделительной мощности. Например, для газодиффузионного завода, построенного в виде идеального каскада из ступеней, работающих в одинаковых условиях, суммарный поток, суммарная производительность насосов, полный расход энергии и суммарная поверхность перегородок пропорциональны разделительной мощности. В случае дистилля- [c.398]

Тетрафторид урана (ир используется для двух целей. Рго можно фторировать для получения гексафторида урана или восстанавливать магнием до металлического урана. Минимальные требования к качеству продукта зависят от того, где он используется. Тетрафторид, который можно использовать для получения металла, известен под маркой сорт для металла тот, который идет для получения гексафторида, известен под маркой сорт для каскадов . Технические условия на эти сорта в основном различаются по минимальному содержанию, или проценту ир4- Сорт для металла и 4 должен содержать не менее 96% ир , но желательное содер-жение ир в материале для газодиффузионного завода не фиксируется, а зависит в основном от экономического баланса между стоимостью гидрофторировапия и стоимостью элементарного фтора, требуемого для перевода материала в гексафторид урана. Часто встречающиеся термины степень превращения и выход в тетрафторид относятся к степени превращения двуокиси урана в тетрафторид урана. Оставшаяся часть продукта состоит главным образом из непрореагировавших 1102, изО или уранилфторида. [c.226]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология