Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Беккер Е. -> "Обогащение урана" -> 100

Обогащение урана - Беккер Е.

Беккер Е. Обогащение урана — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): obogoshenieurna1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 94 95 96 97 98 99 < 100 > 101 102 103 104 105 106 .. 136 >> Следующая

В разд. 5.2 рассматриваются те характерные особенности метода разделительного сопла, которые в основном зависят от формы сопла, а в гл. 5.3 описывается промышленный вариант устройства. И, наконец, в разд. 5.4 кратко изложены важнейшие направления дальнейшего развития метода.
5.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5.2.1. Теоретическое описание эффекта разделения [5.7, 5.16]
Степень разделения изотопов в искривленном течении может быть вычислена исходя из известной разности радиальных диффузионных потоков обоих изотопов через поверхность тока изотопной смеси. В качестве примера на рис. 5.3 схематически пока-
зана форма поверхности тока UF6 для течения между двумя полуцилиндрами с радиусами #,¦ и Ra соответственно. Поверхность тока UF6, изображенная на чертеже, разделяет поток гексафторида урана на внутренний поток QVLU и внешний поток (1 — QU)LU. Таким образом, величина 0и является обобщенным коэффициентом деления потока, который имеет отношение ко всей области течения в сопле. В процессе
* UCOR — корпорация «Юрейниум энричмент оф Саут Африка».
Рис. 5.3. Расположение поверхности тока UF6 для течения между двумя цилиндрами с радиусами Ri и Ra
отклонения оба изотопных компонента диффундируют через поверхность тока в противоположных направлениях. При этом легкий и тяжелый изотопы концентрируются соответственно вблизи вогнутой и выпуклой сторон поверхности.
Элементарный разделительный эффект г.\ выражается через коэффициенты деления потоков для легкого 0/ и тяжелого 9h изотопных компонентов:
= /с п
л Ml —В/) ' 1 *
В силу малости изотопного эффекта в знаменателе выражения
(5.1) допустима замена парциальных коэффициентов деления
потока 0/ и 0/, величиной 0„, вследствие чего ел можно непосредственно вычислить на основе известной разности диффузионных потоков изотопов через поверхность тока UF6:

ед (?) = ея (1 — е„) lu ^ v«AWeereG?*, (5.2)
где AW = W„— W/ — разность диффузионных скоростей изотопов; vu — концентрация молекул UFe; ее — единичный вектор, перпендикулярный элементу гg dcp поверхности тока.
Процесс диффузии может быть описан на основе решения кинетического уравнения Больцмана методом Чепмена — Энскога в предположении малости отклонения состояния смеси от локального равновесного. В этом приближении справедливо следующее уравнение для диффузионного потока молекул гексафторида урана во вспомогательном газе:
^Wu = — vD_ grad«„
т
па)-у%гайр
(5.3)
и для разности диффузионных скоростей изотопов
Dn
ni
mp
(5.4)
В (5.4) DT — коэффициент диффузии в тройной смеси, определяемый в соответствии с выражением
— = 1iL Л- С1 ~ пи) Е>Т Du Dg
(5.5)
В приведенных выше соотношениях v — концентрация молекул; W — диффузионная скорость; Du — коэффициент диффузии изотопов в UF6; Dg — коэффициент диффузии UF6 в легком газе; п — молярная концентрация; ш—молекулярная масса; m—средняя молекулярная масса смеси; р—статическое давление. Индексы
и, I и h относятся к U, 235U и 238и соответственно, а г — к вспомогательному газу.
236
Интегрирование уравнений диффузии тройной смеси в общем случае возможно только на основе использования численных методов [5.7].
В пределе малых молярных концентраций UFe система трех диффузионных уравнений сводится к двум независимым соотношениям [аналогичным (5.3)] с обычными коэффициентами взаимной диффузии, поскольку можно пренебречь влиянием столкновений между молекулами 238U и 235U6 по сравнению со столкновениями каждого из разделяемых изотопов с молекулами вспомогательного газа. Таким образом, в рассматриваемом случае каждое уравнение описывает диффузию одного из изотопов в легком газе без учета какого-либо влияния другого изотопа [5.16].
Подставляя выражение для диффузионного потока в уравнение неразрывности i-й компоненты, получаем дифференциальное уравнение в частных производных, описывающее распределение концентрации. Его решение может быть представлено в виде ряда Фурье:
GO
п (г, с?) = Яоо (г) + 2 ехр (— Vp) Рк (г), (5.6)
k=\
где Pk(r)—собственные функции; Хк — соответствующие собственные значения; Си — постоянные коэффициенты. Член Поо(г) характеризует распределение изотопов при наличии диффузионного равновесия. Уравнение (5.6) описывает пространственное изменение концентрации в зависимости от угла отклонения <р как релаксационный процесс, в котором данное начальное распределение л (г, 0) асимптотически стремится к равновесному распределению пх(г). Поскольку под действием своей более высокой скорости бародиффузии тяжелый изотоп быстрее приближается к стационарному распределению, элементарный эффект изотопного разделения Ел временно превосходит равновесное значение*.
В качестве примера на рис. 5.4 приведены значения элементарного эффекта разделения изотопов урана еА, вычисленные для азимутально возрастающего (рис. 5.4, а) и убывающего (рис. 5.4, б) отношений направленной и тепловой скоростей Sufb в зависимости от нормированного на положение отсекателя угла отклонения ф' = ф/фа. При этом расчет выполнен для системы, в которой усредненные по углу отклонения отношения скоростей Suf6
Предыдущая << 1 .. 94 95 96 97 98 99 < 100 > 101 102 103 104 105 106 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed