Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Беккер Е. -> "Обогащение урана" -> 118

Обогащение урана - Беккер Е.

Беккер Е. Обогащение урана — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): obogoshenieurna1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 136 >> Следующая

вычисленные одномерные профили плотности и коэффициент разделения aL. Кроме того, предполагалось, что скорость массового потока в осевом направлении vz не больше l[tD ,
где I — длина, zD —постоянная времени радиального диффузионного процесса,
Рис. 7.5. Рассчитанные значения разделительной мощности 6U как функции относительного радиуса отсекателя re/rw для урановой плазмы при трех значениях скорости ^<ртах
282
определяемого ион-ионными столкновениями. Разделительная мощность, равная 0,15 кг ЕРР/год, достигается при иф = 1,7-103 м/с и 7000 К (максимальные значения температуры и скорости). С увеличением скорости разделительная мощность быстро возрастает.
Важную зависимость разделительной мощности 6U от напряженности магнитного поля В- можно оцепить следующим образом: согласно уравнениям (7.1), (7.4) и рис. 7.11 (а— 1) — с/2 н ~ следовательно,
(а I)2 ~ в\.
Согласно (7.3) 1/A-j. '--а^О + Р;2). Для малых значений ионного параметра Холла (Р,<1) 1/а\2, для больших значений
(Pi^>l) l/ai2|ii2~ l/ai2Sz2. Следовательно, можно ожидать,
что разделительная мощность будет возрастать таким образом: Ы)~Вгл для (3,^1 и bU~Bz2 для р,->1. Поэтому целесообразно иметь максимальное значение (3; (но ие больше единицы). В случае урановой плазмы (п — 10м см-3, Т— 104 К) для этого требуются магнитные поля в несколько тесл.
В частично ионизованной плазме разделение изотопов связано в основном с нейтральными частицами, так как они диффундируют быстрее ионов. Коэффициент диффузии нейтралов определяет разделительную мощность согласно (7.5). В этом случае зависимость bU~BA не ограничена определенным диапазоном напряженности магнитного поля.
Расход энергии. Теоретический расчет расхода энергии с учетом различных механизмов потерь должен основываться на решении уравнений баланса частиц, импульса и энергии в плазме. Такой расчет крайне сложен и до настоящего времени не проведен.
Однако минимальную потребность в энергии можно подсчитать, суммируя затраты на испарение, ионизацию Eit нагрев (3/2 кТ) и ускорение (mv^/2). Например, при kT= 1 эВ и Уф тах=Ю4 м/с требуется на частицу в среднем энергия порядка 100 эВ. Поток частиц (его можно подсчитать по формуле
lnDl±) будет порядка 1,25- 1019 с^1 (/=100 см), т. е. минимальная затрачиваемая мощность составит 200 Вт. При подсчитанной разделительной мощности порядка 100 кг ЕРР/год (см. рис. 7.5) минимальная удельная потребность в энергии равна 17,5 кВт-ч/кг ЕРР. Эти значения должны рассматриваться как нижний предел. В действительности, как следует из экспериментов, энергетические потребности определяются потерями энергии.
7.2.2. Эксперименты с дугами в инертных газах [7.16]
Экспериментальная установка, соответствующая модели, описанной в разд. 7.2, имеет следующие характеристики: вольфра-
мовый штифтовой катод радиусом гс = 0,4 см, медный кольцевой
283
анод радиусом гл = 2 см, водоохлаждаемая каскадированная дуговая камера с внутренним радиусом Гн- = 5,8 см. Длина дуги / = 6ч-44 см, имеются боковые и торцевые окна, /i? 160 А, В ig
0,6 Тл, газы: Не, Ne, Кг, Ро = 1-М0 мбар, стационарная работа в течение нескольких часов (остальные детали см. в [7.12]).
Вращательную скорость ионов и нейтралов определяли по измерениям доплеровского смещения. Экспериментально измеренные и рассчитанные распределения приблизительно согласуются между собой (см. также разд. 7.2.3). Скорость возрастает пропорционально движущей силе к<$. При В = 0,5 Тл, /=160 А, Р0 = 4 мбар, / = 38 см была измерена азимутальная скорость Dtp = 1,48-105 (0,22-105) см/с для ионов (нейтралов) криптона. Эта разница в скоростях ионов и нейтралов уменьшается с увеличением давления газа и уменьшением движущей силы.
В аналогичных экспериментах с водородом [7.10] при 1= = 1,9 кА и 5=1,0 Тл были получены скорости вплоть до 3,5- 106 см/с.
Радиальное и аксиальное распределения давления плазмы в целом и ее компонентов влияют на разделение изотопов, процессы диффузии и внутренний массовый поток. Локальные измерения, выполняемые с помощью зондов, например датчиков давления или масс-спектрометра, должны проводиться без возмущения плазмы. На рис. 7.6 показаны радиальные профили давления Ne, измеренные зондами в плоскости анода. «Центробежная долина» в распределении давления в некоторой степени заполнена «хол-ловским гребнем». С увеличением В эта долина становится глубже, а гребень выше и уже. Такое поведение хорошо соответствует теории (7.2).
¦* \
анода неоновой дуги при Р0 = 3 мм рт. ст.,
/ = 80 А и В = 0,2н-0,6 Тл [7.16]
Рис. 7.7. Измеренные значения коэффициентов разделения 82Кг—86Кг для обогащенного и обедненного потоков, а также полный коэффициент разделения в зависимости от коэффициента деления потока 0 при стандартных параметрах дуги (/ = 80 А, 6 = 0,5 Тл, Ро = 3 мм рт. ст.) и пяти значениях массового потока {7.16]
284
В данной геометрии продольный градиент давления вызывает массовый поток в г — 2-плоскости, определяемый силами трения. Этот поток должен иметь форму двойного иил квадрупольиого вихря. Его можно использовать, например, для создания противо-точного устройства, однако он может быть и помехой разделению изотопов. Наличие такого потока не было установлено экспериментально.
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed