Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
т] = 0,8937в'933. (3.172)
В формуле (3.172) применяется коэффициент 0,893 вместо коэффициента 0,6163 [3.185], призванного неправильным Брауном и Мэрфи [3.191], которые предложили заменить его на0,865, а показатель степени Т — на 0,928.
Ранние измерения Левеллина [3.192] приводили к формуле г] = 167±0,44 (Т — 273) мкпз, что соответствует значению 0,779 для показателя степени Т [3.193]. В эти значения следует внести некоторую поправку, чтобы объяснить новые измерения вязкости азота, который используют как калибровочный газ [3.194]. Недавние данные по вязкости UFe [3.195] подтверждают такую поправку к данным Майерсона и Эйхера. Зависимость от Т оказывается сильнее, чем в элементарной кинетической теории (где показатель степени Т равен 0,500).
В соответствии со сказанным значения проницаемости пористых фильтров по формуле. (3.59) и характеристические давления Р0 и Рс, определенные формулами (3.60), (3.66), в случае модели длинных капилляров круглого сечения имеют для UF6 следующий вид (см. также разд. 3.4.2):
G = 6,22-10-6 (ab;l) Г-1'2 (I -f Р/Р0); J Р0= 17,2(7м-433/а); Ре = 66,8(Г''433/а). j ( }
В формулах (3.173) G измеряется в моль/(с • см2), АР — в едини-
О'
цах GGS, Р0 и Рс — в мм рт. ст.**, радиус пор а — в А***. Значения характеристического давления Рг для пористого фильтра в виде слоя упакованных твердых частиц будет в полтора раза выше, если в качестве а берется гидравлический радиус поры, определенный формулами(3.71), (3.76).
Измерения коэффициента самодиффузии, выполненные Брауном и Мэрфи [3.191], дают для интервала 0—70 °С эмпирическую формулу (где результат дается в мкпз):
pDn= 1,117Г°'925 + 3,5%. (3.174)
Эта формула дает при 30 °С значение на 6% ниже измеренного Неем и Армистидом [3.196]; для числа Шмидта из нее получается независимо от Т Sc = r)/pDn — 0,78 вместо 0,73 по Нею и Армисти-ду. Недавние измерения [3.197] подтверждают формулу (3.174).
* 1 мкпз = 0,1 мкПа-с. — Прим. ред.
** 1 мм рт. ст.= 133,322 Па. — Прим. ред,
*** 1А=0,1 нм. — Прим. ред.
119
Коэффициент теплопроводности UF6, как показали измерения, представляется формулой [где результат дается в кал */(смХ Хс-°С)]
К = \ль\\ + 0,0045 (Г-273)]-1 о-5. (3.175)
Это значение К согласуется со значением коэффициента вязкости, измеренным Майерсоиом и Эйхером, и теплоемкостью Ср (см. ниже). Оно приводит к значению числа Прандтля Рг = = х]Ср/К=0,95, близкому к значению 0,93, вычисленному с поправкой Эйкена по формуле (3.25).
Рис. 3.25. Фазовая диаграмма UFe [3.185, 198]. Критическая точка С: рс= 1,37; Тс = 230 °С; Р с = 45,5. Точка сублимации 5: 7’S = 56,5°C; Ps = 1 атм. Тройная точка Т: ТР — 64,05 °С;
Рт = 1,50 атм; М — рабочая точка, безопасная по отношению к конденсации UFe
Эмпирические значения длины свободного пробега в гексафториде урана, вычисленные из экспериментальных данных по вязкости [3.190], теплопроводности [3.185] и самодиффузии [3.191], соответственно равны: /.„ = 2,31, ^ = 2,70 и \а = 2,98-10-6 см при 0°С и атмосферном давлении. Средняя длина свободного пробега зависит от Р~1 линейно, а от Г при заданном значении Р по степенному закону с показателем степени 1,433, тогда как в элементарной кинетической теории этот показатель равен единице. Таким образгам, характеристические давления пористых фильтров Р0 и Рс, определенные формулами (3.60), (3.66), зависят от Т по степенному закону (3.173).
Термодинамические свойства. Фазовая диаграмма гексафторида ураиа показана на рис. 3.25. Недавние измерения критических параметров [3.198] подтвердили более ранние данные [3.185].
Плотности жидкой и твердой фаз при 65 °С равны соответственно 3,624 и 4,87 г/см3.
Плотность газовой фазы несколько отличается от плотности идеального газа, так как измерения диэлектрической проницаемости, выполненные Магнусоном [3.189] в интервале температур 60—140 °С, дают для UF6 следующее уравнение состояния:
PV (\ + АР) = RT, или п — [P/(RT)\ (1 + АР), (3.176) где А = 1,2 33-108 Т~3 атм^1 **.
* 1 кал = 4,1868 Дж. — Прим. ред.
** 1 атм= 1,013-105 Па.— Прим. ред,
120
В уравнении (3.176) МР/(RТ) =4,291 Р/Т для UF6. При 65°С коэффициент отклонения от уравнения состояния идеального газа при Р= 1 атм составляет 1,032. Наилучшее согласие между спектроскопическими и термодинамическими данными, полученными до 1959 г., получается при более высоком значении второго вири-ального коэффициента А — 1,377-106 Т~3 [3.199] и при увеличенном до 1,037 коэффициенте отклонения от идеальности при 65 °С и Р= 1 атм. Недавние измерения второго вириального коэффициента UF6, выполненные Моризо и др. [3.195, 3.197], подтверждают это более высокое значение А, тогда как измерения В. В. Малышева [3.200] и Хейнца и др. [3.201] говорят в пользу значения А в уравнении (3.176), найденного Магнусоном.
Постоянные в потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия U(г) для гексафторида урана могут быть определены из этих экспериментальных данных с помощью статистической формулы для второго вириального коэффициента при умеренной температуре
со
А = [21гАУ(/?Г)] (j [I —exp [—U (г):2/гТ]} r}dr, (3.177) о
