Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
11
'-!W
Уже сообщалось (1976), что полномасштабный завод на базе технологии центрифуг второго вида будет производить обогащенный уран по той же цене, что и газодиффузиои-ные заводы, а машины третьего вида — даже дешевле.
Несмотря на то что центробежная технология в США засекречена, было официально объявлено, что разработанные в США центрифуги имеют разделительную мощность примерно в десять раз выше, чем европейские. Более высокие показатели могут быть результатом больших скоростей вращения и увеличенных размеров (по диаметру и высоте) .
Типичные европейские центрифуги, разработанные в 60-х и начале х 70-х годов, имеют высоту 40—100 см, диаметр 10—30 см и линейную ско-Рис. 1.1. Часть установки для испытания рость на окружности 400—450 м/с.
центрифуг в Ок-Ридже Центрифуги, разработанные в
США, могут иметь высоту 2—5 м, диаметр 40—60 см, а их окружные скорости могут достигать 500—700 м/с. При раличин улучшенных материалов, например указанных в табл. 1.7, такие параметры получить возможно. Следует сказать, однако, что приведенные данные являются результатом лишь умозрительных рассуждений.
В США был рассмотрен вопрос о коммерческом производстве обогащенного урана на четырех центробежных заводах разделительной мощностью 2200 т ЕРР/год каждый. Эти заводы должны начать работу во второй половине следующего десятилетия.
В Японии развитие центробежного метода началось в 1959 г. Создание пилотного завода на 7000 машин было начато в 1977 г. Сообщалось, что этот завод будет обеспечивать годовую потребность обогащенным ураном атомной станции мощностью 300 МВт. Этому соответствует разделительная мощность около 30 т ЕРР/год. Следовательно, каждая центрифуга должна иметь разделительную мощность примерно 4—5 кг ЕРР/год, что по порядку величины соответствует показателям европейских машин.
Часто сообщалось, что удельное потребление электроэнергии для центробежного метода по крайней мере в десять раз меньше, чем для диффузионного.
Округленное значение — 250 кВт-ч/кг ЕРР. Опубликованные значения удельных капиталовложений обычно выше, чем для диффузионных заводов, хотя самые низкие оценки для центрифуг перекрываются с самыми высокими значениями для диффузионной технологии. Оставшаяся неопределенность в оценках реальных капиталовложений может быть преодолена только путем строительства и накопления опыта эксплуатации демонстрационных заводов.
12
f.2.3. Аэродинамические методы
Техника аэродинамического разделения за последнее десятилетие достигла заметных успехов и сейчас два способа разделения, развитые в ФРГ (разделительное сопло) и в ЮАР (усовершенствованная вихревая трубка), вступают в промышленную демонстрационную фазу.
В этих двух способах эффект разделения создается в основном центрифугированием в газовом потоке, отклоненном неподвижной стенкой специальной формы. В обоих случаях технологическим газом служит UFe, сильно разбавленный водородом. Применение этой смеси имеет поистине решающее значение для технологии разделительного сопла; причины этого объяснены в разд. 5.1. Кроме того, это обеспечивает возможность для обоих процессов работать при более высоком общем давлении, что дает очевидные преимущества. Значительное улучшение соплового метода было достигнуто снижением степени сжатия газа от четырех до двух.
Рабочее давление в сопловом методе ниже атмосферного (типичное значение 0,25—0,5 атм), тогда как в аэродинамическом методе, развиваемом в ЮАР, оно выше атмосферного (до 6 атм [1.8]).
В обоих случаях эффект разделения в элементарном акте значительно вы.-ше (в 4—8 раз), чем в газодиффузионном методе. Общей особенностью является низкий коэффициент деления потоков UF6 в каждой ступени. Поэтому для этого метода требуются асимметричные каскады. В технологии, применяемой в ЮАР, было разработано особое каскадирующее устройство, названное «гели-конным» [1.91.
Проектные оценки для крупномасштабных сопловых заводов дают для удельного потребления электроэнергии (см. разд. 5.3.5) величину, приблизительно соответствующую величине для газодиффузиониых заводов США. Дальг нейшее усовершенствование в этом направлении может быть достигнуто при разработке варианта «встречных струй» (см, разд. 5.4). Что касается усовершенствованных вихревых трубок, то недавние оценки удельного потребления электроэнергии в будущих коммерческих заводах дают значение ~3300 кВт-ч/кг ЕРР.
Это означает, что эти два аэродинамических метода на современном этапе разработки не должны сильно различаться по энергозатратам.
Первый шаг к промышленному применению соплового метода будет сделан предстоящим строительством демонстрационного завода разделительной мощностью 200 т ЕРР/год по совместному западногерманско-бразильскому проекту.
Имея в виду строительство в будущем завода разделительной мощностью 5000 т ЕРР/год с применением метода усовершенствованной вихревой трубки, ЮАР планирует строительство единичного модуля крупномасштабного завода в качестве демонстрационного этапа. Такой модуль должен иметь разделительную мощность примерно 80—90 т ЕРР/год.
По оценкам для обоих аэродинамических методов удельные капитальные затраты при строительстве промышленных заводов (3000—5000 т ЕРР/год) не должны слишком отличаться от затрат при строительстве газодиффузионных заводов.
