Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
as = а [Зтг (pp/p*) + 64[3^]/(3- + 64) = (3т.ат + 64л*)/(3« + 64).
(3.188)
Таким образом, разделительный радиус as теоретически имеет вид линейной комбинации радиусов и аК, измеренных по проницаемости. Уравнение (3.188) можно использовать для установления соответствия между результатами измерения разделительной эффективности и проницаемости. Разделительный радиус as следует подставлять в формулу (3.173) для Рс вместо а, если пористый фильтр по структуре отличается от длинных капилляров.
Наблюдаемые для заданного пористого фильтра значения Рс или а8 на практике зависят от выбора газовой смеси, даже с учетом закона подобия (3.72). Если применяется газовая неизотопная смесь, например N2 — СОг [3.123, 3.138, 3.215], причиной этой зависимости может быть различие диаметров молекул [см. (3.78) или коэффициентов аккомодации [см. (3.38)]. Мартенссон [3.222] показал, как следует определять as в этом случае. Независимо от того, какая применяется смесь — изотопная или нет, на результаты может повлиять поверхностная диффузия.
9 Зрк. 2067 129
Разделительная эффективность пористых фильтров должна быть, конечно, проверена в опытах по изотопному разделению' гексафторида урана. Поскольку обогащение при этом мало, необходимо изготовить небольшие каскады, работающие в безотбор-ном режиме (см. разд. 2.2.1), для умножения обогащения, получаемого на одной ступени. В печати сообщалось, что лабораторные пилотные каскады для испытания пористых фильтров работают в США [3.14, 3.21] (12 ступеней), Франции [3.153, 3.224,. 3.225] (каскад из 16 ступеней), Японии [3.212] (каскад из 13 ступеней).
Ввиду того что испытания пористых фильтров на UF6 достаточно сложны и потому их проводят лишь в последнюю очередь, прототипные пористые фильтры испытывают на изотопных смесях благородных газов, например на смеси изотопов неона 20Ne и 22Ne [3.76] или аргона 36Аг и 40Аг [3.223]. Простое соотношение пропорциональности (3.137) между коэффициентом обогащения ступени (а*—1) и разделительной эффективностью пористых фильтров S здесь неприменимо, так как идеальный коэффициент разделения ао (3.4) в этом случае недостаточно близок к единице. Поэтому вместо (3.137) должно применяться уравнение (3.145). Критерии подобия для давлений Р, Р' и температуры в случае работы на аргоне и гексафториде урана приведены в соотношении (3.72).
3.4.3. Компрессоры
Для работы на гексафториде урана были созданы или разработаны насосы и компрессоры различного типа.
а. Одной из простейших перекачивающих систем для очень низких расходов может быть установка с замкнутым контуром, в которой используется конденсация и испарение гексафторида урана; она подходит для лабораторных исследований проницаемости пористых фильтров или коррозии образцов материалов [3.215]. Поршневые насосы с сильфонным [3.14, 3.23, 3.153, 3.224] или мембранным уплотнением хорошо работают при несколько более высоких расходах, применяемых при определении качества пористых фильтров и при испытаниях приборов [3.14]. Они работают в широком интервале степеней сжатия (от 1 до 15 и более).
б. Для малых расходов, например, в головной части высокого обогащения используют герметичные компрессоры со специальными газовыми подшипниками для UF6 [3.179, 3.226]. Они могут быть снабжены центробежным рабочим колесом и ротором, приводимым в действие извне [3.14].
в. Для умеренных расходов газа во время второй мировой войны были разработаны [3.21, 3.23] и использованы на первом Ок-Риджском заводе [3.227] довольно сложные многоступенчатые центробежные компрессоры. Для сжатия обедненного потока предлагалось использовать вентиляторы [3.14]. Центробежные дозвуковые компрессоры применяют также в очистительных каскадах и
130
Рис. 3.27. Составные элементы большой ступени действующего завода США
[3.230]:
В — пористые трубчатые фильтры длиной 2,95 м;' В1 — лопатки компрессора; С — компрессор; CD — выход из компрессора; CEI — вход низкого да-влення в компрессор (обогащенный газ); CSI — боковой вход в компрессор (обедненный газ); D — делитель; DI — вход в делитель; Е — теплообменник; М — электродвигатель компрессора; V — регулирующий
клапан
на ступенях среднего размера на американских заводах [3.227J. Во Франции изучали машины с двойным всасыванием [3.228]. Центробежные сверхзвуковые компрессоры [3.229] имеют степень сжатия, равную восьми, с одним рабочим колесом [3.183].
Полного отделения гексафторида урана от смазки подшипника можно достичь при подаче азота под избыточным давлением вдоль вала компрессора и между валом и масляным подшипником, а также с помощью специального вращающегося уплотнения [3.228], ограничивающего натекание азота в гексафторид урана до величины менее 10-4 г/с [3.182, 3.225].
9* 131
Рис. 3.28. Ступень европейского завода в Трикастене:
С — компрессор; D — делитель; Е~ теплообменник и вход в делитель; F — выход обогащенного и обедненного потоков; М — электродвигатель компрессора; — бетонный фундамент ступени [3.181]
Рис. 3.29. Ротор осевого компрессора, применяемого на европейском заводе в Трикастене
