Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Синев Н.М. -> "Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд." -> 95

Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.

Синев Н.М. Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд.: Экономика АЭС: Учеб. пособие для вузов — M.: Энергоатомиздат, 1987. — 480 c.
Скачать (прямая ссылка): atomnaya-energetika.djvu
Предыдущая << 1 .. 89 90 91 92 93 94 < 95 > 96 97 98 99 100 101 .. 209 >> Следующая


Процесс разделения смеси для любого метода можно представить схематически следующим образом. До начала процесса имелось некоторое количество исходного материала F (кг) с концентрацией легкого изотопа урана Xf; изотопная ценность этого продукта определяется значением функции <UF=FV(xF). После процесса разделения из этого материала получится обогащенный продукт в количестве P (кг) с концентрацией легкого изотопа Xp и обедненный продукт в количестве W (кг) с концентрацией Xw', изотопная ценность этих продуктов будет соответственно Up= =PV(xP) и Uw=WV(Xw). Таким образом, в результате разделения функция ценности UF увеличится на величину AfJ:

AU= Up+ Uw—Uf=PV(Xp) + WV(xw) —FV(Xf) , (7.18)

т. е.

FV(Xf) +AU=PV (хр)+ WV (xw).

Величина AU характеризует меру работы, которую необходимо затратить, чтобы получить из первоначальной газовой бинарной смеси два новых продукта — обогащенный и обедненный одним из изотопов этой смеси. Приращение функции ценности, характе-

* Настоящий параграф, а также § 7.3 написаны при участии А А. Сазыкина.

ризующее изменение потоков и их изотопного состава при прохождении смеси через разделительное устройство, и называется работой разделения. Как видно из формулы (7.18), работа разделения, необходимая для получения P (кг) обогащенного продукта, зависит от содержания 235U в отборе хр, в отвале Xw и в исходном материале (питании) Xf и от количества урана в отборе, отвале и питании (Р, W и F). Формула (7.18) показывает также, что работа разделения имеет размерность количества вещества и ее можно измерять, например, в единицах массы. По определению работа разделения не зависит от конкретной технологии разделения. Очевидно также, что работа разделения не совпадает с термодинамической работой, фактически совершаемой в процессе разделения. Однако значение работы разделения не дает ответа на вопрос о том, за какое время эта работа может быть выполнена на той или иной разделительной установке. Для ответа на этот вопрос необходимо знать разделительную мощность установки, т. е. работу разделения, которую данная установка способна выполнить в единицу времени.

Для фактического вычисления работы разделения по формуле (7.18) необходимо определить потенциалы разделения V(x). Это можно сделать, рассматривая разделительную мощность ступени (или разделительного элемента).

Пусть на вход разделительной ступени (см. рис. 7.2) поступает поток питания F с концентрацией изотопа 235U, равной Xf- Из ступени выходит поток обогащенной фракции Р=вР с концентрацией Xp и поток обедненной фракции W=(I—Q)F с концентрацией Xw. Тогда разделительную мощность ступени 8U можно выразить через изменение функции ценности за единицу времени:

6U=QFV (хр)+ (I—Q)FV(Xw)—FV (xF). (7.19)

Пусть в ступени происходит малое обогащение смесн, т. е. коэффициенты обогащения и обеднения малы по сравнению с единицей (є<1, є'-СІ и є"<1), так что для обогащения и обеднения справедливы формулы (7.12). Разложим в формуле (7.19) потенциалы разделения V(Xp) и V(Xw) в ряд Тейлора в окрестности Xf, сохранив члены второго порядка малости:

bU = [bF + (1 - б) F — F] V (Xf) + [8Р(Xp — xF) + + (\-b)F(xw-xF)]^-+

+ Uf (*P7^+(l-e)F І^У. (7.20)

При применении соотношения материального баланса для ступени выражения в первых двух квадратных скобках обращаются в нуль, так что

Ш =-^-[Ь(хр-хРу+(\-Щ (xw-xFf] ^r- (7.21)

dxF

Заменяя Xp на Xf и Xw на Xf по формулам (7.12) — (7.17), получаем

B=j^+Ma7]4|l_Jff| (7.22)

Теперь введем условие, что разделительная мощность ступени 8U не должна зависеть от концентрации питания (xf); тогда произведение сомножителей, содержащих члены, зависящие от концентрации, должно давать постоянную величину, которую проще всего приравнять к единице: ,

4(1 _х,)- *f = 1 или ¦^-=-;—!-. (7.23)

Следовательно, это условие устанавливает значение разделительной мощности ступени. В то же время из этого условия получаем дифференциальное уравнение (7.23), определяющее потенциал разделения.

Если использовать соотношения между коэффициентами обогащения и обеднения, вытекающие из материального баланса *, то разделительную мощность ступени можно представить в следующей форме:

ю = [б («у + (і - 6) (.")¦] = JJ ^i=

=L-B F(^ =6(1_6)Z^, (7.24)

При соединении в разделительный каскад ступеней с малым коэффициентом обогащения потоки легкой и тяжелой фракций почти одинаковы, так что можно считать 0=0,5, тогда є'=є"=є/2

2 2 8 V '

Из формулы (7.25) видно, что разделительная мощность (или разделительная способность) имеет размерность потока разделяемого газа и может вычисляться по коэффициентам є', г" и є. В практике расчетов разделения изотопов урана принято измерять поток количеством урана, проходящим через разделительное устройство за год.

Вернемся теперь к уравнению (7.23), определяющему потенциал разделения V(x). Его общее решение имеет вид

V(x) = (2x—l)\n[x/(l—x)]+Ax + B. (7.26)

Здесь AhB — произвольные постоянные интегрирования, которые должны быть определены дополнительными условиями. Однако нетрудно видеть, что эти постоянные не имеют существенного зна-
Предыдущая << 1 .. 89 90 91 92 93 94 < 95 > 96 97 98 99 100 101 .. 209 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed