Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
Л _ 4 _ 4 1 ехр [2 (1 — г) ?] 1fi .
и/ - g’GtP GPC f(l-r)» ’
так как L' = AGAP и L'—(L/2)=4bU/g2 в соответствии с формулами (3.101), (3.127). Минимальное значение А/dU получается при Ф=(Р+Р")/2РС = 0,5 [т. е. (Р+Р")/2 = 0,5РС] и г = 0 (т. е. Р' = 0):
{AjUJ)n.ln = ll,32/(e§GPc) - [6,15/(0PJ] Ю5 м2/кт ЕРР, (3.168)
где Рс измеряется в атмосферах, a G — в кг U м~2-атм-' (см. рис. 3.22, б).
Газонаполнение ступени, время задержки и объем ступени.
Газонаполнение ступени h определяется количеством UF6, содер-
112
жащимся в ступени в условиях установившейся эксплуатации; оно равно произведению /г = р0Vо внутреннего объема У0, занимаемого в ступени технологическим газом, на плотность pQ—RTPa/M в условиях, когда ступень заполнена газом, но еще не пущена (Р> Отношение газонаполнения ступени h к межступен-ному потоку L называется временем пребывания газа в ступени (временем задержки) t0 = h/L. Удельное газонаполнение ступени h/bU при 0=1/2 определяется формулой
hfbU = p0VOl'bU = 8f0!g*. (3.169)
Поскольку известно, что удельное газонаполнение газодиффузионного завода не превышает 0,1 кг U/кг ЕРР/год ([(3.174J и разд. 3.5.2), удельный объем ступени V0/bU может быть сделан меньше 9,4-10-3 (Т/273 Ра) м3/кг ЕРР/год (давление Ро измеряется в атмосферах). Кроме того, из формулы (3.169) следует, что в примере, приведенном в этом разделе, время задержки в ступени не может быть больше 14 с. Удельное газонаполнение имеет минимум при PfPc. = 0, г — 0 (идеальные пористые фильтры, истечение в вакуум).
Оптимальные давления. Минимальные значения для WP/bU, Е/bU, V/blJ и A/bU, полученные по формулам (3.152), (3.155),
(3.166), (3.168), приведены в табл. 3.5, где они сопоставлены с данными Бенедикта [3.25], вычисленными с применением аппроксимации разделительной эффективности фильтра по формуле
(3.75) вместо экспоненциальной функции (3.67). В этих двух случаях минимальные значения достигаются при совершенно раз-
Таблица 3.5. Оптимальные давления Р и Р' для газовой диффузии
Критерии WW'mhh
Э. Ф. Л. Б. Э. Ф. Д. Б. Э. Ф. Д. Б. Э. Ф.
PIPc 0 0 0 1,207 1 1 0,5
РЧРс 0 0 0 0,5 0,5 0 0
г = Р'1РС 0,266 0,285 0,285 0,414 0,5 0 0
S 0,734 0,715 0,715 0,293 0,303 0, ?00 0,607
(el/#T)(WlslW) 5,12 5,11 5,11 21,4 22,7 оо со
('OW) (Ег/W) 4,91 — 4,92 — 21 ,7 — оо
(4pcirt) (Vl'olJ) OO oo oo 48,5 45,3 оо оо
(?0 PcG) (A/bU) oo oo oo 34,4 45,3 8,33 11,32
Примечание. Минимальные значения W. [bU > VIU!, A'W и соответствующие значения 5 в столбце Д. Б. (данные Бенедикта) вычислены с помощью формулы (3.75) для разделительной эффективности пористых «фильтров (3.125). Минимальные значения указанных величин и соответствующие им значения 5 в столСце Э. Ф. (экспоненциальная функция), вычисленные с поиошью экспоненциальной функции (3.67) для S, ранее были приведены в формулах (3.153;, (3.157), (3.165), (3.168).
8 Зак 2067
113
личных давлениях. Зависимость We/bU, E/6U, V/Ш и А/Ы) of Р/Рс и от г—Р'/Р показана на рис. 3.20, 3.22. При конструировании ступени значения этих характеристик ступени следует учитывать наряду с технологическими и экономическими ограничениями (см. разд. 3.5.1).
3.2.5. Многокомпонентные смеси
До сих пор рассматривались только бинарные смеси. В газодиффузионных заводах представляют интерес и процессы в смесях, содержащих более двух компонентов, например: перемещение легких неконденсируемых примесей в каскаде к его хвостовой части (извлечение примесей, очистка), распределение концентрации 234U по заводу при использовании питания природного состава, распределение концентрации 236U и даже 237U на заводе, использующем питание, получаемое при регенерации топливных элементов (когда присутствуют изотопы U с малой концентрацией) .
При молекулярной эффузии через отверстие отношения потоков Ji/Jk для всех пар компонентов выражаются формулой (3.29), которая позволяет определить соответствующие коэффициенты разделения на пористом фильтре сю л= (Л1А/Л1г-)“1/2, и эти значения сю ih удовлетворяют соотношениям (3.4), (3.10) с концентрациями Ni} Nk при условии 2Л/г=1. Таким образом, рассматривая одни только кнудсеновские потоки, мы делаем первый шаг в теории разделения многокомпонентных смесей. Этот простейший закон разделения обеспечивает возможность обобщить на многокомпонентные смеси такие понятия теории ступени п каскада, как функция ценности [3.175], идеальные каскады [3.176], прямоугольные каскады [3.177, 3.178], прямоугольно-ступенчатый каскад с несколькими отборами продукта [3.177].
Второй шаг мы делаем, учитывая в потоке каждого компонента смеси /, составляющие, возникающие в результате взаимной диффузии всех компонентов [3.37], с соответствующими коэффициентами аккомодации на стенках пор [3.52, 3.53]. Таким способом получается система п(п—1)/2 уравнений разделения /;//ft = v,-/vA для всех пар компонентов, содержащая члены, пропорциональные градиентам парциальных давлений РЛгг- и градиенту полного давления смеси Р. В первом приближении, справедливом при удовлетворительных значениях эффективности Sijt каждая пара компонентов удовлетворяет уравнению разделения, аналогичному (3.63), или для изотопов— (3.67), с соответствующими значениями характеристического давления.
