Divisionsarbejdsenhed

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. januar 2020; checks kræver 3 redigeringer .

Separativ arbejdsenhed (SWU ) er en arbejdsenhed til adskillelse af isotoper . For en vis ændring i isotopsammensætningen af en bestemt blanding kræves den samme mængde SWU, uanset isotopseparationsteknologien . [1] [2]

SWU'en måler de omkostninger, der kræves for at fremstille stoffer med en given ændring i isotopsammensætning. [3] Separationsarbejdsenheden karakteriserer også godt evnen til isotopseparationsudstyr. [fire]

For forskellige isotopseparationsteknologier kan de reelle ressourceomkostninger variere meget. For eksempel kræver gasdiffusionsteknologi 2500 kWh elektricitet pr. separationsenhed. Gascentrifuger bruger 50 kWh til det samme arbejde. [5] [6]

Beregning

Det er muligt at estimere SWU-omkostninger for at adskille arbejde ved hjælp af formlen: [2] [1]

$EPP=M_{1}\cdot V(\alpha _{1})+M_{2}\cdot V(\alpha _{2})-M_{0}\cdot V(\alpha _{0 })$

Her:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ er separationspotentialfunktionen.
$\alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}$ er graden af berigelse af isotopblandingen. Følgelig for blandinger ved installationens indløb ( ) og ved udløbet ( og ). og er masserne af isotoper i en bestemt blanding. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ , og er massen af blandinger ved installationens indløb (indeks 0) og ved udløbet (indeks 1 og 2). $M_{1}$ $M_{2}$

Ifølge formlen har arbejdet med adskillelse dimensionen af stofmængden. Det er aftalt, at 1 SWU = 1 kg, derfor er karakteristikken for udstyrets separationskraft nogle gange angivet i masseenheder. Der er dog ingen fysisk masse svarende til en enhed af SWU.

Beregningseksempel

Lad det være nødvendigt at opnå M 1 = 1 kg beriget uran. Indholdet af uran i råmaterialet er α 0 = 0,71 %, i beriget uran - α 1 = 90 %, i affald - α 2 = 0,2 %. Find den nødvendige masse af råmaterialer M 0 , massen af affald M 2 og mængden af arbejde for at adskille SWU'en.

Massen af råmaterialer M 0 og massen af affald M 2 er fundet ud fra systemet af lineære ligninger

$M_{0}\alpha _{0}-M_{2}\alpha _{2}=M_{1}\alpha _{1};$
$M_{0}(1-\alpha _{0})-M_{2}(1-\alpha _{2})=M_{1}(1-\alpha _{1}).$

Vi får

$M_{0}=176{,}078;M_{2}=175{,}078.$

Adskillelsespotentiale funktioner:

$V(\alpha _{0})=(1-2\cdot 0{,}0071)\cdot \ln {{1-0{,}0071} \over 0{,}0071}=4{ ,}870;$
$V(\alpha _{1})=(1-2\cdot 0{,}9)\cdot \ln {{1-0{,}9} \over 0{,}9}=1{ ,}758;$
$V(\alpha _{2})=(1-2\cdot 0{,}002)\cdot \ln {{1-0{,}002} \over 0{,}002}=6{ ,}188.$

Så bliver adskillelsesarbejdet

$EPP=1\cdot 1{,}758+175{,}078\cdot 6{,}188-176{,}078\cdot 4{,}870=227{,}532.$

Uranberigelse

Naturligt uran indeholder 0,72% af 235 U isotopen . Når uran beriges i 235 U isotopen , tilføres naturligt uran til anlægget, og to strømme opnås ved udgangen: beriget uran og forarmet uran (de såkaldte lossepladser). Typiske omkostninger for at få 1 kg beriget uran: [2] [5]

For berigelse op til 3,6 % med lossepladser på 0,2 % kræves 6,7 kg naturligt uran og 5,7 SWU.
For berigelse op til 3,6 % med lossepladser på 0,3 % kræves 8,2 kg naturligt uran og 4,5 SWU.
For berigelse op til 90 % med lossepladser på 0,2 % kræves 176 kg naturligt uran og 228 SWU.
For berigelse op til 90 % med lossepladser på 0,3 % kræves 219 kg naturligt uran og 193 SWU.

Jo mindre den ønskede isotop går til lossepladsen, jo mindre råmateriale kræves der, men jo større er omkostningerne ved SWU.

Online regnemaskiner

Online-beregnere er tilgængelige til at kvantificere uranberigelsesprocessen. [7] [8]

Delingskraft

Separationsarbejdsenheden karakteriserer godt isotopseparationsudstyrets muligheder: specifikt udstyr udfører det samme isotopadskillelsesarbejde på en vis tid. Disse funktioner i udstyret kaldes separationskraft (separationskapacitet). De måles i afledte enheder af SWU/år, som karakteriserer mængden af separationsarbejde, som udstyret er i stand til at udføre på et år. [2] [1]

Da enheden for separationsarbejde har dimensionen et kilogram, udtrykkes planternes kapacitet nogle gange i masseenheder: kilogram eller tons pr. år.

Verdensomspændende isotopseparationskapacitet

Uranisotopseparationsanlægs kapacitet i tusindvis af SWU om året ifølge WNA Market Report .

Land	Firma, fabrik	2012	2013	2015	2018	2020
Rusland	Rosatom	25.000	26000	26578	28215	28663
Tyskland, Holland, England	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Frankrig	Orano	2500	5500	7000	7500	7500
Kina	CNNC	1500	2200	4220	6750	10700+
USA	URENCO	2000	3500	4700	?	4700
Pakistan, Brasilien, Iran, Indien, Argentina		100	75	100	?	170
Japan	JNFL	150	75	75	?	75
USA	USEC : Paducah & Piketon	5000	0	0	0	0
	i alt	49000	51550	57073	61111	66700

SWU-priser

I 1990'erne og 2000'erne, indtil 2006, svingede spotpriserne omkring 100 USD pr. SWU for uranberigelse. [9] Så begyndte prisen at stige og nåede i 2009 et højdepunkt på 160 USD. Siden 2011 har prisen gradvist været faldende og bryder igennem mærket 40 USD i 2018.

Noter

↑ 1 2 3 Adskillelse af isotoper
↑ 1 2 3 4 Arkiveret kopi . Hentet 24. juni 2013. Arkiveret fra originalen 19. juni 2018. (ubestemt)
↑ Enhed - arbejde - division - Great Encyclopedia of Oil and Gas, artikel . Hentet 23. juni 2013. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2014. (ubestemt)
↑ MARKEDSMULIGHEDER FOR URANBERIGELSE . Hentet 10. januar 2014. Arkiveret fra originalen 10. januar 2014. (ubestemt)
↑ 12 Uranberigelse | Berigelse af uran . Arkiveret fra originalen den 28. juni 2013. (ubestemt)
↑ Uranberigelse: Fakta til en meningsfuld diskussion om nuklear spredning og atomenergi Arkiveret 21. januar 2022 på Wayback Machine // IEER | Energi og sikkerhed nr. 31
↑ URENCO SWU Lommeregner . Hentet 22. januar 2020. Arkiveret fra originalen 7. oktober 2019. (ubestemt)
↑ UxC Brændstofmængde og -omkostningsberegner . Hentet 22. januar 2020. Arkiveret fra originalen 16. december 2019. (ubestemt)
↑ Spot Ux SWU-pris . Hentet 24. august 2018. Arkiveret fra originalen 25. august 2018. (ubestemt)