Avdelningens arbetsenhet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 22 januari 2020; kontroller kräver 3 redigeringar .

Separativ arbetsenhet (SWU ) är en arbetsenhet för att separera isotoper . För en viss förändring av isotopsammansättningen av en viss blandning krävs samma mängd SWU, oavsett isotopseparationsteknik . [1] [2]

SWU mäter kostnaderna som krävs för att producera ämnen med en given förändring i isotopsammansättningen. [3] Separationsarbetsenheten kännetecknar också väl förmågan hos isotopseparationsutrustning. [fyra]

För olika isotopseparationstekniker kan de verkliga resurskostnaderna variera kraftigt. Till exempel kräver gasdiffusionsteknik 2500 kWh el per separationsenhet. Gascentrifuger använder 50 kWh för samma jobb. [5] [6]

Beräkning

Det är möjligt att uppskatta SWU-kostnaderna för att separera arbete med formeln: [2] [1]

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

Här:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ är separationspotentialfunktionen.
$\alpha ={M^{235} \över M^{238}+M^{235}}$ är graden av anrikning av isotopblandningen. Följaktligen för blandningar vid installationens inlopp ( ) och vid utloppet ( och ). och är massorna av isotoper i en viss blandning. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alfa_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ , och är massan av blandningar vid installationens inlopp (index 0) och vid utloppet (index 1 och 2). $M_{1}$ $M_{2}$

Enligt formeln har separationsarbetet dimensionen av mängden ämne. Det är överens om att 1 SWU = 1 kg, därför indikeras ibland egenskapen för utrustningens separationskraft i massenheter. Det finns dock ingen fysisk massa som motsvarar en enhet av SWU.

Beräkningsexempel

Låt det vara nödvändigt att erhålla M 1 = 1 kg anrikat uran. Innehållet av uran i råvaran är α 0 = 0,71 %, i anrikat uran - α 1 = 90 %, i avfall - α 2 = 0,2 %. Hitta den erforderliga massan av råmaterial M 0 , massan av avfall M 2 och mängden arbete för att separera SWU.

Massan av råmaterial M 0 och massan av avfall M 2 hittas från systemet med linjära ekvationer

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

Vi får

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

Separationspotentialfunktioner:

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

Sedan blir separationsarbetet

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

Urananrikning

Naturligt uran innehåller 0,72 % av 235 U -isotopen . När uran anrikas i 235 U -isotopen tillförs naturligt uran till anläggningen och två strömmar erhålls vid utgången: anrikat uran och utarmat uran (de så kallade soptipparna). Typiska kostnader för att få 1 kg anrikat uran: [2] [5]

För anrikning upp till 3,6 % med deponier på 0,2 % krävs 6,7 kg naturligt uran och 5,7 SWU.
För anrikning upp till 3,6 % med deponier på 0,3 % krävs 8,2 kg naturligt uran och 4,5 SWU.
För anrikning upp till 90 % med soptippar på 0,2 % krävs 176 kg naturligt uran och 228 SWU.
För anrikning upp till 90 % med soptippar på 0,3 % krävs 219 kg naturligt uran och 193 SWU.

Ju mindre den önskade isotopen går till soptippen, desto mindre råmaterial krävs, men desto högre kostnad för SWU.

Onlineräknare

Onlineräknare finns tillgängliga för att kvantifiera processen för anrikning av uran. [7] [8]

Delningskraft

Separationsarbetsenheten karakteriserar väl kapaciteten hos isotopseparationsutrustning: specifik utrustning utför samma isotopseparationsarbete under en viss tid. Dessa egenskaper hos utrustningen kallas separationskraft (separerande kapacitet). De mäts i härledda enheter av SWU/år, vilket kännetecknar mängden separationsarbete som utrustningen klarar av under ett år. [2] [1]

Eftersom enheten för separationsarbete har dimensionen ett kilogram uttrycks växternas kapacitet ibland i massenheter: kilogram eller ton per år.

Världsomspännande isotopseparationskapacitet

Uranisotopseparationsanläggningens kapacitet i tusentals SWU per år enligt WNA Market Report .

Land	Företag, anläggning	2012	2013	2015	2018	2020
Ryssland	Rosatom	25 000	26 000	26578	28215	28663
Tyskland, Holland, England	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Frankrike	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	5 000	0	0	0	0
	Total	49 000	51550	57073	61111	66700

SWU-priser

Under 1990- och 2000-talen, fram till 2006, fluktuerade spotpriserna runt 100 USD per SWU för urananrikning. [9] Sedan började priset stiga och nådde 2009 en topp på 160 USD. Sedan 2011 har priset gradvis sjunkit, och 2018 bröt det igenom märket på 40 USD.

Anteckningar

↑ 1 2 3 Separation av isotoper
↑ 1 2 3 4 Arkiverad kopia . Hämtad 24 juni 2013. Arkiverad från originalet 19 juni 2018. (obestämd)
↑ Enhet - arbete - division - Great Encyclopedia of Oil and Gas, artikel . Hämtad 23 juni 2013. Arkiverad från originalet 26 oktober 2014. (obestämd)
↑ MARKNADSMÖJLIGHETER FÖR URANANRIKNING . Hämtad 10 januari 2014. Arkiverad från originalet 10 januari 2014. (obestämd)
↑ 12 Urananrikning | Anrikning av uran . Arkiverad från originalet den 28 juni 2013. (obestämd)
↑ Urananrikning: fakta för en meningsfull diskussion om kärnspridning och atomenergi Arkiverad 21 januari 2022 på Wayback Machine // IEER | Energi och säkerhet nr 31
↑ URENCO SWU-kalkylator . Hämtad 22 januari 2020. Arkiverad från originalet 7 oktober 2019. (obestämd)
↑ Kalkylator för UxC-bränslemängd och kostnad . Hämtad 22 januari 2020. Arkiverad från originalet 16 december 2019. (obestämd)
↑ Spot Ux SWU-pris . Hämtad 24 augusti 2018. Arkiverad från originalet 25 augusti 2018. (obestämd)

Länkar

Beskrivning av Separative Work Unit // Nuclear Information Project, FAS
3.3 Separationskapacitet för anrikningsanläggningen // RADIOCHEMISTRY (föreläsningskurs) - Moscow State University, 2006