核工程导论-第二部分铀浓缩的主要方法介绍课件.ppt

1、021352 3491.0043mm实际的分离系数远低于理论值，具体数值决定于设备结构、膜的特性及其它工艺条件。由于单级的分离效果不大，为了得到5的浓缩铀，便需把近千个扩散级串联起来；如要生产高浓铀便需串联数千个扩散级.外套筒电机供料贫料精料转子LVRTMDU42max22 mLVRTMDU42max22 2Vb断裂V材 料 抗拉强度b MPa密度g/cm3 最高线速度Vm/s备 注LC4铝合金5002.8425C3机用7A60超高强铝合金6282.8470钛合金9004.6440高强度钢17008455马氏体时钢250030008.1550600NC机用玻纤/树脂7001.9600碳纤维/树

2、脂16001.6950尼龙/树脂15001.31100玻纤/树脂/7A601500/690FL机用 P,CPF,CFW,CWW,CWF1,CFF2,CF离心工厂工艺流程示意图净化管线铜质导热隔板冷Freon线，-80热Freon线，80气态UF6气态UF6卸料线电磁气动阀冷凝升华器示意图UF6HF04空气补压机气态卸料线冷、热乙二醇贫料冷升器48喷淋水3M3贫料容器原子激光分离法的原理是： 利用激光束对铀蒸汽的选择性激发，235U选择性电离后再通过电场或磁场从中性分子中分离出来。 eUphotonsU2352353 喷嘴分离法的原理是：对于供料流，如果把分流劈置于适当的位置，根据气体通过曲壁时

3、产生的离心力差，较重分子靠近壁面富集，较轻分子远离壁面富集。 方法方法分离分离系数系数操作操作温度温度/操作压力操作压力/MPa装料量装料量g(U)/分离功分离功.a电力消耗度电力消耗度/kg(分离功分离功)气体扩散法气体扩散法1.004370-1000.071-0.101100-2002500高速离心法高速离心法1.140-500.1010.15100-400喷嘴分离法喷嘴分离法1.015400.0251006600激光法激光法大大少少大大化学交换法化学交换法1.001320（湿法）（湿法）500-1000600 211nnnCmol211C 利用： 111Mn222Mn12)1(MMCCC

4、Cmolmolmol其中：M1、M2分别是第一、二种同位素的摩尔质量可以推导出两种丰度之间的关系式： 对铀同位素分离来说，质量丰度除了可以用UF6来计算外，还可以按金属铀来计算，即表示铀-235在金属铀中的含量。 如：天然铀的235UF6的摩尔丰度Cmol为0.0072，按UF6计算的质量丰度为：00714.0349352)0072.01 (0072.00072.0C天然铀中铀-235的质量丰度如按金属铀计算则为：00711.0235238)0072.01(0072.00072.0C 可见，当两种同位素的摩尔质量相差不大时，以上三种不同的丰度差别不大。（当然对轻元素差别会比较大）对铀同位素来说

5、，两种丰度的差异极小天然铀同位素的丰度：一般情况下，可忽略234U，认为是双组分。用C表示235U 的丰度，1-C表示238U的丰度但是，对于堆后料237U、239U（半衰期短）、234U ，就要考虑234U的影响丰度比 (相对丰度) R = C/(1-C)1/()1/(WwPPCCCCq)1/()1/(FFPPCCCC )1/()1/(WwFFCCCC浓缩系数 （重馏分浓缩系数、轻馏分浓缩系数）11分流比分流比 FP或 GA分离系数和浓缩系数分离系数和浓缩系数分离系数 （重馏分分离系数、轻馏分分离系数、全分离系数） 伊朗核问题是目前敏感的问题，2年前，伊朗建成并启动运行了由164台离心机组成

6、的离心级联，国际舆论哗然。 有人认为伊朗很快就可以得到足够生产一颗原子弹的浓缩铀，也有专家认为伊朗的离心机每台分离功率只有1公斤铀/年，现有的离心机要想造出原子弹至少需要5年。 我们知道，在一颗原子弹至少需要20Kg的235U丰度约为90的金属铀，如何将离心机的分离能力和最终的产品的联系起来呢？ 首先从价值函数与分离功率的概念出发，求出普遍表达式 设：V是与丰度C相关的一个特征函数。 分离机器的作用是使气体的V增加，可理解为，分离机器做了“功”，使气体的 “价值”增加。 因此，可以称V为价值函数，它表达了丰度为C时单位质量物质的价值是只和丰度C有关而和机器的参数无关的一个量，可写为 V(C)。

7、分离功率与价值函数的物理意义和表达式分离功率与价值函数的物理意义和表达式 G C(1-)G ， C-G，C+ 对右图所示分离级，进入流量为G，丰度为C，价值量为 GV(C) 。 经过分离，流出轻馏分流量为 G，丰度为C+ ，价值量 G V(C+)，流出重馏分流量为（1-）G，丰度为C- ，价值量为: )()1(CGV)()()1 ()(CGVCGVCGVU 以U 表示经过一个分离级单位时间价值的增加，也称价值增率，则有： 在在 价值增率第二节 分离功率与价值函数的特点分离功率与价值函数的特点FFFWFWPWWWWFFPPPPWFPCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCY1ln) 12 (1ln) 12 (1ln) 12 (),(Y函数的应用：U = P V(C+) + WGV(C- ) -FV(C)PYCVPFCVPWCVPU)()()(