прогесс 4 откачка пито

3,65 Mb.страница2/16Дата конвертации26.09.2011Размер3,65 Mb.Тип Смотрите также:   2                   ^ 1.1.7. Газодиффузионная технология обогащения урана. Первым ключевым элементом газодиффузионной технологии следует признать пористые фильтры. Именно в них совершается таинство разделения смеси молекул на лёгкие и тяжёлые. Определяющее значение для экономической эффективности процесса обогащения имеет качество фильтров средний диаметр пор. Чем меньше диаметр пор, тем больше можно повышать рабочее давление газа, достигая той же степени разделения без увеличения числа газодиффузионных ступеней [19-23]. В СССР были созданы диффузионные фильтры с очень мелкими по]рами, эффективно работающие длительное время при достаточно высоких давлениях в химически агрессивной среде гексафторида урана (рис. 5.3.4). Их механическая прочность позволяет работать в течение длительного времени в условиях переменных давлений и вибрации. Фильтр делается из двух слоев несущего, который обеспечивает необходимую механическую проч]ность, и делящего. Сделанный в основном из никеля, диффузионный фильтр представляет собой трубку диаметром 15 мм, длиной 550 мм и толщиной стенки 0,15 мм. Делящий слой толщиной 0,01 мм имеет поры, средний диаметр которых составляет 0,01 мкм. Опыт эксплуатации показал, что такие фильтры имеют хорошие разделительные характеристики и могут работать без регенерации более десяти лет. Второй ключевой элемент газодиффузионной технологии это компрес]сор, способный давать необходимую степень сжатия при требуемом расходе гексафторида урана. Скорость звука в газообразном гексафториде урана очень мала: примерно 80 м/с. Поэтому компрессоры должны работать со сверхзву]ковыми скоростями газа. На газодиффузионных заводах США и Франции применяются мощные многоступенчатые осевые сверхзвуковые компрессоры. В компрессор посту]пают два почти одинаковых потока газа. Первый обогащенный газ при низком давлении р', прошедший через пористые стенки фильтров в делителе предыдущей ступени. Этот газ проходит все ступени осевого компрессора и на выходе из него имеет высокое давление р. Второй обеднённый газ, прошедший вдоль каналов пористых трубчатых фильтров в делителе следу]ющей ступени каскада. Этот газ имеет несколько сниженное по сравнению с р промежуточное давление р". Для восстановления давления до р этот газ должен пройти только часть сту]пеней компрессора (достаточно одной или двух). Благодаря этому требуе]мую мощность электропривода удаётся уменьшить. В СССР были созданы более про]стые по конструкции одноступенчатые центробежные (радиальные) компрес]соры со сверхзвуковыми скоростями (рис. 5.3.5). На каждой ступени уста]навливались два компрессора. В пер]вый поступал обогащенный газ при низком давлении р', которое повыша]лось на выходе из компрессора до про]межуточного давления р". Этот газ объединялся с обеднённым газом и по]ступал во второй компрессор, из кото]рого выходил полный поток, сжатый до высокого давления р. При сжатии в компрессоре газ на]гревается и перед входом в делитель охлаждается водой на каждой ступени каскада в холодильнике до рабочей температуры процесса. Для работы компрессоров требуются мощные электродвигатели. Посколь]ку все давления внутри газодиффузионных машин ниже атмосферного, необходима система уплотнения, обеспечивающая высокую герметичность. В СССР была достигнута необычайно высокая герметичность каскада в усло]виях наличия десятков тысяч фланцевых соединений. Представление о ней можно получить из следующего примера. Если откачать все объёмы завода до глубокого вакуума, прекратить откачку и закрыть их, то давление будет постепенно нарастать вследствие натекания воздуха. Для того, чтобы давле]ние повысилось до 0,5 ат, должны пройти сотни лет! В СССР были разработаны и созданы надёжные системы регулирования потоков лёгкой и тяжёлой фракций в каждой ступени, обеспечивающие поток в конце каскада почти в миллион раз меньше потока гексафторида Рис. 1.1.5. Газодиффузионная ступень СССР в каскадеурана через головную ступень. Были разработаны и созданы клапаны и все необходимые для работы каскадов вспомогательные системы, в том числе мощные системы электроснабжения и охлаждения, приборы для измерения изотопного состава урана. Типичный газодиффузионный каскад, производящий уран для ядерной энергетики, обогащенный до 5% по 235U, содержит более 1000 ступеней. На каждой ступени имеется мощный компрессор. Практически вся энергия, потребляемая в газодиффузионном каскаде, переходит в тепло, которое долж]но быть отведено охлаждающей водой. Поскольку разделение на фильтре происходит в условиях, весьма далёких от термодинамического равновесия, удельное потребление энергии в процессе газовой диффузии очень велико. На газодиффузионных заводах США удельное потребление энергии перво]начально составляло 3000 кВт*ч/кг ЕРР, а после модернизации и рекон]струкции оно было снижено до 2500 кВт g ч/кг ЕРР. На наиболее современ]ном газодиффузионном заводе ЕВРОДИФ во Франции удельное потребление энергии составляет 2400 кВт*ч/кг ЕРР. Дальнейшее снижение этого пока]зателя представляется весьма проблематичным. Дело в том, что качество фильтров, определяемое величиной среднего диаметра пор, не влияет на удельное потребление энергии. Оно определяет размеры газодиффузионных ступеней. Чем меньше диаметр пор, тем выше может быть давление гексафто]рида урана перед фильтром, а потому тем меньше будут размеры ступени и соответственно ниже удельные капиталовложения [24]. Плата за энергию составляет примерно половину всех э

Учебное пособие для магистрантов по специальности «Физика кинетических явлений» Часть первая 1 чел. помогло.

1.1.7. Газодиффузионная технология обогащения урана - Учебное пособие для магистрантов по специальности «Физика...