Cтраница 1
Газовая центрифуга также является аппаратом типа колонны. Ее разделительное действие основано на накапливании тя - - желого изотопа на периферии колонны под действием центробежной. Благодаря противотоку легкой и тяжелой фаз достигается высокая эффективность разделения газов-изотопов. Метод применен для разделения изотопов криптона и ксенона. [1]
Газовая центрифуга также является аппаратом типа колонны. Ее разделительное действие основано на накапливании тя - - белого изотопа на периферии колонны под действием центро-бежной. Благодаря противотоку легкой и тяжелой фаз достигается высокая эффективность разделения газов-изотопов. [2]
Газовая центрифуга формально подобна колонне для термической диффузии, и к ней применим тот же тип дифференциального уравнения. [3]
Газовая центрифуга имеет определенное преимущество по сравнению с другими необратимыми процессами, состоящее в том, что физические свойства газов, подлежащих разделению, не обязательно ограничивают нижний предел величины работы, затрачиваемой для осуществления данного разделения. Всегда имеется возможность искусной механической конструкцией значительно уменьшить работу трения в центрифуге и сделать, таким образом, расход энергии более сравнимым с расходом энергии при обратимом процессе. [4]
![]() |
Схема установки для масс-диффу.| Схема установки. [5] |
Газовая центрифуга может работать при различных температурах в верхней и нижней ее частях. Температурный градиент обеспечивает конвективную циркуляцию внутри центрифуги. [6]
Такие газовые центрифуги, предназначенные для обогащения урана, проходят испытания в США и Европе. [7]
Однако первые изготовленные и испытанные газовые центрифуги ( машины № 1 и № 2) не были предназначены для разделения изотопов урана. [8]
Разработка газовых центрифуг для разделения изотопов связана с исследованием и оптимизацией процессов, протекающих как внутри быстро-вращающегося ротора, так и в его оболочке. Под первыми понимаются течение и диффузия изотопной смеси во внутренней полости вращающегося цилиндра, под вторыми - анализ напряжений в роторе и его концевых элементах, а также проблемы, связанные с опорами и устойчивостью вращающегося ротора. История создания технологии разделения изотопов урана с помощью газовых центрифуг представляет собой уникальный пример успешного решения многочисленных научных задач экспериментаторами, теоретиками и производственниками в области материаловедения и механики, физики разделительных процессов и газодинамики и многих других направлений. [9]
Содержимое газовой центрифуги может быть уподоблено вращающейся атмосфере. В настоящее время вращающиеся газы являются объектом исследований новой отрасли науки - геофизической динамики жидкости. Математические методы, развитые в этой отрасли ( в частности, метод сингулярного возмущения), можно распространить и для исследования циркуляционного течения в центрифуге. Первые публикации с таким подходом появились в начале 70 - х годов. [10]
Схема непрерывно действующей противоточной газовой центрифуги показана на рис. 17, где изображены два элемента - один вверху, служащий в качестве секции обогащения, и другой внизу, служащий в качестве исчерпывающей секции. [11]
Рассмотрим газовую центрифугу, для которой параметры второй подгруппы ( ZH, a, Qa, F, A F, 6, T0) уже заданы. Задача оптимального управления состоит в определении совокупности управляемых переменных сц, а2, аз, а4, rD, ZF, pw, соответствующих максимуму разделительной мощности центрифуги. [12]
К газовой центрифуге подводится энергия двух видов: а) энергия, необходимая для циркуляции газа вверх у внутренней стенки газовой камеры и вниз у наружной стенки, и б) механическая работа для преодоления трения и поддержания вращения центрифуги. Хотя работа процесса разделения составляет только небольшую часть механической работы, поучительно оценить ее величину для пояснения соотношения между обратимым и необратимым процессом. [13]
В газовых центрифугах, занимающих лидирующее положение в технологиях обогащения урана, реализуется метод, использующий псевдогравитационные силы большой величины. В центрифуге имеет место противоток - ниспадающий поток газа во внешней части вращающегося цилиндра и восходящий поток газа в центральной или осевой области. Сквозь промежуточный район идет постоянная диффузия обоих типов молекул из одного потока в другой, но радиальное силовое поле центрифуги сильнее действует на тяжелые молекулы, чем на легкие, поэтому концентрация тяжелых молекул растет в периферийной области и уменьшается в осевой и наоборот - для легких молекул. [14]
![]() |
Принципиальная схема каскада. [15] |