Молекулярно-селективный массоперенос компонентов в ординарных и многопоточных каскадах кусочно-непрерывного профиля для разделения многокомпонентных изотопных смесей в ядерном топливном цикле

• Автор: Смирнов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Краткие сведения из теории разделения изотопов в каскадах

1.1 Понятие разделительной ступени

1.2 Симметричный противоточный каскад

1.2.1 Система уравнений, описывающих массоперенос в симметричном противоточном каскаде в общем случае

1.2.2 Модельные каскады: ^-каскад, «квазиидеальный» каскад и их взаимосвязь

1.2.2.1 Модель ^-каскада

1.2.2.2 Модель «квазиидеального» каскада

1.2.2.3 Эквивалентность 2-каскада и «квазиидеального» каскада

1.2.2.4 Каскад с несмешением относительных концентраций двух заданных компонентов смеси (Л-каскад)
Глава 2. (З-каскад: физический смысл параметров, определяющих его физико-математическую модель. Применение модели 2-каскада в прикладных задачах
2.1 Физический смысл параметров в модели 2-каскада
2.2 Физико-математическая модель 2-каскада с «расширением» потока
2.2.1 Постановки разделительных задач
2.2.2 Сравнение каскада с «расширением» с каскадом монотонного профиля при заданных концентрациях целевого компонента во внешних потоках
2.2.3 Сравнение каскада с «расширением» с каскадом монотонного профиля при заданных концентрациях целевого компонента в потоке дополнительного отбора и величине суммарного потока
2.2.4 Исследование влияния параметров 2-каскаДа с «расширением» на массоперенос компонентов по его длине
2.2.5 Оценка возможности практической реализации каскадов с «расширением» потока
2.2.5.1 Вывод основных соотношений для расчета параметров каскада с «расширением», состоящего из участков прямоугольного профиля потока
2.2.5.2 Сравнение ПК с каскадом с «расширением», состоящим из участков прямоугольного профиля потока
2.3 Закономерности изотопо-селективного массопереноса в 2-каскаДе с потерями рабочего вещества на ступенях

2.3.1 Разработка модели 2_каскаДа с потерями рабочего вещества
2.3.2 Частный случай - бинарная смесь
2.3.3 Закономерности изменения внешних параметров О-каскада в зависимости от изменения величины коэффициента потерь
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Эволюция изотопного состава регенерированного урана при его многократном рецикле в топливном цикле реакторов

3.1 Использование регенерата для производства топлива реакторов на тепловых нейтронах: текущее положение, проблемы обогащения регенерата и
его многократного использования
3.1.1 Сложности дообогащения регенерата в разделительном каскаде
3.1.2 Многократный рецикл регенерата урана в топливе ЛВР
3.2 Способы снижения накопления минорных изотопов при обогащении регенерата урана. Выбор оптимальной каскадной схемы для дообогащения регенерата урана
3.3 Закономерности изменения изотопного состава регенерированного урана 95 при его многократном рецикле в топливе реакторов ВВЭР-1
3.4 Закономерности массопереноса в «квазиидеальном» каскаде с потерями и натечками на его ступенях при разделении гексафторида регенерированного урана
3.4.1 Разработка модели, методики и алгоритма расчета «квазиидеального» каскада с потерями и натечками на его ступенях
3.4.2 Закономерности изменения внешних параметров «квазиидеального» каскада с потерями и натечками на его ступенях
3.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
БЛАГОДАРНОСТИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор ВОУ - высокообогащенный уран
КРМС - каскад для разделения многокомпонентных смесей
МК - модельный каскад
ПИР - научно-исследовательская работа
НОУ - низкообогащенный уран
ОАО - открытое акционерное общество
ОЯТ - отработавшее ядерное топливо
ПК - прямоугольный каскад
ПСК - прямоугольно-секционированный каскад
РБМК - реактор большой мощности канальный
ТВС - тепловыделяющая сборка
ЯТ - ядерное топливо
ЯТЦ - ядерный топливный цикл

Если разделительный каскад состоит из 2 идентичных разделительных элементов и процесс разделения организован так, что потери работы разделения (разделительной способности) отсутствуют, то произведение Z на разделительную способность единичного элемента (5Уэл) будет равно разделительной способности всей установки ДС/, вычисляемой по формуле (1.78). Следовательно, суммарное число разделительных элементов в каскаде может быть выражено как:
2=^. (1.80) 5 С/

В случае, когда обогащение на отдельной ступени не является малым, полный коэффициент разделения q не зависит ни от состава смеси, ни от коэффициента деления потока, величина 8 С/эл составляет:
(1.81)

Суммарная разделительная способность каскада может быть выражена как
О-82)
у/д + 1 ^ ^+
Как уже было упомянуто выше, оптимальность параметров Я-каскада (при соответствующем выборе опорного компонента) в случае каскадов для разделения многокомпонентных смесей, позволяет рассматривать его в качестве «эталонного» каскада при получении требуемого количества изотопного продукта и заданных концентраций целевого компонента во внешних потоках. Следовательно, по аналогии со случаем бинарной смеси, формально можно ввести в рассмотрение следующую величину:
у1Я„к +
- пс; 1п я' + и'с"’ 1П /с - гс; 1п я,;,
= 2]----------1------’ ___ _______________—■ (1.83)
м & -1 V Ч„к +
£ 1 ~ 1 — ^
Величину, определяемую соотношением (1.83) формально можно считать разделительной способностью каскада в случае разделения многокомпонентных смесей. Она может быть принята в качестве критерия эффективности при сравнении каскадных схем. Например, данной величиной удобно пользоваться при сравнении различных схем для дообогащения смеси регенерированного урана, которая за счет присутствия неприродных
232 ? "И
изотопов ( У, '' У, * и) должна быть рассмотрена как многокомпонентная смесь.