שיטות אנרגיה של אורניום שונים

המונחים: Uranium Enrichment

(ההעשרה של אורניום היא תהליך פיזיו-כימיקלי המגביר את שפע של איזוטופת ה-FLT:0Uranium-235cioFLT:1 (U-235) ביחס לשפע אך לא-fisile (FLT:2Uranium-238FLT 3: אורניום טבעי מכיל רק כ- 0.711%-SW; עבור רוב הכורים ל-235 ליטרים של אנרגיה, בדרך כלל, כלומר, עד 90% מהאנרגיה גרעינית, היא בעלת רמה של 5 עד 4, ו-4%) של כוח גרעינית-4% (או- 2, לעומת 3, ו-290) של כוח גרעיני (U).

אורניום hexafluoride (UF6) הוא הצורה הכימית הסטנדרטית המשמשת כמעט בכל תהליכי העשרה בגלל נקודת הרתיחה הנמוכה יחסית שלה (56 ° C בלחץ אטמוספירי) ומכיוון שלפלואורין יש רק איזוטופ יציב אחד, מפשט את הפרדת האנרגיה של שיטות העשרה הוא חיוני עבור קובעי מדיניות, שירותים, משקיעים כמו העולם מבקש decarbonsize את הדור של החשמל תוך ניהול סיכונים גרעיניים.

שיטות פעילות נפוצות של אורניום

ארבע טכנולוגיות העשרה עיקריות כבר פורקו או פותחו בקנה מידה תעשייתי:

• (ב) ⁇ :0) ,(Gaseous diffusionFLT:1) – השיטה המסחרית הראשונה, אשר העלתה כעת בעיקר בשל הביקוש לאנרגיה גבוהה.
• (ב) ⁇ (ב"ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ל"העשירה" (FLT) 1 - גישה מתפתחת המבטיחה הפחתה של הפחתה בצריכת אנרגיה.
• (FLT:0) תהליכי אווירודינמיקה (Aeroדינמית) 1 (FLT:1) – השתמשו במספר מתקני נישה, כגון בתוכנית הנשק לשעבר בדרום אפריקה.

כל שיטה מנצלת את ההבדל ההמוני הקל בין מולקולות UF6 המכילות U-235 (משקל מולקולרי -49) לבין אלה המכילים U-238 (מסים - 352). הגורם ההפרדה לשלב, את האנרגיה קלט לבמה, ואת המספר הכולל של שלבים הדרושים כדי לקבוע צריכת אנרגיה כוללת.

ניתוח אנרגיה מפורט

האנרגיה הנמשכת ל- SWU משתנה באופן דרמטי על פני טכנולוגיות, המונעת על ידי עקרונות פיזיים של הפרדה איזוטופית ויעילות הציוד.התתות הבאות מפרות את טביעת הרגל האנרגטית של כל שיטה, האבולוציה ההיסטורית והמעמד הנוכחי.

גזי Diffusion

בגוון גזי, גז UF6 מושעה דרך מחסום ⁇ . מולקולות אורקלור מעט מהר יותר דרך הנקבוביות המיקרוסקופיות, יצירת ארקייד הפרדה הדורש מאות עד אלפי שלבים.התהליך הוא אנרגיה רגיש לשתי סיבות עיקריות: FLT:0pression of UF6 GasFLT:1 כדי לשמור על לחץ על פני איברי, ו- 1Flar הוא צורך מאוד:2 רק על מספר נמוך (FR2-1)

צריכת האנרגיה האופיינית לדיפוזיה גזית היא בין:0;2000 ו- 3000 קילוואטה ל SWUveFLT:1 (הצמחים הגדולים ביותר של דיפוזיה גזית, כגון מתקני Paducah ו Portsmouth בארצות הברית, כל אחד נצרך על מנת של 2,000 עד 3,000 מגהוואט של חשמל - בדומה לביקוש הגדול של העיר: LT2electricity עבור פחות מ- 60% בלבד, אשר עשה שימוש יעיל של חשמל, אשר היה פחות מ-3,000 יחידות עד 3,000 מגה- 300 יחידות, אשר היומין של חשמל חשמליות, אשר היו יעילות, אשר היומין, אשר היו יעילות, אשר היומין, בהשוואה ל- 300 עד 3,000 מגה- 300 עד 3,000 מגה- 300 עד 3,000 מגה- 300, אשר היו דומות ל- 300, אשר היומין, לעומת זאת, לעומת זאת, אשר היומין של חשמל, לעומת זאת, אשר היומין של חשמל, אשר היומין, אשר היו דומות ל- 300 עד 3,000 יחידות חשמל חשמליות של כל אחת, אשר היו דומות ל- 300 עד 3,000 מגה-אפואט של עיר גדולה של חשמל, בדומה ל- 300 עד 3,000 מגה- 300 עד 3,000 מגה- 300, אשר היומין, אשר היומין, 000- 300- 300- 300- 300

בגלל התיאבון האנרגטי הזה, כל צמחי הטבולוזים הגזים המסחריים נסגרו.המתקן האחרון, צמח ג'ורג'ס בייס בטריסטיקין, נסגר בשנת 2012. המורשת הסביבתית של הטכנולוגיה כוללת פליטות פחמן גבוהות והכמויות הגדולות של חום הפסולת ששוחררו, אם כי הוא גם הפיק חלק משמעותי מהאורניום המועשר לפני עידן הצנטריפוגג'.

גז Centrifuge

טכנולוגיית הגזים מפרידה בין איזוטופים על ידי הובלת גז UF6 במהירויות גבוהות מאוד (למעלה מ-70,000 rpm) ברוטבטור צילינדי.כוח Centrifugal יוצר ⁇ לחץ המרכזת מולקולות U-238 כבדות יותר ליד הקיר הרקטור בעוד מולקולות U-235 קלות מצטברות ליד המרכז.

צריכת האנרגיה של ענפי הגז המודרניים של צ'רצ'ג נע בין תפוצה:050 עד 100 קילו-וואט ל- SWUIRFLT:1, המייצג שיפור כפול של 30 על פני דיפוזיה גזית.יעילות זו נובעת מהעובדה שהאנרגיה משמשת בעיקר כדי להתגבר על חיכוך וגרור גז, ולא לדחוס גז על פני טיפות לחץ עצום.

קיבולת ההעשרה העולמית נשלטת באופן מכריע על ידי טכנולוגיית הגזים של יצרני ה-Ul:0URENCOFLT:1 (עם צמחים בבריטניה, הולנד, גרמניה וארצות הברית), רוסיה (ה-FLT:2RosatomFLT 3:2RosatomFLT 3: 3) (אשר מפעיל את מפעל ההעשרה הגדול ביותר בעולם), ו- China's להרחיב את מתקני הפחתת הפחתת ה-CDC ל-DFLT5 הפכו ל-4% ל-Ecives.

לייזר Enrichment

שיטות להעשרת לייזר משתמשות בדיוק לייזרים מכוונים כדי לבודד או להונות את האורניום (IS) שתי גישות עיקריות נחקרו: FLT:0;0;0; לייזר אטומי Isotope הפרדה (AVS)uaFLT:1 ו-FLT:2Mole לייזר איספוטופה (IS)FLT:3 ב AVS, vapated אורניום משוחרר רק על ידי לייזרים, ו- U235 הם רק לייזרים, אשר הם מחוספסים של לייזרים, אשר ניתן לנפץ, אשר ניתן לנפץ לייזרים חשמליים, אשר ניתן ל- UCR-FDIFDIFDIFDIFDIFIX, ורק לאחר מכן, אשר ניתן ל-FDIFDIFDIFDIFDIFDIFDIFDIFDIFDIFIX, אשר ניתן ל-FIX, אשר רק עם דלקתיים, אשר רק עם דלקתיים, אשר ניתן לנפץ לייזר רק עם דלקת לייזרים, אשר ניתן ל-FDIFDIFIX, אשר ניתן ל-FIX, אשר ניתן לנפץ, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

אף על פי שגם AVLIS וגם MLIS נחקרו במשך עשרות שנים, רק פרויקט אחד בקנה מידה מסחרי עבר קדימה:0.0 Global לייזר Enrichment (GLE) מתקן 1 בארצות הברית, באמצעות תהליך SILEX (הפרדת Isotopes על ידי לייזר Exציטוט) שפותח על ידי מערכות SILEX של אוסטרליה, עדיין לא השיגה פעילות מסחרית מלאה של 2024, מול מטענים טכניים, ו-Redical.

(הצריכה לאנרגיה מתוכננת להעשרת לייזר היא נמוכה מאוד -FLT:0 £ 20 קילו-וואט ל SWUIRFLT:1, אולי נמוך כמו 10 קילוואטה ל SWU. גורם ההפרדה התיאורטית לשלב גבוה מאוד (עד 10 או יותר), כלומר שלב אחד עשוי להחליף דחיסות מכניות או נפח של אנרגיה, אם הוא יכול להעשיר באופן מלא, יעילות כזו עשויה להעשיר עלויות חשמל על ידי גורם של 5 סנטי או יותר, לעומת 10 או יותר, לעומת 10 או יותר, כמו גם לא פחות מנפח, כמו גם עבור צריכת חשמל מכני של צריכת חשמל או יותר, כמו גם עבור נפח קירור, כמו גם עבור נפח של אנרגיה, 000 של 10 או יותר, לעומת 10 או יותר, 000 של אנרגיה, 000, 000, 000 או יותר, 000, 000, 000, 000 או יותר, או יותר, כמו גם לא יהיה להחליף כמות של אנרגיה, 000 של קירור, 000, 000 של קירור, 000 של אנרגיה, כמו גם עבור קירור, 000 או יותר, 000, 000, 000, 000, 000 של קירור, 000, 000, 000, 000, 000 או יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 או יותר

למרות ההבטחה, העשרה לייזר נשאר ללא הוכחה בקנה מידה תעשייתי.אתגרים כוללים שמירה על אמינות לייזר על תקופות הפעלה ארוכות, טיפול בנפח גדול של UF6 ללא זיהום, וregulating טכנולוגיה רגישה למנוע התפשטות.משרד האנרגיה האמריקאי הציב SILEX תחת פיקוח יצוא קפדני.אם בעיות טכניות נפתרות, העשרה לייזר יכול לייצג שינוי פרדיגמה במחזור הדלק הגרעיני.

תהליכי Aeroדינמית

(אירודינמיקה) שיטות העשרה נפרדות על ידי מאיץ UF6 ב סילון גז מהיר ושימוש בכוחות צנטריפוגה במבחנה מעוקלת או מערבה.הגרסה המפותחת ביותר היא ה-FLT:0Becker nozzleleleal Process 1 (גרמניה) ו-Halflyon vortex tube: 3Flyed to beligated Energy) to be to be to Epégated to Epivated to Epivated Energy, but the first to Epégance to Efferdus to Ep {i LT5th; 5th; 5th; 5th; 5thaltherthertherdus to be Efferthlydus to be Efferthlythlythly FLT5thlydus to be El 5thlyerth; 5th to be to be to be to be to be a high-FLT5thlyerthlyernbsp; 5thlyerthly to be to beligated Gasrligligligligine) and the high-FLT5thlyerth) and the most to be

בשל עונש האנרגיה הגבוה, תהליכים אווירודינמיקה מעולם לא היו תחרותיים מבחינה מסחרית.הפריסה היחידה הידועה בקנה מידה גדול הייתה ה-Y-Plant בדרום אפריקה, אשר הפיקה אורניום מועשר מאוד עבור נשק גרעיני בשנות ה-70 וה-80 של המאה ה-20.הצמח נסגר בשנת 1990 לאחר שדרום אפריקה שברה את תוכנית הנשק שלה.היום, שיטות אווירודינמיקה נחשבות מיושן לשימוש אזרחי, למרות שהם שומרים על עניין להפצתם, כי הם יכולים להיות בנוי עם ציוד תעשייתי.

גורמים המשפיעים על צריכת אנרגיה

מעבר לבחירת הטכנולוגיה הטבועה, מספר גורמים משפיעים על האנרגיה הממשית הנצרכים ל- SWU בכל מפעל העשרה:

• (FLT:0) קשקשים ומשטר תפעולי: FIRLT:1 צמחי גדול יותר להשיג יעילות תרמודינמית טובה יותר בשל כלכלות בקנה מידה דחוס, מערכות קירור, וחלוקה כוח. Centrifuge צמחים בדרך כלל לפעול במלוא יכולת למקסם את התפוקה, בעוד צמחי דיפוזיה רץ בעומס חלקי אם מחירי החשמל היו גבוהים.
• (FLT:0) ותחזוקת ציוד:FLT:1 , צנטריפוגות ישנות יותר סובלים ממגע עם וחיכוך מוגבר, עלייה של אנרגיה חומרים מודרניים (משאבים סיבי פחמן, נושאים מגנטיים) להפחית הפסדים.
• (FLT:0) Temperature and Environmental Conditions:FLT:1 Centrifuge רוטטורים פועלים בטמפרטורות נמוכות יותר בשל צפיפות גז מוגברת.
• (FLT:0) מוצר כאמור (רמת העושר): ההרחבה של SWU עולה ככל שהמוצר הרצוי אומר עולה כי יש צורך יותר שלבים הפרדה.
• (ב) ,0) נאמר: "שימוש באורניום ממוחזר מדלק או זנבות מפוסקים יכול להפחית את דרישות העבודה, שכן ההזנת כבר יש מעט גבוה יותר U-235.

הבנתם של משתנים אלה היא קריטית להעלאת חתימות האנרגיה בפועל של תוכניות העשרה הפעלה, במיוחד עבור אמצעי הגנה בינלאומיים והערכות השפעה סביבתית.

השלכות סביבתיות וכלכליות

(ה) צריכת האנרגיה של ההעשרה מתורגמת ישירות לפליטת גזים:0greenhouse פליטות גזים מ-1 (אם חשמל מיוצר מדלקים מאובניים), FLT:2 מי שתייה של מים זורמים 3 עבור קירור, ו-FLT:4land OccupationphcioFLT:5 עבור ייצור חשמל.

ההשפעה הכלכלית היא משמעותית באותה מידה.עלויות האנרגמנט מייצגות בדרך כלל את FLT:05 ל-10% מסך מחזור הדלק הכולל עולה FLT:1 עבור כור גרעיני, אבל זה יכול להכפיל אם שיטות לא יעילות משמשים.גזים צנטריפוגה הורידו את מחירי ההעשרה לסביבות FLT:240 דולר ל-160 דולר ל- SWUFLT 3 בעשור האחרון (), בעוד העלות של צריכת לייזר נמוכה מ-250 דולר) הייתה יכולה להעשירהגז גבוה.

מנקודת מבט מחזור חיים, צריכת אנרגיה להעשירה היא רק מרכיב אחד.הקיימות הכוללת של דלק גרעיני תלויה בכרייה, המרת, העשרה, ייצור דלק וניהול פסולת.עם זאת, צמצום האנרגיה ההעשרה על ידי גורם של 20 או יותר (כפי שהבטחות לייזר) היו מורידים באופן משמעותי את זמן ה-FLT:0 אנרגיה משלמת זמן החזר כספי 1 של גרעין - הזמן שלוקח למתקן אנרגיה כדי לייצר אנרגיה ולהגדיל את הכוח בבניין.

מגמות עתידיות ומחקר

שלושה מסלולים עיקריים יעצבו את צריכת האנרגיה בעשורים הבאים:

1. (FLT:0) שיפורים צנטריפוגה: אנדרל 1 מתקדם פחמן-קומופוי רוטורים, נושאים לנטייה מגנטית, ובקרת קזדור ממומנת צפויים לדחוף צריכת אנרגיה צנטריפוגה למטה ל-FLT:230–40 קילוואט ל- SWUFLT:3 מפעלים חדשים בסין, רוסיה, איחוד האמירויות הערביות כבר משלבות חידושים כאלה.
2. (ב) אם מתקן האנרגיה של לייזר (FLT:1) (המרכז הגלובלי להנדסת לייזר או צמחים דומים (למשל, FLT:2Urenco's ReveFLT 3: 3) פיתוח של הדגמה מבוססת לייזר (העשירה) יצליח, הם יכולים לשנות את אספקת הדלק.
3. (ב) תהליכי הפרדה בין פלזמה:0 (FLT:103) המחקר נמשך ל-FLT:2plasma isotopeהפרדהFLT 3: 3 (למשל, באמצעות ion cyclotron resonance בפלמה) אשר יכול באופן תיאורטי להשיג גורמי הפרדה גבוהים מאוד עם צריכת אנרגיה נמוכה.

מאמצים בינלאומיים, כגון Integrated דלק Integrated דלק AnalysscioFLT 1 של הסוכנות, במטרה להעריך את האנרגיה, הכלכלה והשגשוג של טכנולוגיות העשרה חדשות.במשך עשרות שנים, הצנטריפוגה הייתה עבודת הכפייה; העשור הבא יקבע אם העשרה לייזר יכולה לשבש את הדומיננטיות.

מסקנה

דפוסי צריכת האנרגיה על פני שיטות העשרה אורניום משתרעים על טווח רחב - מ 2000 קילוואטה ל SWU עבור diffusion גזי גזיפי ל- 20 קילוואטה ל- SWU עבור העשרה לייזר.המעבר מ diffusion ל-Crefuge כבר השיג חיסכון עצום באנרגיה והפחתה בעלויות, מה שהופך דלק גרעיני נגיש יותר.

עבור בעלי עניין באנרגיה גרעינית, הבנת פרופילי האנרגיה האלה חיונית לקבלת החלטות מושכלות לגבי חוזים באספקת דלק, השקעות טכנולוגיות ומדיניות סביבתית.כפי שהעולם מבקש לפסול יכולת גרעינית באמצע המאה כדי לעמוד ביעדים של האקלים, יעילות ההעשרה תהיה גורם מרכזי בהבטחת כוח גרעיני נשאר מקור אנרגיה נמוך, סביר ומאובטח.

(ב) ◄ ⁇ ⁇

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ◄ אגודה גרעינית עולמית - Uranium Enrichmentalph 1
• משרד האנרגיה האמריקאי (אנ') ,U.S. Department of Energy - Enrichment TechnologiesFLT