Uranium enrichment는 fissile isotope uranium-235]의 농도를 증가시키는 과정이다.uranium-238]]. 이 단계는 상업적인 핵 원자로를 위한 연료를 생산하는 데 필수적이며, 실제로 핵 무기를 위해 필수적이다. 가장 중요한 산업 가늠자의 풍성한 기술 중 하나는 [FLT:[FLT:[FLT:]]]]의 기술이 떨어졌다. 이 단계는 다음과 같은 기술에 대한 기술이 크게 변화하고 있습니다.

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가스는 Graham의 법]로 알려진 탄화 가스 이론의 기본 원리를 악용합니다. 주어진 온도에서 가스는 (공기 장벽을 통과) 분자 질량의 사각형 뿌리에 반대적으로 비례합니다. 우라늄에 적용 할 때 요소는 가스 화합물로 첫 번째 변환됩니다.[LT[LT:2][LT:3]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][F:3]]]][F:3]][F:3]]][F:3]]]][F:3]]][F:3]]][F:3][F:3][F:3][F:3]]]]]]]]]]]]]]]]][F:3]][F:3]]]]]

단일 확산 단계에서, 가스는 미세 스코프 포로 막을 통해 압력 아래 강제됩니다. 광자 분자는 약간 더 높은 속도로 통과하여 약의 분열을 생성 0.2%] 단계 당. 3 ~ 5 % 235]]U 농도를 달성하려면 대부분의 광수 전력 원자로에 필요한 >LT-LT:0]]-80%]의 단계에 필요한 수의 입자를 측정해야 합니다.]235]]]의 각 단계는 수천의 물질을 측정해야 합니다.

장벽 및 막

이 제품은 정상적인 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는 가스를 공급하는

압축 및 냉각

가스는 장벽을 통해 구동하기 위해 압축되어야하며 압축의 열을 제거하도록 냉각되었습니다. 이것은 가스 덩어리 확산 [[FLT : 0]] 익스텐션 에너지 집중[FLT : 1]을 만듭니다. 대형 압축기는 전기의 엄청난 양을 소비 한 전기 변전소에 의해 자주 구동됩니다. 가장 큰 확산 식물은 중간 크기의 도시로 많은 전력으로 필요합니다. 예를 들어, Kentucky의 Paducah GDP는 [LT] [FLT : 2] 메가 작동 : 3의 최고 운영 : [FLT]].

역사 개발: 실험실에서 산업 규모로

맨해튼 프로젝트 (1942-1945)

세계 대전 중 매우 풍부한 우라늄에 대한 긴급한 필요는 의성 확산의 급속한 스케일링을 파괴. ] Manhattan Project, 과학자 및 엔지니어는 K-25] Oak Ridge, Tennessee에 식물을 건설. 당시, 바닥 면적에 의해 세계에서 가장 큰 건물이었다 - 4 백만 평방 미터. 이 식물은 약 80 %의 확산을 시작 ]]]의 열렬한 우라늄을 생산하기 시작했다. ]]

동시에, S-50 액체 열 확산]은 부분적인 열량 공급을 제공하지만, 불효율성을 입증했다. 1946에 의해 K-25는 찬 전쟁 핵 비소의 길을 포장하는 열량의 세계 초원이되었다.

포스트-War 확장

세계 대전 이후, 미국은 두 가지 추가 대규모 가스 의 확산 식물을 건설했다 : [[FLT : 0]] 패러다, 켄터키[[FLT :1]] (started 1952) 및 [FLT : 2] 포트머스, 오하이오[[FLT : 3]] (출입 1954). 오크 리지의 K-25과 함께, 이 세 가지 기능은 수십 년 동안 미국 내의 백본을 형성했다. 1960 년대에 걸쳐, 중국 경제학, 중국 경제학, 중국 경제학.

기술 발전

지속적인 개선은 확산 식물의 수명을 연장했습니다. 주요 혁신은 다음과 같습니다.

  • Nickel ‐기반의 장벽 합금] 더 긴 서비스 기간과 낮은 부식 비율.
  • 높은 효율 축 량 컴프레서]는 단계별 에너지 소비를 감소시킨다.
  • Computer ‐optimized cascades 를 최소화하고 전반적인 분리 효율을 향상.
  • UF6]] 처리 기술]]을 개선하여 누설과 안전 위험을 줄일 수 있습니다.

이러한 업그레이드는 더 높은 가용성과 낮은 운영 비용으로 작동 할 수있는 식물을 허용하지만 기본 물리학은 더 효율이 향상되었습니다. 1980 년대에, 확산의 에너지 비용은 대략 ]8–10 배 더 큰 분리 작업 단위 (SWU) 신흥 가스 분리기 기술보다.

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경제 압력

가스 신성한 확산의 쇠퇴의 1 차적인 운전사는 ] economics]이었습니다. 분리기 식물은 동일한 enrichment 산출을 위한 diffusion에 의해 요구되는 전기의 대략 2-15 %를 소비합니다. 1970s-1990s에 있는 기름과 전기 가격 상승으로, 확산은 점점 경쟁적이었습니다. 새로운 분리기 CAScades를 건축하는 비용은 또한 떨어졌습니다, 기존하는 확산 식물을 확장하는 동안 거대한 자본 및 압축기를 위한 거대한 자본을 확장하는 동안.

환경 및 안전 고려

큰 확산 식물은 상당한 환경 발자국을 떠났다. UF]6] 가스의 거대한 수량을 방출하면 부식성 수소 불화물과 불화 불화물을 형성 할 수 있습니다. 오래된 식물은 오염 된 장벽, 배관 및 건축 자재 취급을 포함합니다. K-25 식물은 혼자 약 수십 년의 재약 및 비용 수십억을 필요로했습니다. 대조적으로 원심 분리기는 UF]]를 사용합니다. SWF는 폐기물 및 폐기물에 대한 위험이 적습니다.

공장 폐쇄

냉전의 끝과 핵 산업의 통합은 폐쇄를 가속화했다. K-25 공장은 1985 년에 폐쇄. 포트머스 GDP는 2001 년에 폐쇄. 패러다는 마지막 운영 미국 확산 식물에 남아, 핵 해군 및 일부 민간 원자로에 대한 엔리치드 우라늄을 생산, 2013]에서 영구 폐쇄까지, . 러시아와 프랑스 확산 식물은 또한 상업적 인 운영을 중단, 2010 년 초에 세계 최초의 가스를 중단.

현대 Enrichment 방법

가스 분리기 기술

오늘날 지배적 기술은 가스 분리기입니다. 원심 분리기에서 UF6]가스는 회전자에서 고속(천만 rpm)으로 회전됩니다. 원심력은 무거운 238]]]를 일으키는 원인이 되고, 빛]의 가까이에 집중할 수 있는 반면, 에너지는 비교적 낮은 에너지로 증가합니다.]는 에너지의 에너지가 더 낮은 에너지로 증가할 수 있습니다.

URENCO] 영국, 네덜란드, 독일, 미국(에글 록 엔리치먼트 시설), 러시아Rosatom 식물에 있는 최신 원심 분리기 설계를 통해 연간 저수량의 우라늄의 수백을 생산합니다. 최신 원심 분리기 디자인은 Layass의 20%를 달성할 수 있습니다.

레이저 Enrichment

최근 상업적으로 임성숙 기술은 레이저 isotope 별거]입니다. SILEX (Insulation of Isotopes by Laser Excitation) 공정은 레이저 광을 선택적으로 흥분시키는 것을 사용하여 ]235]]U 원자 또는 분자 형태로 변형하여 흥분 종을 수집합니다. 그것은 낮은 에너지 사용 및 작은 식물 발자국을 약속하지만, 기술적으로는 기술적으로 유지되지 않습니다. (Earclesence)는 기술적으로 기술적으로 기술적으로 발전하고 있습니다.

비교표

주의: 간단한 비교는 테이블 요소 없이 HTML에서 렌더링할 수 없습니다. 대신 구조된 단락 목록에서 키 메트릭을 나열합니다.

  • 에너지 소비: 확산 ~2500 kWh/SWU; 분리기 ~50 kWh/SWU; 레이저 <50 kWh/SWU (프로젝트).
  • 케이스케이드 크기: 디퓨전은 1000–2000 스테이지를 필요로 합니다; 분리기 10–20 스테이지; 레이저 잠재적으로 몇 가지.
  • 자본 비용: 확산 식물은 대형 시설에 수십억 달러를 가하고 있습니다. 분리기 식물은 SWU당 모듈화되고 저렴합니다.
  • Operational 융통성: 분리기는 빨리 시작될 수 있습니다; 일정한 가득 차있는 힘 요구되는 확산 식물.

의원과 가스의 가을의 의원

가스의 확산의 역사는 초기 기술 지배가 더 효율적인 교체로 수율 할 수있는 방법의 텍스트 북 예입니다. 장벽, 압축기 및 인프라의 immense 투자는 수십 년 동안 "실패하지 못하게"축소를 만들었습니다. 그러나 결국 brute-force 에너지 접근은 더 높은 효율 기계 분리로 방법을 준.

한 가지 중요한 교훈은 energy Efficiency의 기술 붕괴의 드라이버로서의 중요성입니다. 또 다른 하나는 lock‐in effect]의 큰 자본 집중 시설: 냉전에서 너무 강력한 만든 매우 규모도 적응하기가 느립니다. 마지막으로, 정전된 기술의 환경 비용은 주요 산업 프로세스의 수명주기 분석으로 요인되어야 합니다.

이 회사는 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 미래에 정의 할 수 있습니다. 우라늄의 신성한 덩굴의 유산은 남아 있습니다 : 그것은 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 우라늄의 의 우라늄 우라늄 우라늄 의 우라늄 우라늄 의 의 의 의 의 의 의 의 의 우라늄 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의 의

더 읽기 및 참고