Uranium En Zenginment

Uranium zenginleştirme, daha bol ama maddi olmayan bir süreçtir [Dörtüncü Dünya]. Doğal uranyum sadece% 0,235; çoğu ışık su reaktörleri için zenginleştirilmiş, 3 ila% 5 arasında zenginleştirilmiş, silahsız malzeme genellikle% 90 U-d. Enerji tasarrufu için gerekli olan çalışma miktarını etkileyen birim.

Uranium hexafluoride (UF6), zenginleştirme yöntemlerinin enerji profillerini basitleştirmek, ve dünyanın nükleer proliferasyonla ilişkili riskleri yönetmek için nispeten düşük enerji üretim süreçleri nedeniyle kullanılan standart kimyasal formdur.

Common Uranium Enrichment Yöntemleri

Endüstri ölçeğinde dört ana zenginleştirme teknolojileri kuruldu veya geliştirildi:

  • [FONT:0]Gaseous diffüzyon) - ilk ticari yöntem, şimdi büyük ölçüde yüksek enerji talebi nedeniyle fazlandı.
  • [FONT:0]Gas sentrifuge[[Dönetici: 1) 1980'lerden beri baskın teknoloji.
  • [FONT:0]Laser zenginleştirme[DÜDÜT:1) - enerji kullanımında sipariş verme-sonsuzluğu vaat eden bir yaklaşım.
  • [FONT:0]Aerodinamik süreçler[[Dönetici: 1) Güney Afrika'nın eski silah programında olduğu gibi birkaç niş alanda kullanılır.

Her yöntem UF6 molekülleri arasında U-235 (molecular ağırlık ~349) ve U-238 (mass ~352) içeren küçük kütle farkı kullanır ve tüm aşamalar genel enerji tüketimi belirlemelidir.

Detaylı Enerji Tüketim Analizi

SWU'da tüketilen enerji, teknolojilerde dramatik bir şekilde değişir, isotope ayrılıklarının fiziksel ilkeleri ve ekipman verimliliğini arttırır. Aşağıdaki alt bölümler her yöntemin enerji ayak izi, tarihsel evrim ve mevcut durumu kırır.

Gazeous Diffüzyon

Gazeous diffüzyonda, UF6 gaz, göz ardı edilebilir bir bariyerle pompalanır. Işık molekülleri, membranlar aracılığıyla biraz daha hızlı yayılır ve yüzlerce ila binlerce aşama gerektirir.[Dönemli 3 gerekli çünkü tek aşamalı ayırma faktörü çok düşük (yalnızca 1.0043).

Gazeous diffüzyon için tipik enerji tüketimi, ABD'de 2.000 ila 3000 megawatt arasındadır.[0] . Büyük bir şehrin tüm elektrik talebiyle karşılaştırılabilir.

Bu yasaklayıcı enerji iştahı nedeniyle, tüm ticari gazlı difüzyon tesisleri kapalıydı. Son tesis, Fransa'nın Georges Besse bitkisi, 2012 yılında kapatılan teknolojinin çevresel mirası yüksek karbon emisyonlarını ve büyük miktarda atık ısısını içeriyor, ancak aynı zamanda dünyanın zenginleştirilmiş uranyumunu da senti olarak üretmiştir.

Gaz Centrifuge

Gaz sentrifuge teknolojisi, ortadaki UF6 gazının aşırı yüksek hızlarda (yaklaşık 70.000 rpm) silindir rotorlarda olduğu gibi yüksek oranda yüksek olan katotoplar, yüksek çözünürlükte U-238 moleküllerin daha yüksek olduğu bir basınç artışı yaratır.

Modern gaz sentrifuge kalibrelerinin enerji tüketimi, öncelikle muazzam baskı düşüşlerine karşı gaz dökmekten ziyade, pompa ve gaz çekmenin üstesinden gelmek için kullanılır. Centrifuge bitkilerinde 30 kat artış gösteren ve kademeli olarak inşa edilebilir.

Küresel zenginleştirme kapasitesi gaz sentrifuge teknolojisi tarafından ezici bir şekilde egemendir. Büyük üreticiler: 0,00 $ (Dönetici, Hollanda, Almanya ve ABD'deki bitkilerle), Rusya'nın , dünyanın en büyük zenginleştirme girişimlerini işletmeye çalışan ülkeler, Çin'in yeni sentleri de genişletilebilir.

Lazer En Zenginleştirme

Lazer zenginleştirme yöntemleri, tam olarak ayarlanmış lazerleri seçici olarak heyecanlandırır veya iyonize uranium izotoplar olarak incelenir:0:Atomik Vapor Laser Isotope Ayrılma (AVLIS)Mo) ve akans lazer Isotope Ayrılma (MLIS)[Dönetici)[Dönetici:0) AVLIS, metalik uranyum buharlı, ancak U-235 atomları sadece bir elektrik alanı ile ayrı ayrı ayrı ayrı bir şekilde kırılır.

Her iki AVLIS ve MLIS on yıllardır araştırılmış olsa da, Avustralya'nın SILEX Sistemleri tarafından geliştirilen tek bir ticari ölçekli proje ortaya çıktı: İÇK:0) Global Laser Enrichment (GLE) tesisi).

Lazer zenginleştirme için enerji tüketimi çarpıcı derecede düşük - sadece bir aşamanın tüm bir sentrifesini değiştirebileceğini ifade eder.Eğer tam olarak fark edilirse, bu tür bir verimlilik 5 ila 10 kWh'ye kıyasla yüksek (daha fazla) katarsa, bu da önemli ölçüde yüksek ısıtılabilir.

Sözcülüğe rağmen, lazer zenginleştirme endüstriyel ölçekte kanıtlanmamış kalır. Zorluklar uzun süreli işletim süreleri boyunca lazer güvenilirliğini korumak, UF6'nın büyük hacmini kirlenmeden korumak ve çoğalmayı önlemek için hassas teknolojiyi düzenlemek. ABD Enerji Bölümü, SILEX'i katı ihracat kontrolleri altında yapılandırırsa, lazer zenginleştirmesi nükleer yakıt döngüsünde bir paradigma değişikliği temsil edebilir.

Aerodinamik Süreçler

Aerodinamik zenginleştirme yöntemleri, yüksek hızlı bir gaz jetinde UF6'yı hızlandırarak ve vortex tüpünde yüzde 5,6'yı kullanarak otomatik olarak kullanılmaktadır.En gelişmiş değişken, gaza benzer şekilde ayrıştırılabilir.(*)Becker nozlu işlem[DÜyesi:2,00 $[B] [DÜye Olmayan gaza karşı) ve yüksek çözünürlükte 5000 kWhlik (Güney Afrika'nın eski Y-Plantında kullanılır).

Yüksek enerji cezası nedeniyle, aerodinamik süreçler asla ticari olarak rekabetçi olmamıştır. Bugün, silah programını söktükten sonra, 1970'lerde ve 1980'lerde nükleer silahlar için oldukça zenginleştirilmiş uranyum ürettiler.

Faktörler Enerji Tüketimi Etkiliyor

Doğal teknoloji seçiminin ötesinde, birçok faktör herhangi bir zenginleştirme bitkisinde SWU başına tüketilen gerçek enerjiyi etkiler:

  • [FONT:0)Plant ölçeği ve işletim rejim: Büyük bitkilerin kompresörler, soğutma sistemleri ve güç dağıtımları nedeniyle daha iyi termodinamik verimlilik elde etmesi. Centrifuge bitkileri genellikle elektrik fiyatları yüksek olsaydı tam kapasitede çalışır.
  • [FONT:0] Ekipmanın Age ve bakımı: [Döneticiler, aşınma ve artan sürtünmeden muzdarip, enerji çizer. Modern malzemeler (karbon fiber rotorlar, manyetik yataklar) kayıpları azaltır.
  • [FONT:0]Temperyatür ve çevresel koşullar: Centrifuge rotorları yüksek ortamda daha düşük verimlilikte çalışır, çünkü artan gaz vizolojisi nedeniyle soğutma sistemleri sıcak iklimlerde ekstra güç tüketir.
  • [FONT=0)Ürün assay (enrichment seviyesi): [DÜ'deki enerji istenen ürün olarak yükselir, çünkü daha fazla ayrılık aşamasına ihtiyaç vardır.% 5 reaktör seviyesi yakıt maliyeti% 90 HEU'yu üretmekten daha az.
  • [FONT:0)Feed assay:[Dönemli:[Dönemli:0) Geri dönüştürülmüş uranyumu harcanan yakıt veya tükenen kuyruklardan kullanarak, beslemenin zaten biraz daha yüksek U-235 içeriğine sahip olduğundan.

Bu değişkenleri anlamak, özellikle uluslararası korumalar ve çevresel etki değerlendirmeleri için işletme zenginleştirme programlarının gerçek enerji imzalarını korkutmak için kritiktir.

Çevre ve Ekonomik Etkiler

Zenginleştirmenin enerji tüketimi doğrudan doğruya çevirir:0) yeşillik gaz emisyonları[Dönetici: 1) Fosil yakıtlardan elde edilir (enerji tüketimi, KAYNAK:2) su kullanımı [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayan Bir Enerji Üretimi) ve Enerji Üretimi (DÜye Olmayan Tarımsal Enerji Üretim) Nükleer veya Hidroelektrik Santralleri tarafından desteklenen, Enerji Verimliliğine bağlı olarak, Enerji Verimliliğine Sahipleri, Enerji Verimliliğine Sahipleri, Enerji Verimliliğine Sahiptir.

Ekonomik etki eşit derecede derindir. Zenginleştirme maliyetleri genellikle SWU'nun% 40 ila% 3'ünü temsil eder (Dönderlik için 1,4 $) Son on yılda (daha fazla enflasyon) yüksek oranda gazlı difüzyon maliyetinin yüksek olduğu durumlarda SWU'ya göre yaklaşık 150 $ zenginleştirebilir.

Bir yaşam döngüsü perspektifinden, zengin enerji tüketimi sadece bir bileşendir. Nükleer yakıtın genel sürdürülebilirliği madencilik, dönüşüm, zenginleştirme, yakıt üretimi ve atık yönetimine bağlıdır. Ancak, 20 veya daha fazla (enerji vaatleri) zenginleştirmenin azaltılması, bir nükleer reaktörün genel sürdürülebilirliği önemli ölçüde daha düşük olacaktır.).

Future Trends and Research

Önümüzdeki on yıllarda üç ana özellik enerji tüketimini zenginleştirecek:

  1. [FONT:0]Ortak sentrifuge iyileştirmeleri: Gelişmiş karbon-komposite rotorları, manyetik kullanım alanları ve optimize edilmiş kalibreli enerji tüketimini SWU'ya indirmeniz bekleniyor: [FONT: 3] Çin'de Yeni tesisler, Rusya ve BAE bu tür yenilikler dahil ediyor.
  2. [FONT:0] Lazer zenginleştirme: [Dönetici: [Dönetici:0] Küresel Lazer Zenginleştirme tesisi veya benzer bitkiler (örneğin, Urenco'nun [[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ) gelişimi başarılı olabilir, yakıt tedarikini dönüştürebilirler.
  3. [FONT:0)Plasma Ayrım süreçleri: [DÜDÜ: 1) Araştırma, düşük enerji tüketimi ile çok yüksek ayrım faktörlerine devam ediyor.

Uluslararası çabalar, örneğin, [Ücretsiz Nükleer Yakıt Doktoru” ([Dönetici) gibi, yeni zenginleştirme teknolojilerinin enerji, ekonomik ve proliferasyon etkilerini değerlendirmeyi hedefler. On yıllardır, sentrifuge işhorse; önümüzdeki on yıl boyunca lazer zenginleştirmenin bu baskınlığı bozabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Uranium zenginleştirme yöntemlerindeki enerji tüketimi modelleri geniş bir aralıkta yayılıyor - 2000'den fazla kWh'den, eğer fark edilirse, SWU'nun lazer zenginleştirmesi için 20 kWh'nin elektrik yoğunluğunu daha da azaltacaktır. Ancak, teknik, ekonomik ve yaygın olmayan zorluklardan kaynaklanan geçişler büyük ölçüde daha erişilebilir hale geldi.

Nükleer enerjideki paydaşlar için, bu enerji profillerini anlamak, yakıt tedarik sözleşmeleri, teknoloji yatırımları ve çevresel politika hakkında bilgi sahibi olmak için hayati öneme sahiptir. Dünya iklim hedeflerine ulaşmak için orta yüzyıldan dört katına kadar nükleer kapasiteye sahip olduğu gibi, zenginleştirme verimliliği düşük karbonlu, uygun fiyatlı ve güvenli bir enerji kaynağı olmaya devam edecektir.

[FONT=0]Dönemli bağlantılar: [Dönemli: [Dönemli: 1)

  • [FONT:0)IAEA – Uranium En Zenginleştirme ve Yakıt Döngüsü[DÜT:1).
  • [0] Dünya Nükleer Birliği - Uranium En Zenginleştirme).
  • [0]U.S. Enerji Bölümü - Zenginleştirme Teknolojileri).