RU2500461C2 - Method of isotope separation - Google Patents
Method of isotope separation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500461C2 RU2500461C2 RU2012109189/05A RU2012109189A RU2500461C2 RU 2500461 C2 RU2500461 C2 RU 2500461C2 RU 2012109189/05 A RU2012109189/05 A RU 2012109189/05A RU 2012109189 A RU2012109189 A RU 2012109189A RU 2500461 C2 RU2500461 C2 RU 2500461C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- stage
- selection
- component
- cascade
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к атомной, медицинской и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения требуемых изотопов, выделяемых из многокомпонентной смеси, для решения задач по обогащению различных стабильных и радиоактивных изотопов, для решения задач по дообогащению регенерированного топлива АЭС, а также для получения редких и дорогостоящих изотопов необходимых для ядерной медицины и т.п.The invention relates to the nuclear, medical and other industries and can be used to obtain the required isotopes extracted from a multicomponent mixture, to solve problems of enriching various stable and radioactive isotopes, to solve problems of upgrading the regenerated fuel of nuclear power plants, as well as to obtain rare and expensive isotopes necessary for nuclear medicine, etc.
Большинство современных способов разделения изотопов и связанных с ними разработок многокомпонентных разделительных каскадов сводятся к стандартным схемам и методам, в которых используются трехпоточные разделительные элементы с одним входом - питанием и двумя выходами - отбором, обогащенным целевым компонентом, и отвалом, обедненным целевым компонентом. Их комбинация в противоточные каскады с использованием общего питания, отвала и отбора позволяет получить схему разделения многокомпонентной смеси, где на различных концах каскада получается обогащение крайних компонентов по молекулярной массе. Однако, разделительные каскады, построенные на таких элементах, требуют несколько циклов каскадного разделения для выделения изотопов с промежуточной молекулярной массой.Most modern methods of isotope separation and the development of multicomponent separation cascades associated with them are reduced to standard schemes and methods that use three-stream separation elements with one input - power and two outputs - selection enriched in the target component and a blade depleted in the target component. Their combination into countercurrent cascades using a common feed, dump and selection allows you to get a separation scheme of a multicomponent mixture, where at the different ends of the cascade enrichment of the extreme components by molecular weight is obtained. However, separation cascades built on such elements require several cascade separation cycles to isolate isotopes with an intermediate molecular weight.
Известен способ разделения изотопов (Cohen К. The Theory of Isotope Separation as Applied to the Large Scale Production of U235. New York: McGraw-Hill, 1951. 165 p.), в котором предложены идеальные (без смешения потоков с различными концентрациями на входах в ступени) и прямоугольные каскады для разделения бинарных изотопных смесей. Однако известный способ не пригоден для разделения многокомпонентных изотопных смесей.A known method of isotope separation (Cohen K. The Theory of Isotope Separation as Applied to the Large Scale Production of U235. New York: McGraw-Hill, 1951. 165 p.), Which proposed ideal (without mixing flows with different concentrations at the inputs in steps) and rectangular cascades for the separation of binary isotopic mixtures. However, the known method is not suitable for the separation of multicomponent isotopic mixtures.
Известен способ разделения изотопов (De la Garza A., Garret G.A., Murphy J.E. Multicomponent Isotope Separation in cascades. Chem.Eng.Sci.:1961, v.15, p.188-209) с использованием разделительного каскада нового типа («R-каскад»), который характеризуется несмешением потоков с различными относительными концентрациями выбранных компонентов. Однако данный способ имеет существенный недостаток, так как «R-каскады» не обладают свойством оптимальности - они не обеспечивают минимальный суммарный поток питания ступеней. В известном способе также невозможно выделение всех изотопных компонентов в одном цикле разделения, поскольку «R-каскады» построены на трехпоточных элементах.A known method of separating isotopes (De la Garza A., Garret GA, Murphy JE Multicomponent Isotope Separation in cascades. Chem.Eng.Sci.:1961, v.15, p. 188-209) using a new type of separation cascade ("R cascade "), which is characterized by non-mixing of streams with different relative concentrations of the selected components. However, this method has a significant drawback, since the "R-cascades" do not have the optimality property - they do not provide a minimum total power supply flow of the steps. In the known method, it is also impossible to isolate all isotopic components in a single separation cycle, since the "R-cascades" are built on three-stream elements.
Известен способ разделения изотопов (Сазыкин А.А. Термодинамический подход к разделению изотопов. «Изотопы: свойства, получение, применение». Под редакцией В.Ю. Баранова. М.: ИздАТ, 2000. с.72-108), в котором предложены многокомпонентные квазиидеальные каскады, обобщающие «R-каскады». Разделительный каскад, основанный на данном способе разделения, обеспечивает одинаковые срезы парциальных потоков компонентов по всем ступеням. Однако такой каскад не обеспечивает минимальный суммарный поток питания ступеней. В данном способе также невозможно выделение всех изотопных компонентов в одном цикле разделения, поскольку предложенный каскад построен на трехпоточных элементах.A known method of separation of isotopes (Sazykin AA Thermodynamic approach to the separation of isotopes. "Isotopes: properties, preparation, application." Edited by V.Yu. Baranov. M .: IzdAT, 2000. S. 72-108), in which multicomponent quasi-ideal cascades generalizing “R-cascades” are proposed. The separation cascade based on this separation method provides the same sections of the partial flows of components across all stages. However, such a cascade does not provide a minimum total power supply to the stages. In this method, it is also impossible to isolate all isotopic components in a single separation cycle, since the proposed cascade is built on three-stream elements.
Известен способ разделения изотопов (Пат. №2331463 РФ. Способ разделения изотопов. В.Г. Афанасьев, В.В. Водолазских, П.М. Гаврилов, В.А. Журин, А.Л. Калашников, А.И. Колесников, В.М. Короткевич. МПК B01D 59/00, 59/20, заявл. 25.09.2006; опубл. 20.08.2008) с использованием промежуточного отбора в каскаде. Данный способ предусматривает применение в качестве метода разделения - центрифугирование, что делает его зависимым от вида рабочего вещества и извлекаемого изотопа.A known method for the separation of isotopes (Pat. No. 2331463 of the Russian Federation. The method of separation of isotopes. V. G. Afanasyev, V. V. Vodolazskikh, P. M. Gavrilov, V. A. Zhurin, A. L. Kalashnikov, A. I. Kolesnikov , VM Korotkevich IPC B01D 59/00, 59/20, claimed September 25, 2006; published August 20, 2008) using intermediate selection in the cascade. This method involves the use of centrifugation as a separation method, which makes it dependent on the type of working substance and the extracted isotope.
Известен способ разделения изотопов и разделительный каскад на его основе (Палкин В.А., Сбитнев Н.А., Фролов Е.С. Расчет оптимальных параметров каскада для разделения многокомпонентной смеси изотопов. «Атомная энергия», 2002 г., т.92, вып.2, с.130-133), которые предназначены для разделения многокомпонентных смесей, обеспечивающие минимальный суммарный поток питания ступеней для заданных внешних концентраций целевого изотопа. Однако известный способ и разделительный каскад на его основе не обладают возможностью выделения всех изотопных компонентов в одном цикле разделения, поскольку они используют трехпоточные разделительные элементы для построения каскада.A known method for the separation of isotopes and a separation cascade based on it (Palkin V.A., Sbitnev N.A., Frolov E.S. Calculation of the optimal parameters of the cascade for the separation of a multicomponent mixture of isotopes. "Atomic energy", 2002, T.92 ,
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ разделения трехкомпонентной смеси изотопов (Александров О.Е. Построение трехкомпонентного разделительного каскада. Сб. докладов, 14-й Международной научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул». Перспективные материалы, спец. выпуск №10. Звенигород, Россия, февраль, 2011, с.61-64), в котором предложена схема разделительного каскада, основанная на четырехпоточных разделительных элементах с одним входом и тремя выходами, в каждом из которых получается обогащение одного из компонентов.Closest to the claimed invention is a method of separation of a three-component mixture of isotopes (Aleksandrov O.E. Construction of a three-component separation cascade. Collection of reports, 14th International Scientific Conference “Physicochemical Processes in the Selection of Atoms and Molecules.” Promising materials, special issue No. 10. Zvenigorod, Russia, February, 2011, pp. 61-64), which proposed a separation cascade circuit based on four-flow separation elements with one input and three outputs, each of which yields ogaschenie one component.
Недостатком данного способа-прототипа является то, что в разделительном каскаде на его основе в разделительных ступенях происходит большое смешение потоков с разными концентрациями обогащенных компонентов, что приводит к потере работы разделения и как следствие, к снижению производительности каскада.The disadvantage of this prototype method is that in the separation cascade based on it in the separation stages, there is a large mixing of flows with different concentrations of enriched components, which leads to loss of separation work and, as a result, to a decrease in cascade performance.
Задачей изобретения является разработка способа разделения изотопов трехкомпонентной смеси, который предполагает использование разделительного каскада на основе четырехпоточных элементов и в отличие от способа-прототипа обладает более высокой производительностью получения требуемых концентраций изотопов, и, соответственно, более низкой стоимостью изотопной продукции, за счет более рациональной схемы соединения ступеней в каскад, пригодный для различных типов применяемых методов разделения и видов извлекаемого изотопа.The objective of the invention is to develop a method for the separation of isotopes of a three-component mixture, which involves the use of a separation cascade based on four-stream elements and, in contrast to the prototype method, has a higher productivity for obtaining the required concentrations of isotopes, and, accordingly, lower cost of isotope products, due to a more rational scheme connection of steps to a cascade suitable for various types of separation methods used and types of extracted isotope.
Разделительным элементом разделительного каскада является наименьшая часть разделительной установки, в которой питающая этот элемент смесь разделяется на три «обогащенных фракции», в каждой из которых получается обогащение соответствующего концентрируемого компонента, при обеднении двух других компонентов. Несколько разделительных элементов, соединенных параллельно, образуют разделительную ступень (единичный разделительный элемент также может являться разделительной ступенью). Во всех элементах одной ступени питающая смесь характеризуется одним и тем же изотопным составом, причем это справедливо и в отношении любой «обогащенной фракции». Требуемая концентрация выделяемых изотопов может достигаться путем последовательного соединения нескольких ступеней; в этом случае совокупность ступеней образует разделительный каскад.The separation element of the separation cascade is the smallest part of the separation installation, in which the mixture feeding this element is divided into three “enriched fractions”, in each of which the enrichment of the corresponding concentrate component is obtained, when the other two components are depleted. Several dividing elements connected in parallel form a dividing stage (a single dividing element can also be a dividing stage). In all elements of one stage, the feed mixture is characterized by the same isotopic composition, and this is also true for any “enriched fraction”. The required concentration of emitted isotopes can be achieved by sequentially connecting several stages; in this case, the set of steps forms a dividing cascade.
Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что в способе разделения изотопов с использованием разделительного каскада, содержащего разделительные ступени, способные разделять многокомпонентную смесь на три части в одном акте разделения, имеющего потоки отбора выделяемых компонентов и один или несколько потоков питания разделительного каскада, поток отбора по произвольному компоненту разделительной ступени разделительного каскада (условно обозначенный - поток отбора «G») поступает на питание ступени, имеющей количество обогащений по соответствующему потоку отбора «G» компоненту на единицу больше, при равных обогащениях по другим компонентам, причем, реализуя в каскаде последовательно три акта обогащения по разным компонентам, начиная с произвольной разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «А»), последний поток отбора поступает на питание этой ступени «А».The problem in the claimed invention is solved due to the fact that in the method of isotope separation using a separation cascade containing separation stages, capable of dividing a multicomponent mixture into three parts in one separation act, having selection flows of emitted components and one or more supply flows of the separation cascade, the selection stream for an arbitrary component of the separation stage of the separation cascade (conventionally designated - the selection stream "G") is supplied to the power of the stage having the number of enrichments in the corresponding selection stream “G” component is one more, with equal enrichments in other components, and, in the cascade, three successive acts of enrichment for different components are implemented sequentially, starting from an arbitrary dividing stage (symbolically designated “A” stage), the last the selection stream is fed to this stage “A”.
При этом поток отбора по некоторому компоненту (условно обозначенный - компонент «К») крайней произвольной разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «В»), который не является потоком отбора каскада и не соединен последовательно с другой ступенью, направляют на питание разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «С»), поток отбора которой по другому компоненту (условно обозначенный - компонент «L») поступает на питание ступени «В».In this case, the selection stream for some component (conditionally designated - component "K") of an extreme arbitrary dividing stage (conditionally designated - stage "B"), which is not a cascade selection stream and is not connected in series with another stage, is sent to the power of the separation stage ( conditionally designated - stage "C"), the selection flow of which according to another component (conditionally designated - component "L") is supplied to the power of stage "B".
При этом поток отбора по некоторому компоненту (условно обозначенный - поток отбора «G1») крайней произвольной разделительной ступени «В», который не является потоком отбора каскада и не соединен последовательно с другой ступенью, может быть направлен на питание разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «D»), поток отбора которой по другому компоненту (условно обозначенный - поток отбора «G2»), который не является потоком отбора каскада и не соединен последовательно с другой ступенью, имеет такое же количество обогащений по любому из компонентов, как и поток отбора «G1», при этом поток отбора «G2» направляют на питание ступени «В».In this case, the selection flow for some component (conditionally designated - the selection flow "G1") of the extreme arbitrary dividing stage "B", which is not a cascade selection flow and is not connected in series with another stage, can be directed to the power of the dividing stage (conventionally designated - stage “D”), the selection stream of which for another component (conditionally designated as the selection stream “G2”), which is not a cascade selection stream and is not connected in series with another stage, has the same number of enrichments for any th component as stream selection «G1», wherein the stream selection «G2» is directed to "B" stage power.
При этом, если для потока отбора по некоторому компоненту «G1» крайней произвольной разделительной ступени «В», невозможно найти разделительную ступень «D», поток отбора которой по другому компоненту имеет такое же количество обогащений по любому из компонентов, как и поток отбора «G1», то поток отбора «G1» направляют на питание разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «Е»), поток отбора которой по другому компоненту поступает на питание ступени «В».Moreover, if it is impossible to find the separation stage “D” for the selection flow for a certain component “G1” of the extreme arbitrary dividing stage “B”, the selection flow of which for the other component has the same amount of enrichment for any of the components as the selection flow “ G1 ", then the selection flow" G1 "is directed to the power of the separation stage (conditionally designated - stage" E "), the selection flow of which through another component is supplied to the power of stage" B ".
При этом поток отбора произвольной разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «F»), полностью или частично может быть направлен на питание этой ступени «F».In this case, the selection flow of an arbitrary dividing stage (conditionally designated - stage "F"), can be fully or partially directed to the power of this stage "F".
При этом поток отбора разделительного каскада по произвольному компоненту (условно обозначенный - компонент «М») может быть направлен на питание дополнительной разделительной ступени (условно обозначенной - ступень «Н»), которая становится крайней разделительной ступенью и приобретает все их свойства и принципы соединения, поток отбора по компоненту «М» дополнительной разделительной ступени «Н» становится потоком отбора разделительного каскада по компоненту «М».In this case, the flow of selection of the separation cascade for an arbitrary component (conditionally designated - component "M") can be directed to the power of an additional separation stage (conditionally designated - stage "N"), which becomes the extreme separation stage and acquires all their properties and connection principles, the selection stream for component “M” of the additional separation stage “N” becomes the selection stream for the separation stage for component “M”.
Разделительная ступень разделительного каскада, все потоки отбора которой поступают на питание ступеней, имеющих количество обогащений по соответствующему потоку отбора компоненту на единицу больше, при равных обогащениях по другим компонентам, условно называется разделительной ступенью внутри каскада. Разделительная ступень, хотя бы для одного потока отбора которой это не выполняется, условно называется крайней разделительной ступенью каскада или разделительной ступенью на «краю» каскада.The dividing stage of the dividing cascade, all the selection flows of which are fed to the stages having the amount of enrichment in the corresponding component selection stream by one more, with equal enrichments in other components, is conventionally called the dividing stage inside the cascade. The dividing stage, for which it is not performed for at least one selection stream, is conventionally called the extreme dividing stage of the cascade or the dividing stage on the "edge" of the cascade.
На Фиг.1 представлена схема возможного варианта разделительного каскада, основанного на предлагаемом способе разделения изотопов. На Фиг.2 представлен принцип соединения между собою трехкомпонентных разделительных ступеней внутри разделительного каскада. На Фиг.3 поясняются различные варианты соединения крайних разделительных ступеней разделительного каскада, в соответствии с пунктами формулы. На Фиг.4 представлены известные схемы соединения: вверху - схема соединения каскада на основе прототипа, внизу - схема соединения каскада под условным названием «звезда». На Фиг.5 представлены таблицы результатов сравнения различных схем разделительных каскадов.Figure 1 presents a diagram of a possible variant of the separation cascade based on the proposed method for the separation of isotopes. Figure 2 shows the principle of connection between a three-component separation stages inside the separation cascade. Figure 3 explains the various options for connecting the extreme dividing steps of the dividing cascade, in accordance with the claims. Figure 4 presents the known connection diagrams: at the top is a cascade connection diagram based on the prototype, at the bottom is a cascade connection diagram under the code name "star". Figure 5 presents tables of the results of comparison of various circuits of separation cascades.
Основными элементами на Фиг.1 - Фиг.4 являются разделительные ступени, способные разделять многокомпонентную смесь на три части в одном акте разделения. Разделительные ступени на рисунках изображены условно в виде треугольников. Они соединены между собою потоками отбора, обогащенными по соответствующему компоненту, которые на схемах (здесь и ниже условимся, что выбор номера компонента произволен) обозначены стрелками следующим образом:The main elements in figure 1 - figure 4 are separation stages, capable of dividing a multicomponent mixture into three parts in one act of separation. The dividing steps in the figures are conventionally shown in the form of triangles. They are interconnected by selection flows enriched in the corresponding component, which are indicated in the diagrams (here and below, that the choice of the component number is arbitrary) by arrows as follows:
- стрелка со сплошной линией - поток отбора 1-го компонента;- arrow with a solid line - the selection flow of the 1st component;
- стрелка с пунктирной линией - поток отбора 2-го компонента;- arrow with a dashed line - stream of selection of the 2nd component;
- стрелка с линией в виде точек - поток отбора 3-го компонента;- arrow with a line in the form of dots - selection stream of the 3rd component;
- стрелка с жирной линией - поток «закрутки» (перенаправление потоков с крайних разделительных ступеней на другие).- arrow with a bold line - the flow of the "swirl" (redirection of flows from the extreme dividing steps to others).
Каждой разделительной ступени разделительного каскада присвоим свой «номер» (i,j,k), где i - количество обогащений по 1-му компоненту, j - количество обогащений по 2-му компоненту, k - количество обогащений по 3-му компоненту (Фиг.1). Расчет показывают, что в каскаде со ступенями, соединенными по схеме, как на Фиг.1, могут приближенно выполняться условия несмешения потоков с различными концентрациями. Это означает, что относительные концентрации компонентов RN(i,j,k) (N=1,2,3 - номер компонента) в потоке питания (ij,k)-u разделительной ступени можно представить в виде:Each dividing stage of the dividing cascade will be assigned its own “number” (i, j, k), where i is the number of enrichments for the 1st component, j is the number of enrichments for the 2nd component, k is the number of enrichments for the 3rd component (Fig .one). The calculation shows that in a cascade with steps connected according to the scheme, as in FIG. 1, the conditions for non-mixing of flows with different concentrations can be approximately satisfied. This means that the relative concentrations of the components R N (i, j, k) (N = 1,2,3 - component number) in the power supply stream (ij, k) -u of the separation stage can be represented as:
где R1(0,0,0), R2(0,0,0), R3(0,0,0) - относительные концентрации компонентов в потоке питания разделительного каскада, которые могут быть выражены через массовые концентрации по известной формуле
Поток питания каскада подается в (0,0,0)-ступень. Также могут быть реализованы дополнительные потоки питания в ступени с концентрацией, соответствующей концентрации дополнительного потока питания.The cascade power flow is supplied to the (0,0,0) -stage. Can also be implemented additional power flows in stages with a concentration corresponding to the concentration of the additional power flow.
Величины αMN - коэффициенты обогащения/обеднения по N-му компоненту в М-м потоке отбора, которые удобно записать в виде матрицы AMN:Values α MN are the enrichment / depletion coefficients for the Nth component in the Mth selection stream, which are conveniently written in the form of a matrix A MN :
В матрице AMN по главной диагонали стоят коэффициенты обогащения компонентов в одноименных потоках. Все остальные элементы -коэффициенты обеднения компонентов (по определению, коэффициенты обогащения больше единицы, коэффициенты обеднения меньше единицы).In the matrix A MN along the main diagonal are the enrichment coefficients of the components in the flows of the same name. All other elements are component depletion coefficients (by definition, enrichment coefficients are greater than one, depletion coefficients are less than unity).
Необходимыми условиями, накладываемыми на эти коэффициенты и обеспечивающими выполнение условий несмешения, являются соотношения вида:The necessary conditions imposed on these coefficients and ensuring the fulfillment of the non-mixing conditions are relations of the form:
В наиболее простом случае заявленный способ разделения предполагает использование ступеней с одинаковыми коэффициентами обогащения αMM, то есть α11=α22=α33=α. При этом коэффициенты обеднения принимаются равными α12=α23=α31=β1 и α13=α21=α32=β2. Отсюда условие (3) переходит в равенство:In the simplest case, the claimed separation method involves the use of steps with the same enrichment coefficients α MM , that is, α 11 = α 22 = α 33 = α. Moreover, the depletion coefficients are taken equal to α 12 = α 23 = α 31 = β 1 and α 13 = α 21 = α 32 = β 2 . From here, condition (3) becomes the equality:
или в случае β1=β2=β:or in the case β 1 = β 2 = β:
Выполнение условий (3)-(5) при определении относительных концентраций по формулам (1), предполагающим также малое отличие коэффициентов αMN от единицы, позволяет записать условия несмешения в виде:The fulfillment of conditions (3) - (5) in determining the relative concentrations according to formulas (1), which also assumes a small difference between the coefficients α MN and unity, allows us to write down the non-mixing conditions as:
где RN(i,j,k)M - относительная концентрация N-го компонента в М-м потоке отбора произвольной ступени.where R N (i, j, k) M is the relative concentration of the Nth component in the Mth stream of selection of an arbitrary stage.
Из (3)-(5) следует, что RN(i+1, j+1, k+1)=RN(i,j,k) и что, если какое-то из чисел i, j или k меньше двух других из них, к примеру, j<i, j<k, то RN(i,j,k)=RN(i-j,0,k-j). Фактически это означает, что это идентичные ступени: (i,j,k)-, (i+1, j+1, k+1)- и (i-j, 0, k-j) - ступени. Поэтому можно пронумеровать ступени в каскаде так, как показано на Фиг.1.From (3) - (5) it follows that R N (i + 1, j + 1, k + 1) = R N (i, j, k) and that if any of the numbers i, j or k less than the other two of them, for example, j <i, j <k, then R N (i, j, k) = R N (ij, 0, kj). In fact, this means that these are identical steps: (i, j, k) -, (i + 1, j + 1, k + 1) - and (ij, 0, kj) - steps. Therefore, it is possible to number the steps in a cascade as shown in FIG. 1.
Проанализируем работу схемы разделительного каскада основанного на предлагаемом способе разделения (Фиг.1). При увеличении числа разделительных ступеней, влияние потоков «закрутки» будет практически отсутствовать внутри каскада, и останется лишь незначительное влияние на «краях» каскада. Сравним приведенную схему разделительного каскада с прототипом и схемой, под условным названием «звезда», в которой разделительные элементы соединены так, что, начиная со ступени питания отбор выбранного компонента, идет только в одном направлении; остальные потоки отбора возвращаются на питание предыдущей ступени (Фиг.4). Для сравнения схем зададим характеристики разделительной ступени в каскадах: коэффициенты деления потоков ступени равны 1/3, коэффициенты обогащения α=1,01, коэффициенты обеднения β1=β2=0,995. Абсолютные концентрации каждой из компонент в потоках питания каскадов равны между собой и равны 1/3. Результаты сравнения представлены в виде двух таблиц на Фиг.5. Критериями для сравнения являются:
Как видно из первой таблицы, предлагаемый способ разделения по сравнению с прототипом характеризуется большим значением коэффициента разделения и меньшим суммарным потоком (рост числа ступеней в прототипе увеличивает эффект от смешения потоков, снижая коэффициент разделения) при меньшем числе обогащений на отборе. При сравнении схемы разделительного каскада на основе предлагаемого способа разделения и схемы «звезда» также наблюдается большее значение коэффициента разделения и меньший суммарный поток. При увеличении числа ступеней также наблюдается большее значение коэффициента разделения, по сравнению с известными схемами, при значительном снижении суммарного потока. Это подтверждает эффективность и высокую производительность предлагаемого способа разделения.As can be seen from the first table, the proposed separation method in comparison with the prototype is characterized by a higher separation coefficient and a lower total flow (an increase in the number of steps in the prototype increases the effect of mixing flows, reducing the separation coefficient) with a smaller number of enrichments in the selection. When comparing the separation cascade circuit based on the proposed separation method and the "star" circuit, a larger separation coefficient and a lower total flow are also observed. With an increase in the number of steps, a larger value of the separation coefficient is also observed, compared with the known schemes, with a significant decrease in the total flow. This confirms the efficiency and high performance of the proposed separation method.
Данный пример соединения разделительных ступеней в разделительном каскаде не исчерпывает всех возможностей предлагаемого способа разделения. При использовании других вариантов также наблюдается высокая эффективность разделения.This example of the connection of the separation stages in the separation cascade does not exhaust all the possibilities of the proposed method of separation. When using other options, there is also a high separation efficiency.
В зависимости от цели, отбор компонентов исходной смеси может осуществляться не на точках отбора каскада, а на других ступенях, либо могут быть также реализованы дополнительные отборы с произвольных ступеней.Depending on the purpose, the selection of the components of the initial mixture can be carried out not at the points of selection of the cascade, but at other stages, or additional selections from arbitrary stages can also be implemented.
Главными отличительными особенностями предлагаемого способа разделения изотопов с использованием разделительного каскада, являются описанные выше принцип соединения между собой разделительных ступеней внутри разделительного каскада (Фиг.2) и способы соединения крайних разделительных ступеней разделительного каскада (Фиг.3). Данные особенности обеспечивают увеличение производительности разделительного производства и снижение стоимости получаемой изотопной продукции.The main distinguishing features of the proposed method for the separation of isotopes using a separation cascade are the above-described principle of interconnecting the separation steps within the separation cascade (Figure 2) and methods for connecting the extreme separation steps of the separation cascade (Figure 3). These features provide an increase in the productivity of separation production and a decrease in the cost of the resulting isotope products.
Предлагаемый способ разделения изотопов с использованием разделительного каскада пригоден для различных методов разделения, и, например, может быть реализован в случае, когда в качестве технологии для разделительных элементов используется метод электромагнитного разделения изотопов.The proposed method for the separation of isotopes using a separation cascade is suitable for various separation methods, and, for example, can be implemented when the method of electromagnetic separation of isotopes is used as technology for the separation elements.
Предлагаемый способ разделения изотопов с использованием разделительного каскада обеспечивает следующий технический эффект: увеличение производительности разделительного производства (благодаря разделению смеси изотопов сразу по трем компонентам) и, как следствие, снижение стоимости получаемой изотопной продукции.The proposed method for the separation of isotopes using a separation cascade provides the following technical effect: an increase in the productivity of separation production (due to the separation of a mixture of isotopes in three components at once) and, as a result, a decrease in the cost of the resulting isotope products.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109189/05A RU2500461C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method of isotope separation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109189/05A RU2500461C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method of isotope separation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012109189A RU2012109189A (en) | 2013-09-20 |
RU2500461C2 true RU2500461C2 (en) | 2013-12-10 |
Family
ID=49182869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109189/05A RU2500461C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method of isotope separation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2500461C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723866C1 (en) * | 2019-09-27 | 2020-06-17 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Method for obtaining highly-enriched isotopes with intermediate weight ratio |
RU2794182C1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-04-12 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Method for separating zirconium isotopes |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167244A (en) * | 1976-11-11 | 1979-09-11 | Exxon Nuclear Company, Inc. | Gas-centrifuge unit and centrifugal process for isotope separation |
RU2172642C1 (en) * | 2000-04-21 | 2001-08-27 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Silicon isotopes separation process |
RU2321544C2 (en) * | 2006-01-25 | 2008-04-10 | ФГУП "Ангарский электролизный химический комбинат" | Method of preparing diluent for processing military highly enriched uranium into reduced-enrichment uranium |
RU2331463C2 (en) * | 2006-09-25 | 2008-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Isotope separation method |
-
2012
- 2012-03-11 RU RU2012109189/05A patent/RU2500461C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167244A (en) * | 1976-11-11 | 1979-09-11 | Exxon Nuclear Company, Inc. | Gas-centrifuge unit and centrifugal process for isotope separation |
RU2172642C1 (en) * | 2000-04-21 | 2001-08-27 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Silicon isotopes separation process |
RU2321544C2 (en) * | 2006-01-25 | 2008-04-10 | ФГУП "Ангарский электролизный химический комбинат" | Method of preparing diluent for processing military highly enriched uranium into reduced-enrichment uranium |
RU2331463C2 (en) * | 2006-09-25 | 2008-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Isotope separation method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723866C1 (en) * | 2019-09-27 | 2020-06-17 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Method for obtaining highly-enriched isotopes with intermediate weight ratio |
RU2794182C1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-04-12 | Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") | Method for separating zirconium isotopes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012109189A (en) | 2013-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sulaberidze et al. | Cascades for separation of multicomponent isotope mixtures | |
Smirnov et al. | Features of mass transfer of intermediate components in square gas centrifuge cascade for separating multicomponent mixtures | |
Torrano et al. | Titanium isotope signatures of calcium-aluminum-rich inclusions from CV and CK chondrites: Implications for early Solar System reservoirs and mixing | |
RU2500461C2 (en) | Method of isotope separation | |
Azizov et al. | Optimization of a square cascade of centrifuges for separation of multicomponent mixtures of stable isotopes | |
Smirnov et al. | Comparison of methods of enriching intermediate components in cascades with the same number of separative elements | |
WOOD et al. | On a criterion efficiency for multi-isotope mixtures separation | |
ES464006A1 (en) | Gas-centrifuge unit and centrifugal process for isotope separation | |
Zeng et al. | Enhancing the performance of Q-cascade for separating intermediate components | |
Smirnov et al. | Design of cascade with locally enlarged flow for enrichment of intermediate components of multi-isotope mixtures | |
Borisevich et al. | The theory of isotope separation in cascades: problems and solutions | |
Sulaberidze et al. | Separation potential for multicomponent mixtures: state-of-the art of the problem | |
Smirnov et al. | Q-cascades for obtaining highly concentrated intermediate components of separated mixtures | |
Sulaberidze et al. | The separation power and thermodynamic work of separation for a three-flow unit during the equilibrium separation of a binary gas mixture | |
Smirnov et al. | Method for enriching reprocessed uranium in a cascade of gas centrifuges with simultaneous decrease in the 232,234,236 U content | |
Sulaberidze et al. | Application limits of the classical concepts “separation potential” and “separation power” | |
Orlov et al. | Change of the external flows of a separating cascade to shorten the duration of a transient process | |
Yamamoto et al. | Synthesis of value function for multicomponent isotope separation | |
Palkin | Efficacy of separation potentials in cascade optimization | |
Anderson | Adventures in clinical chemistry and proteomics: a personal account | |
RU2723866C1 (en) | Method for obtaining highly-enriched isotopes with intermediate weight ratio | |
Olander | Two-up, one-down ideal cascades for isotope separation | |
Yamamoto et al. | Meaning of functions representing separative power | |
US4166727A (en) | Process for separating substances of different masses | |
Palkin et al. | Multicomponent separation potential. Generalization of the Dirac theory |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140312 |