Процесс разделения вихрей Геликона

Процесс вихревого разделения «Геликон» — это аэродинамический процесс обогащения урана , разработанный на основе устройства, называемого вихревой трубой . Поль Дирак задумался над идеей разделения изотопов и попытался создать такое устройство в 1934 году в лаборатории Питера Капицы в Кембридже. ^[1] Другие методы разделения были более практичными в то время, но этот метод был разработан и использовался в Южной Африке для производства реакторного топлива с содержанием урана-235 около 3–5% и урана с обогащением 80–93% для использования в ядерном оружии. . Южноафриканская корпорация по обогащению урана (UCOR) разработала этот процесс, эксплуатируя установку в Пелиндабе (известную как завод «Y») для производства сотен килограммов ВОУ . Процессы аэродинамического обогащения требуют большого количества электроэнергии и обычно не считаются экономически конкурентоспособными из-за высокого энергопотребления и существенных требований к удалению отходящего тепла . Есть и другие преимущества, например, из-за простоты, отсутствия точности, даже если это дороже. Южноафриканский обогатительный завод был закрыт 1 февраля 1990 года. ^[2]^: 103

Процесс

В процессе вихревого разделения смесь газообразного гексафторида урана и водорода впрыскивается по касательной в трубку с одного конца через сопла или отверстия со скоростью, близкой к скорости звука . Трубка сужается до небольшого выходного отверстия на одном или обоих концах. Этот тангенциальный впрыск газа приводит к спиральному или вихревому движению внутри трубы, и два газовых потока отводятся на противоположных концах вихревой трубы; центробежная сила, обеспечивающая разделение изотопов . Спиральный закрученный поток затухает после входного отверстия из-за трения о стенку трубы. Следовательно, внутренний диаметр трубки обычно сужается, чтобы уменьшить затухание скорости закрученного потока. Этот процесс характеризуется сепарирующим элементом с очень малым ступенчатым разрезом (отношение потока продукта к потоку сырья), составляющим около 1/20, и высокими рабочими давлениями процесса.

Из-за чрезвычайно сложной сантехники , необходимой для соединения ступеней, была разработана технология каскадного проектирования (получившая название «Геликон»), в которой 20 ступеней разделения объединены в один модуль, и все 20 ступеней используют общую пару осевых компрессоров. . Основным требованием для успеха этого метода является то, чтобы осевые компрессоры успешно передавали параллельные потоки различного изотопного состава без значительного смешивания. Типичный модуль «Геликон» состоит из большого стального цилиндрического резервуара, в котором размещены 20 сепараторов, а также два компрессора (по одному на каждом конце) и два теплообменника с водяным охлаждением .

Преимуществами этого процесса являются отсутствие проблем с критичностью из-за сильно разбавленного сырья и пригодность для периодической обработки. Это означает, что установки типа «Геликон» могут быть относительно небольшими, что делает эту технологию проблемой распространения ядерного оружия .

См. также

Ссылки

^ Фармело, Грэм (2009). Самый странный человек: Тайная жизнь Поля Дирака . Нью-Йорк: Основные книги. стр. 248–9 , 307, 311, 313–4, 321, 431. ISBN. 978-0-465-02210-6 .
^ де Вильерс, JW; Джардин, Роджер; Рейсс, Митчелл (1993). «Почему Южная Африка отказалась от бомбы» . Иностранные дела . 72 (5): 98–109. дои : 10.2307/20045817 . ISSN 0015-7120 . JSTOR 20045817 .

Внешние ссылки

[1] Фармело, Грэм (2009). Самый странный человек: Тайная жизнь Поля Дирака . Нью-Йорк: Основные книги. стр. 248–9 , 307, 311, 313–4, 321, 431. ISBN. 978-0-465-02210-6 .

[2] де Вильерс, JW; Джардин, Роджер; Рейсс, Митчелл (1993). «Почему Южная Африка отказалась от бомбы» . Иностранные дела . 72 (5): 98–109. дои : 10.2307/20045817 . ISSN 0015-7120 . JSTOR 20045817 .

[1]

[2]