Показатели эффективности разделения

Для учета различных факторов, влияющих на разделительную способность каскада в промышленной эксплуатации, можно использовать коэффициент технического использования K_ти и коэффициент использования разделительной мощности K_им. Эти коэффициенты имеют такой же смысл, как для ступени (см. п. 5.7), и рассчитываются по аналогичным формулам.

С учетом потерь разделительная способность промышленного центрифужного оборудования может быть записана в виде

, (6.4)

где E_c – суммарная разделительная способность установленных ГЦ.

Основные потери разделительной способности центрифужного оборудования связаны с неоптимальностью технологической схемы. Это проявляется в невысоких значениях и K_им для отдельных ступеней. Кроме того, если надежность ГЦ недостаточно высокая, в результате накопления отказавших ГЦ в секциях может значительно уменьшиться K_ти.

Для удобства анализа эффективности работы оборудования величину K_им представляют в виде произведения коэффициентов, каждый из которых отвечает за один фактор снижения разделительной способности, т.е.

K_им= _,

где m – количество рассматриваемых факторов.

В таком представлении , а отвечает за неоптимальность гидравлического режима центрифуг по g и . Его величина находится отношением суммарных разделительных способностей центрифуг, рассчитанных для фактических режимов и для оптимальных по g и . Аналогичным образом определяются другие .

2. Технико-экономические показатели процесса разделения Оптимальная концентрация отвала

Соотношение (6.4) определяет среднюю за период разделительную способность центрифужного оборудования. Зная эту величину и заданные отдельные параметры работы каскада (завода), можно из (6.3) найти интересующие дополнительные параметры. Например, пусть заданы концентрации питания К₀, отбора К и отвала К' трехпоточного каскада. Необходимо найти поток отбора T. В этом случае

,

где − удельная работа разделения, равная

.

Эта формула получается из (6.3) с учетом каскадных балансов вещества и изотопа.

Аналогично рассчитываются другие характеристики. В частности, можно определить норму сырья N_c, показывающую какие затраты сырья необходимы для получения единицы отборного продукта:

.

Удельная работа разделения и норма сырья N_c по-разному зависят о т концентрации отвала K'. Уменьшение K' приводит к увеличению и снижению N_c. В связи с этим можно минимизировать затраты на производство продукта, подобрав соответствующее значение K' ( рис. 6.6). Для газодиффузионного производства обогащённого урана оптимальное значение K' составляет ~ 0,3−0,4 %. Для центрифужного производства это значение определяется исходя из соотношения стоимостей единицы сырья З_с и единицы работы разделения – З_р (рис. 6.7).

Расчет работы разделения

Расчёт работы разделения А, вырабатываемой центрифужным оборудованием, производится интегрированием разделительной способности по рассматриваемому промежутку времени (t₁, t₂), т.е.

.

Если учесть потери разделительной способности по формуле (6.4), это эквивалентно простой формуле

.

Для работы разделения, затрачиваемой в производстве обогащенного урана, введена специальная единица разделения 1 ЕРР. Эта единица соответствует работе разделения, необходимой для получения 1кг урана с обогащением по лёгкому изотопу ²³⁵U 1,5 % из природного сырья 2,75кг с концентрацией 0,711 % и содержанием 0,26 % ²³⁵U в 1,75кг отвала ( рис. 6.8) [5].

С учетом этой единицы разделения разделительная способность оборудования разделительных заводов измеряется в ЕРР/год.

Другой случай подобия возникает для участков ступеней, работающих в различных каскадах, но в совпадающих диапазонах концентраций внешних потоков. В случае оптимально подобранных конструкционных параметров количество ступеней и их характеристики на сравниваемых участках примерно одинаковы. Это свойство объясняется аналогичными особенностями оптимизации, как у оптимальных каскадов из п. 8.