Separativní pracovní jednotka (SWU ) je jednotka práce pro oddělování izotopů . Pro určitou změnu izotopového složení určité směsi je zapotřebí stejné množství SWU, bez ohledu na technologii separace izotopů . [1] [2]
SWU měří náklady potřebné k výrobě látek s danou změnou izotopového složení. [3] Pracovní jednotka separace také dobře charakterizuje schopnost zařízení pro separaci izotopů. [čtyři]
U různých technologií separace izotopů se mohou skutečné náklady na zdroje značně lišit. Například technologie plynové difúze vyžaduje 2500 kWh elektřiny na separační jednotku. Plynové odstředivky spotřebují na stejnou práci 50 kWh. [5] [6]
Náklady SWU na oddělení práce je možné odhadnout podle vzorce: [2] [1]
Tady:
Dílo oddělování má podle vzorce rozměr látkového množství. Je dohodnuto, že 1 SWU = 1 kg, proto se někdy charakteristika separační síly zařízení uvádí v jednotkách hmotnosti. Neexistuje však žádná fyzická hmotnost odpovídající jednotce SWU.
Nechť je třeba získat M 1 = 1 kg obohaceného uranu. Obsah uranu ve vstupní surovině je α 0 = 0,71 %, v obohaceném uranu - α 1 = 90 %, v odpadu - α 2 = 0,2 %. Najděte požadovanou hmotnost surovin M 0 , hmotnost odpadu M 2 a množství práce na oddělení SWU.
Hmotnost surovin M 0 a hmotnost odpadu M 2 se zjistí ze soustavy lineárních rovnic
Dostaneme
Separační potenciální funkce:
Pak budou separační práce
Přírodní uran obsahuje 0,72 % izotopu 235 U. Když je uran obohacen izotopem 235 U , je do závodu dodáván přírodní uran a na výstupu jsou získávány dva proudy: obohacený uran a ochuzený uran (tzv. skládky). Typické náklady na získání 1 kg obohaceného uranu: [2] [5]
Čím méně požadovaného izotopu jde na skládku, tím méně surovin je potřeba, ale tím vyšší jsou náklady na SWU.
Pro kvantifikaci procesu obohacování uranu jsou k dispozici online kalkulačky. [7] [8]
Separační pracovní jednotka dobře charakterizuje schopnosti zařízení na separaci izotopů: konkrétní zařízení provádí stejnou práci na separaci izotopů v určitém čase. Tyto schopnosti zařízení se nazývají separační výkon (oddělovací kapacita). Jsou měřeny v odvozených jednotkách SWU/rok, které charakterizují množství separační práce, kterou je zařízení schopno vykonat za rok. [2] [1]
Protože jednotka separační práce má rozměr kilogramu, jsou kapacity rostlin někdy vyjádřeny v jednotkách hmotnosti: kilogramech nebo tunách za rok.
Kapacita závodu na separaci izotopů uranu v tisících SWU ročně podle WNA Market Report .
Země | Společnost, závod | 2012 | 2013 | 2015 | 2018 | 2020 |
---|---|---|---|---|---|---|
Rusko | Rosatom | 25 000 | 26 000 | 26578 | 28215 | 28663 |
Německo, Holandsko, Anglie | URENCO | 12800 | 14200 | 14400 | 18600 | 14900 |
Francie | Orano | 2500 | 5500 | 7000 | 7500 | 7500 |
Čína | CNNC | 1500 | 2200 | 4220 | 6750 | 10700+ |
USA | URENCO | 2000 | 3500 | 4700 | ? | 4700 |
Pákistán, Brazílie, Írán, Indie, Argentina | 100 | 75 | 100 | ? | 170 | |
Japonsko | JNFL | 150 | 75 | 75 | ? | 75 |
USA | USEC : Paducah & Piketon | 5000 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Celkový | 49 000 | 51550 | 57073 | 61111 | 66700 |
V 90. a 20. století, až do roku 2006, se spotové ceny pohybovaly kolem 100 USD za SWU pro obohacování uranu. [9] Poté cena začala růst a do roku 2009 dosáhla vrcholu 160 USD. Od roku 2011 cena postupně klesá a do roku 2018 prolomila hranici 40 USD.