Plynová odstředivka

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 21. dubna 2021; kontroly vyžadují 10 úprav .

Plynová odstředivka  - zařízení pro separaci (separaci) plynů s různou molekulovou hmotností .

Nejznámější jsou plynové odstředivky pro separaci izotopů , především moderní metoda obohacování uranu izotopem 235 U pro jadernou energetiku a jaderné zbraně . Před obohacením se přírodní směs izotopů uranu převede na plynnou fázi jako hexafluorid uranu .

Vysokého stupně separace je dosaženo použitím mnoha jednotlivých plynových odstředivek sestavených do kaskády, což umožňuje konzistentně vyšší obohacení uranu-235 při výrazně nižších nákladech na energii ve srovnání s dříve používaným procesem difúzní kaskádové separace izotopů. Technologie plynových odstředivek dnes představuje nejekonomičtější způsob separace izotopů uranu [1] , využívá výrazně méně energie než jiné metody a má mnoho dalších výhod.

Historie

V roce 1919 Lindemann a Aston navrhli použití centrifugy k oddělení izotopů. [2] [3] První praktická separace izotopů centrifugací byla provedena v roce 1936. [4] Technologická náročnost optimalizace technologie odstředivek však vedla k upřednostnění technologie plynové difúze. V SSSR podali v roce 1940 pracovníci UFTI F. Lange , V. A. Maslov a V. S. Spinel přihlášku na „Metodu přípravy uranové směsi obohacené uranem o hmotnostním čísle 235. Vícekomorová odstředivka“, pro kterou byl vydán autorský certifikát č. 6359с. [5] [6] Na základě těchto myšlenek Lange v letech 1942-1943 postavil a otestoval vícekomorovou experimentální odstředivku v Ufě. [7] [8] [9] [10]

V SSSR v letech 1946-1952. centrifugami se zabývala skupina „ trofejních “ německých vědců vedená Dr. Max Steenbeck , vysídlený NKVD v roce 1945 na NII-5 v Suchumi . [11] . Pracovní podmínky v Suchumi v těchto letech a úspěchy při vytvoření funkčního stojanu na plynové odstředivky do roku 1952 jsou podrobně popsány ve vzpomínkách N. F. Lazareva, který v těchto letech jako technik ve skupině Steenbeck úzce spolupracoval s Dr. Gernotem Zippe [12] V lednu 1951 byly na zasedání Technické rady oznámeny výsledky práce na vývoji plynové odstředivky a v září 1952 byla část skupiny Steenbeck převedena ze Suchumi do Leningradu do Design Bureau. závodu Kirov . V roce 1953 byla skupině pozastavena další účast na těchto pracích a v roce 1956 se vědci vrátili do Německa. Vzpomínky na tato díla lze nalézt také u profesora P.E. Suetina (pozdějšího rektora Uralské univerzity (1976-1993)). V roce 1952 byl postgraduálním studentem E. M. Kameněva.

K. Steenbeck – rozvinul do jisté míry opačnou myšlenku. Rozhodl se postavit velmi dlouhou odstředivku (asi 300 cm), protože její separační síla je úměrná její délce. Rotor odstředivky tvořilo tucet a půl kusů tenkostěnné trubky spojené pružnými měchy. Ve svislé poloze byla centrifuga udržována magnetem v její horní části a spodek rotoru spočíval na pružné jehle, otáčející se společně s rotorem v pevném ložisku, ponořený v oleji a spojený s tlumičem, který tlumí kmity. rotoru. V přírodě jsem tento stroj neviděl, ale v roce 1952 jsem se podrobně seznámil s vědeckou zprávou jeho autora Steenbecka. Hlavní nevýhodou odstředivky byl obtížný start, protože při průchodu po sobě jdoucích sérií kritických otáček musela být podepřena soustavou válců, které vracely rotor do osy otáčení. A po dosažení provozní rychlosti jej náhodné poruchy snadno vyvedly ze stabilní rotace. Steenbeckovým hlavním šťastným nálezem byla ohebná jehla. [13]

Do roku 1952 dokončila laboratoř I. K. Kikoina z Ústavu atomové energie vědecký vývoj metod plynové difúze pro separaci izotopů a zabývala se plynovými odstředivkami. [13] Nejaktivnějším nadšencem pro centrifugy byl kandidát fyziky a matematiky. Vědy Evgeny Michajlovič Kamenev, který vedl experimentální práce na technické realizaci této myšlenky. V témže roce se OKB v závodě Kirov, která se dříve zabývala instalacemi plynové difúze, přeorientovala na vytvoření centrifug (hlavní konstruktér OKB N. M. Sinev). Obrovská rychlost otáčení rotoru, která je 90 tisíc otáček za minutu, dala vzniknout novému problému - tekutosti kovu. Tento problém vyřešila skupina specialistů vedená Josephem Fridlyanderem, který vytvořil novou hliníkovou slitinu V96ts. [14] [15] [16]

V letech 1955-1957 byly v závodě Kirov vyrobeny první šarže experimentálních odstředivek. 4. listopadu 1957 bylo v UEIP uvedeno do provozu první poloprovozní zařízení na odstředivou separaci izotopů . V roce 2013 byl ve stejném závodě uveden do provozu první závod s ruskými centrifugami 9. generace. [17]

V západní Evropě bylo zařízení plynové odstředivky patentováno v roce 1957 bývalými zaměstnanci Maxe Steenbecka, inženýry Gernotem Zippe a R. Scheffelem. [18] [19] Společnost URENCO získala práva k průmyslovému vzoru .

Zařízení plynové odstředivky

Nejdůležitějším prvkem plynové odstředivky je tzv. rotor  - válec (potrubí) rotující ve speciálním vakuovaném plášti velkou rychlostí. Se zvyšováním otáček rotor postupně prochází frekvencemi, při kterých dochází k rezonančnímu kmitání v důsledku mechanických vlastností rotačního systému. Odstředivka pracující při rychlosti rotoru nad rezonanční rychlostí se nazývá superkritická, pod - podkritická. Pracovní látkou je plynná sloučenina přírodního hexafluoridu uranu a uranu získaná z přírodního oxidu uranu ( U 3 O 8 ) nebo tetrafluoridu uranu (UF 4 ). UF 6 je přiváděn do odstředivky přívodním potrubím a vstupuje do prostoru rotoru v blízkosti osy rotoru v jeho střední části. Díky vysoké rychlosti rotace rotoru (lineární rychlost na jeho obvodu je 600 m/s i více) se plyn koncentruje v blízkosti jeho stěny. V blízkosti osy rotoru se vytváří zředěná zóna s lehčí frakcí. K účinnému oddělení složek směsi dochází pouze za přítomnosti axiální cirkulace plynu uvnitř rotoru. Taková cirkulace je zajištěna vytvořením axiálního teplotního gradientu vlivem vnějšího zdroje tepla. Při cirkulaci se největší rozdíl v koncentracích lehkých a těžkých izotopů ustavuje v koncových částech odstředivky - spodní a horní části. Frakce (produkt) obohacená o lehký izotop je odváděna pomocí odběrového zařízení plynu do výstupního potrubí. Je vybrána těžká frakce - skládka (nebo ocas).

Nejtajnějšími prvky a zařízeními určujícími chod odstředivky byly a zůstávají: spodní podpěra rotoru, magnetické ložisko, motor atd., což je určité know-how a je patentováno v různých patentech. První takový patent patří pracovníkům Dr. Max Steenbeck , který jako první navrhl samostabilizační pohyblivou spodní podporu, magnetický pohon a molekulární vakuovou pumpu . [18] [20] Parametry, které ovlivňují separační sílu centrifugy, jsou její geometrické rozměry (délka rotoru: asi 1 metr u ruských podkritických plynových odstředivek, až 7-12 metrů u URENCO a USA [21] ; průměr) otáčky rotoru a také přítomnost cirkulace plynu v axiálním směru. Vývoj optimálních rozměrů rotoru a dalších prvků samostatné plynové odstředivky zůstává naléhavým vědeckým a technickým problémem pro zvýšení účinnosti. a snížení nákladů na technologii plynových odstředivek využívajících kaskády plynových odstředivek.

Teorie plynových odstředivek

První pokusy sestavit matematický model plynové odstředivky byly provedeny ve Spojeném království na počátku 40. let 20. století. Frans Simon , Rudolf Peierls , Karl Fuchs a Nicholas Curti vyvinuli obecnou teorii separace izotopů a Paul Dirac na základě této teorie odvodil výraz pro separační charakteristiku.

kde  je hustota vynásobená koeficientem samodifúze (tento produkt zůstává pro daný plyn konstantní),  je délka rotoru,  je hmotnostní rozdíl mezi dvěma izotopy, které se mají oddělit,  je plynová konstanta,  je teplota, a  je tečnou rychlostí vnitřního povrchu rotoru.

Diracův poměr správně orientuje vývojku ke zvýšení obvodové rychlosti, snížení teploty a prodloužení rotoru, avšak nezohledňuje některé procesy probíhající s plynem uvnitř rotoru, v důsledku čehož dává nadhodnocené výsledky. Například skutečná separační charakteristika je úměrná druhé mocnině tangenciální rychlosti.

V současné době se pro hodnocení separační charakteristiky používá následující semiempirický vzorec za předpokladu T = 310 K a typických charakteristik cirkulace plynu v odstředivce:

kde  je bezrozměrná experimentální účinnost, δU je vyjádřeno v kg⋅ SWU / rok a ostatní veličiny jsou v SI. Experimentální účinnost pro rané odstředivky leží v rozmezí 0,35-0,45; pro odstředivky v komerčním provozu - 0,50-0,60; pro nejpokročilejší konstrukce odstředivek 0,8-1,14.

Současný stav technologie plynových odstředivek

V současné době[ kdy? ] Na světě existují tři velké společnosti na obohacování uranu.

V současné době[ kdy? ] Vyrábí se nebo vyvíjí několik typů odstředivek:

Technologie plynových odstředivek v Rusku

Obohacování uranu v Rusku probíhá ve čtyřech velkých obohacovacích komplexech: [24]

Výrobní kapacity ruského obohacovacího komplexu (2007) [24]

Společnost Kapacita, miliony SWU % Generace odstředivek (2000) [25]
Uralský elektrochemický závod 9.8 49 5, 6, 7
Elektrochemický závod v Zelenogorsku 5.8 29 5, 6, 7
Sibiřská chemická továrna 2.8 čtrnáct 5, 6
Angarská elektrolýza chemická továrna 1.6 osm 6
CELKOVÝ: dvacet 100

Všechny čtyři závody používají vysoce účinné odstředivky, které poskytují službu obohacování ve výši asi 20 USD/ SWU ve srovnání se 70 USD/ SWU v USA [24] .

Po dlouhou dobu byla hlavním sovětským a ruským obohacovacím komplexem krátká podkritická odstředivka, jednoduchá a spolehlivá, dobře přizpůsobená pro hromadnou výrobu, ale s nižší produktivitou než superkritická odstředivka [24] .

Až do konce 50. let 20. století se k obohacování uranu používaly difúzní technologie. Přechod na průmyslové využití odstředivek začal v říjnu 1955, kdy bylo rozhodnuto postavit poloprovoz v Novouralsku s 2435 odstředivkami. Později byl v Novouralsku uveden do provozu průmyslový závod vybavený odstředivkami první generace. 22. srpna 1960 bylo rozhodnuto o výstavbě velkého výrobního závodu v Novouralsku s centrifugami 2. a 3. generace, který byl uveden do provozu v letech 1962-1964 [24] .

V 60. – 70. letech 20. století. proběhl výzkum a vývoj odstředivek druhé, třetí a čtvrté generace a stolní zkoušky odstředivek páté generace. Práce zahrnovaly optimalizaci geometrie odstředivky a zvýšení rychlosti otáčení. V 70. letech 20. století začala modernizace všech čtyř obohacovacích podniků, v důsledku čehož se centrifugová technologie stala hlavní v sovětském obohacovacím komplexu. V letech 1971-1975. se objevily centrifugy páté generace a kolem roku 1984 - šestá [24] .

K úplnému odmítnutí technologie plynové difúze došlo v SSSR koncem 80. a začátkem 90. let. Do této doby se spotřeba elektřiny o 1 SWU snížila o řád a výrobní kapacita se zvýšila 2-3krát a dosáhla 20 milionů SWU [24] .

Koncem 90. let tvořily hlavní flotilu odstředivek stroje 5. a 6. generace v přibližně stejném počtu. Stroje páté generace se blížily hranici životnosti (25 let), proto v letech 1997-1998 zahájil Minatom modernizaci UEIP a ECP, během níž byly stroje páté generace nahrazeny stroji sedmé generace, přičemž výrobní kapacita obohacovacího komplexu zvýšil o 25 % [24] .

V roce 1998 byly v Rusku zahájeny práce na odstředivkách osmé generace, jejichž produktivita převyšovala produktivitu strojů páté generace o třetinu. Odstředivky osmé generace byly posledním podkritickým modelem odstředivek, protože potenciál pro modernizaci designu a materiálu byl vyčerpán [24] .

Generace sovětských a ruských odstředivek [26]

Generace Začátek
průmyslové
realizace [27]		 Typ [27] Vývojář
[ 27]		 Hlavní termíny Poznámky
Prototyp 1952-55 - vývoj
1957 - zkušební provoz		 Centrifuga Kamenev
jeden 1961 LKZ OKB LKZ 1960 - zahájení výroby
2 1962 VT-3F OKB LKZ 1966-70 - práce na zlepšení spolehlivosti
1972-74 - vyřazen z provozu		 Poprvé použito vrstvené uspořádání
3 1963 VT-3FA TsKBM 1966-70 - práce na zlepšení spolehlivosti
1972-74 - vyřazen z provozu
čtyři 1965 VT-5 TsKBM 1966-70 - práce na zlepšení spolehlivosti
5 1970 VT-7 TsKBM 1966-70 - zkušební stolice
1971-75 - hromadný provoz		 1972 - hromadné havárie
Návrhová životnost - 12,5 roku, reálná - 25 let.
6 1984 VT-33D TsKBM Polovina 70. let - design Vyvinuto jako výsledek vyšetřování havárií odstředivek 5. generace.
Poprvé byly použity kompozitní materiály.
Návrhová životnost je 15 let, reálná 30 let.
Spotřeba energie - 60 kWh / SWU
7 1997 VT-25 UEIP 1978 - zahájení vývoje
1982 - poloprovozní výroba
1991 - zkušební provoz		 2x vyšší výkon než generace 5.
Spotřeba energie - 50kWh/SWU
osm 2004 PGC-8 UEIP 1997 - zahájení vývoje Výkon je 2x vyšší než u generace 6.
9 [28] 2012 PNGC-9 OKB NN 2003 - zahájení vývoje První ruská superkritická odstředivka.
Výkon je 2x vyšší než u generace 7.
9+ [27] 2017 GTs-9+ Centrotech

V roce 2000 tvořily odstředivky generace 5, 6 a 7 48, 49 a 3 % celkové produkce. [25]

Poruchovost ruských odstředivek je v současnosti asi 0,1 % ročně. Výkon odstředivek generace 9 je 14krát vyšší než u generace 1 a náklady na EEP jsou 10krát nižší [29] .

Technologie plynových odstředivek v USA

Díla z 30. let

V roce 1934 provedl Jesse Beamsa z University of Virginia první úspěšný pokus o oddělení izotopů chloru pomocí plynové odstředivky. Hlavním problémem bylo velké tření v ložiskách, které vytvářelo velké množství tepla, což snižovalo stupeň oddělení, zvyšovalo náklady a zkracovalo životnost zařízení [30] .

Projekt Manhattan

V rámci projektu Manhattan byly zvažovány perspektivy využití plynových odstředivek pro obohacování uranu. Beams se na projektu podílel jako vedoucí konstrukčního týmu University of Virginia. První stroje postavila Westinghouse Research Laboratory , testy prováděla společnost Standard Oil Development (Bayway, New Jersey ). Strojem byla superkritická odstředivka o průměru 18,5 cm a délce 3,45 m, rychlost otáčení obruby byla 215 m/s. Později Westinghouse postavil nadkritický stroj o průměru 18,3 cm a délce 3,35 m a také podkritický stroj o průměru 18,3 cm a délce 1,05 m. Poslední stroj byl testován v srpnu 1943 . V prosinci 1943, v 99. den testování, došlo k úniku, který vedl k nehodě. O tři týdny později vedoucí projektu obohacování Harold Urey přerušil program centrifugy ve prospěch jednodušší, ale energeticky náročnější technologie plynné difúze [30] .

Raná poválečná léta

Po druhé světové válce experimenty s odstředivkami pokračovaly v různých zemích, v USA bylo dosaženo určitého úspěchu na Franklinově institutu ve Filadelfii. V prosinci 1951 se však Výbor pro separaci izotopů Výzkumného oddělení Komise pro atomovou energii (AEC) postavil proti projektu centrifugy, protože věřil, že nemohou konkurovat elektrárnám na difúzi plynu. Situace se poněkud změnila v roce 1953, kdy skupiny Wilhelma Grotha a Konrada Beyerleho v Německu a skupina Jakoba Kiestemachera v Nizozemsku oznámily vytvoření ekonomičtějších odstředivek. V září 1954 se AEC rozhodlo obnovit práci, ale komise očekávala, že nakonec získá přístup k hotové německé technologii, takže záležitost byla omezena na studium nových materiálů pro superkritické rotory (skupina Arthura R. Kultaua z University of Virginie, srpen 1956) [30] .

1957–1985

V létě 1956 se do pozornosti ředitelství zpravodajské služby amerického námořnictva dostal rakouský vědec Gernot Zippe, repatriovaný ze SSSR, který dlouhou dobu pracoval jako vedoucí skupiny pro vývoj mechanické části sovětských centrifug. . V roce 1957 AEA zařídila, aby Zippe přijel do USA na základě smlouvy s University of Virginia, kde vyrobil kopii sovětského stroje, který běžel bez ložisek a olejového mazání, což byl hlavní problém amerického programu [30 ] .

V dubnu 1960 schválila výzkumná divize AEA program výstavby obohacovacího závodu v Oak Ridge pod vedením jaderné divize Union Carbide Corporation. Práce začaly 1. listopadu 1960 a zahrnovaly stavbu kaskády sovětské konstrukce, vývoj teorie odstředivek a studium nových materiálů. První stroje měly hliníkové rotory o průměru 7,6 cm, poté byly použity odolnější materiály – hliník lisovaný do sklolaminátu a kompozity. Zvětšil se také průměr rotoru - 15, 25, 35, 48, 51 a 60 cm Produktivita prvních strojů v roce 1961 byla 0,39 SWU / rok, do roku 1963 bylo možné ji zvýšit na 2 a do roku 1967 - až 30 SWU / rok [30] .

Koncem 60. let začal přechod na zkušební provoz strojů. Od roku 1972 do roku 1977 pokračovalo testování první generace odstředivek (Sada I) v Oak Ridge and Torrance v Kalifornii. V roce 1974 začaly testy druhé generace odstředivek (Sada II) a v roce 1977 - třetí (Sada III). Do této doby závod v Oak Ridge produkoval 50 000 SWU/rok [30] .

Na konci 70. let bylo kvůli očekávanému nárůstu poptávky po jaderné energii rozhodnuto o výstavbě závodu v komerčním měřítku s kapacitou 8,8 milionů SWU/rok v Portsmouthu, Ohio. Základní odstředivkou byla Set III s průměrem rotoru 61 cm a délkou více než 12 m. Separační kapacita byla až 200 SWU/rok na stroj. Prognóza nárůstu energetické náročnosti se však nenaplnila, a tak byla 5. června 1985 výstavba utlumena. Celkem bylo instalováno 3 000 odstředivek místo plánovaných 44 000 a náklady na stavbu dosáhly 2,6 miliardy $ [30] .

V roce 1985 Spojené státy omezily vývoj plynových odstředivek, aniž by tuto záležitost uvedly do komerčního provozu. Od té doby jsou upřednostňovány nadějné obohacovací technologie, především laserová technologie [31] .

1995–2016

V roce 1993 byla ve Spojených státech založena státní korporace USEC (US Enrichment Company, American Enrichment Company, AOK). Dostala obě americké závody na difúzi plynu – v Piketonu (Ohio) a Paducah (Kentucky). V roce 1994 se AOK stala jedinou protistranou z americké strany v rámci dohody HEU-LEU (prodej energetického uranu získaného Ruskem ze svého zbrojního uranu v USA).

V roce 1995 si americké ministerstvo energetiky uvědomilo další zbytečnost technologie plynné difúze a pokusilo se oživit odstředivku v Piketonu, která byla dlouhá léta nečinná. Předpokládalo se, že zdokonalení odstředivek bude trvat 4–5 let a vyčlení 400 milionů dolarů. Práce na spouštění elektrárny byly zadány AOK.

V roce 1996 došlo k privatizaci AOK, což byl první případ privatizace podniku na obohacování uranu na světě. V červenci 1998 bylo na newyorské burze zobchodováno 100 milionů akcií AOK za 1,9 miliardy dolarů.

Práce ve společnosti Piketon začaly v roce 2002 a do roku 2009 se AOC zavázala provozovat odstředivkové zařízení s kapacitou separace 3,5 milionu SWU/rok. V průběhu prací se neustále zvyšovaly náklady na stavbu, posouvaly se termíny uvedení závodu do provozu. V červnu 2008 dosáhl odhad 3,8 miliardy USD (ve srovnání s 2,3 miliardy USD v roce 2002) a termín byl prodloužen do konce roku 2012. V září 2009 komise ministerstva energetiky konstatovala, že v závodě bylo instalováno 40 odstředivek, ale zatím se nepodařilo sestavit z nich kaskádu. Do května 2010 bylo sestaveno 24 odstředivek v kaskádě, do té doby se odhad zvýšil na 4,7 miliardy dolarů.

Dne 11. června 2011 se KLA pokusila otestovat kaskádu 50 centrifug. V důsledku toho došlo k havárii - kvůli zkratu na čtyřech odstředivkách se vypnula horní magnetická ložiska rotorů, následkem toho se rotory dostaly do kontaktu s nosnou konstrukcí a zcela se zhroutily. Navíc bylo vypnuto vodní chlazení ložisek zbývajících odstředivek, ložiska se začala přehřívat, rotory se začaly zpomalovat, dva z nich prošly rezonanční oblastí, zažily silné údery a také kolabovaly. Snížení tlaku nevedlo k uvolnění záření, protože uvnitř rotorů nebyl žádný fluorid uranu. Po dobu pěti hodin nebyl personál schopen nad situací získat kontrolu.

Po této havárii 19. listopadu 2011 Ministerstvo energetiky odmítlo obnovit licenci AOK na práci s experimentální kaskádou. Firmě byly navíc odepřeny vládní záruky za půjčku ve výši 2 miliard USD. Hrozilo, že země ztratí svou nezávislost při obohacování uranu, americké ministerstvo obrany se pokusilo vyvinout tlak na ministerstvo energetiky, v důsledku čehož nejprve poskytlo AOC vládní záruka za půjčku ve výši 150 milionů dolarů, která byla 29. listopadu 2011 zablokována rozpočtovým výborem Kongresu a poté byla přidělena částka 44 milionů dolarů.

Dne 18. června 2012 podepsala společnost AOC dohodu s ministerstvem energetiky, podle níž byla kontrola nad technologií American Centrifuge dočasně převedena na dceřinou společnost AC Demonstration, jejíž představenstvo se skládalo ze zaměstnanců DOE. Společnost AOC obdržela finanční prostředky ve výši 280 milionů USD a zavázala se, že do února 2013 sestaví demonstrační kaskádu 120 centrifug AC-100 a provede testy do 10 měsíců. V případě úspěšných testů se AOC vrátilo vlastnictví centrifug a duševní vlastnictví, firma získala záruky a úvěr ve výši 2 miliard dolarů. Za účelem optimalizace nákladů uzavřela společnost AOC v roce 2013 řadu výrobních zařízení, včetně posledního závodu na obohacování difúzí plynu v USA v Paducah. Potíže společnosti byly doprovázeny poklesem ceny jejích akcií a v dubnu 2013 byla společnost stažena z burzovního obchodování.

Dne 16. prosince 2013, když bylo jasné, že kaskádu nebude možné spustit včas, vyhlásila AOK bankrot. Dnem 1. září 2014 bylo ukončeno konkurzní řízení, společnost získala nový název „Centrus“. Dne 26. prosince 2014 poskytly společnosti pod dohledem Oak Ridge National Laboratory (ONL) další příležitost ke spuštění demonstrační kaskády s finančními prostředky ve výši 97,2 milionů USD až do 30. září 2015. Dne 1. října 2015 ONL konstatovalo, že kaskáda není připravena k provozu. Dne 23. února 2016 začalo Centrum propouštět zaměstnance a připravovat areál k dekontaminaci.

Od roku 2013, po uzavření závodu na difúzi plynu v Paducah, nemají Spojené státy vlastní zařízení na obohacování uranu. Jediný obohacovací závod v USA vlastní URENCO USA, divize evropské společnosti URENCO, a vyrábí pouze palivo pro jaderné elektrárny. Ve Spojených státech nejsou žádná zařízení na výrobu uranu pro zbraně.

Technologie plynových odstředivek v jiných zemích

Pákistán

Tuto technologii do Pákistánu propašoval Abdul Qadeer Khan , bývalý zaměstnanec URENCO narozený v Pákistánu [32] .

Indie

Podrobnosti o indických aktivitách obohacování uranu jsou přísně střeženým tajemstvím, ještě více než jiné jaderné aktivity. Indie má dvě centrifugová zařízení na obohacování uranu. Zájem o obohacování uranu se projevil na počátku 70. let. Ale teprve v roce 1986 předseda indické komise pro atomovou energii Raja Ramanna oznámil, že obohacování uranu bylo úspěšně provedeno [33] .

Čína

Od roku 2009 zahájil Techsnabexport dodávky odstředivek sedmé a osmé generace čínské společnosti pro atomovou energii. [34]

Írán

Podle neoficiálních údajů [35] začala v Íránu fungovat továrna na obohacování uranu Fordu, jejíž zařízení se nachází v podzemních bunkrech v tloušťce pohoří poblíž města Qom ( 156 km jižně od Teheránu ). Šéf jaderné agentury Islámské republiky Fereydun Abbasi-Davani zároveň uvedl, že uvedení elektrárny do provozu se očekává brzy. Práce na přesunu odstředivek pro obohacování uranu z Netenz do podzemního bunkru „Ford“ začaly v srpnu 2011.

Výroba obohaceného uranu ve světě

Izotopová separační práce se vypočítává ve speciálních separačních pracovních jednotkách ( SWU ) . 

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


Difúzní technologie je dražší a její využití klesá. WNA odhaduje, že po celém světě se používá stále více plynových odstředivek: [36]

Technika 2000 2010 2015 2020 (předpověď)
Difúze padesáti % 25 % 0 % 0 %
Centrifugy 40 % 65 % 100 % 93 %
laser 0 0 0 3 %
Ředění uranu pro zbraně na uran
pro reaktory (např. HEU-LEU )		 deset % deset % 0 čtyři %

Srovnání s technologií plynové difúze

Výroba 1 SWU v amerických plynových difúzních závodech spotřebovala 2 730 kWh elektřiny, v ruských odstředivkách asi 50 kWh. Náklady na obohacení do značné míry souvisí s použitou elektrickou energií. Proces plynné difúze spotřebuje asi 2500 kWh (9000 MJ) na SWU, zatímco moderní plynové odstředivky vyžadují asi 50 kWh (180 MJ) na SWU [37] .

Poznámky

  1. ↑ TRŽNÍ PŘÍLEŽITOSTI PRO Obohacování uranu Archivováno 10. ledna 2014 na Wayback Machine .
  2. ↑ Obohacování uranu | Hlavní | Činnosti | "PO EHZ" (nepřístupný odkaz) . Získáno 12. února 2013. Archivováno z originálu 12. dubna 2013. 
  3. ↑ F.A. Lindemann a F.W. Aston, Možnost separace izotopů, Philos. Mag., 1919, 37, str. 523.
  4. ↑ JW Beams a FB Haynes, The Separation of Isotopes by Centrifuging, Phys. Rev., 1936, 50, str. 491-492.
  5. ↑ Znalosti jsou síla : "ZS" - online
  6. ↑ Vynálezce a inovátor: Archiv čísel: č. 703 07-2008 S. KONSTANTINOVÁ: URANOVÁ BOMBA SPINELU A MASLOVA . Datum přístupu: 12. února 2013. Archivováno z originálu 22. července 2012.
  7. ↑ „Ufa stopa sovětské atomové bomby“ Archivováno 15. května 2013 na Wayback Machine
  8. ↑ „Atomový projekt SSSR. K 60. výročí vytvoření ruského jaderného štítu. Výstavy. Archives of Russia Archived 24. února 2013 na Wayback Machine
  9. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 12. února 2013. Archivováno z originálu 30. prosince 2013.
  10. ↑ EB SPbSPU - Desheva, A.S. Historie ultracentrifugy [Elektronický zdroj] / A.S. Levný. — Elektron. text . Získáno 19. dubna 2013. Archivováno z originálu 20. dubna 2013.
  11. ↑ Zpráva CIA zveřejněná v roce 2010 (eng) . Staženo 2. května 2020. Archivováno z originálu dne 4. srpna 2020.
  12. ↑ Gorobec1 . Získáno 21. dubna 2013. Archivováno z originálu 3. listopadu 2016.
  13. ↑ 1 2 Sborník Uralské státní univerzity č. 12 (1999) Problémy vzdělávání, vědy a kultury. Vydání 7 (nedostupný odkaz) . Získáno 7. září 2019. Archivováno z originálu 19. září 2008. 
  14. ↑ ZAO Centrotech-SPb
  15. ↑ Prohlížeč dokumentů na Disku Google . Získáno 18. června 2022. Archivováno z originálu dne 2. června 2016.
  16. ↑ Živá historie jaderného průmyslu | Strojírenství | Sergeev  (nedostupný odkaz)
  17. ↑ JSC UEIP uvedla na trh blok plynových odstředivek deváté generace . Získáno 2. května 2020. Archivováno z originálu dne 3. srpna 2019.
  18. ↑ 1 2 Patent US3289925 - ZIPPE ETAL ODSTŘEDIVÉ SEPARÁTORY - Patenty Google . Získáno 16. února 2013. Archivováno z originálu 18. června 2016.
  19. ↑ POV - Rozhovor z roku 2003 od Dr. G. Zippe profesorovi University of Virginia „O historii vytvoření plynové odstředivky“ http://isis-online.org/conferences/detail/gas-centrifuge-development-a-conversation-with-gernot- zippe/23 Archivní kopie ze dne 1. července 2017 na Wayback Machine
  20. ↑ G. ZIPPE, R. SCHEFFEL, M. STEENBECK, DT 1071593 (1957)
  21. ↑ Gennadij Solovjov: „Američané potřebují naši centrifugu“ , Strana Rosatom (11. června 2011). Archivováno z originálu 4. září 2014. Staženo 4. září 2014.  "URENCO... Poslední modifikace jejich odstředivek má výšku asi 7 m, naše je metr a Američané nyní dělají každá dokonce 12 m."
  22. ↑ Historie amerických centrifug Archivováno 13. dubna 2014 na Wayback Machine
  23. ↑ American Centrifuge Program Archived 26. května 2014 na Wayback Machine
  24. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Oleg Bucharin. Understanding Russian's Uranium Enrichment Complex Archived 9. listopadu 2020 na Wayback Machine . Věda a globální bezpečnost, 12:193-218, 2004, ISSN: 0892-9882 tisk, DOI: 10.1080/08929880490521546. Ruský překlad: část 1 Archivováno 30. srpna 2018 na Wayback Machine , část 2 Archivováno 29. srpna 2019 na Wayback Machine .
  25. ↑ 1 2 Safutin V. D., Verbin Yu. V., Tolstoj V. V. Stav a vyhlídky výroby separace. Atomová energie, svazek 89, č. 4 (1. října 2000), str. 338-343.
  26. ↑ Oleg Bucharin. Ruská technologie plynových centrifug a obohacování uranu Archivováno 2. srpna 2019 na Wayback Machine . Princetonská univerzita, 2004.
  27. ↑ 1 2 3 4 Valentinov R. Technologie obohacování Archivní kopie z 6. prosince 2019 na Wayback Machine . Element of the Future, č. 12 (200), červenec 2017, s. 3.
  28. ↑ ChMZ ROSATOM .
  29. ↑ Gennadij Solovjov: „Američané potřebují naši centrifugu“ Archivní kopie z 2. srpna 2019 na Wayback Machine . atomová energie. Rozhovor, 11. června 2011.
  30. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 R. Scott Kemp. Gas Centrifuge Theory and Development: A Review of US Programs Archived 13. srpna 2017 na Wayback Machine . Věda a globální bezpečnost, 2009, svazek 17, s. 1-19. Ruský překlad: Theory and Design of Gas Centrifuges: An Overview of American Programs Archived 8. srpna 2017 na Wayback Machine .
  31. ↑ Chronologie vývoje technologie plynových odstředivek v Rusku a zahraničí Archivní kopie z 6. prosince 2019 na Wayback Machine . Element of the Future, č. 12 (200), červenec 2017, s. 4-5.
  32. ↑ Jaderná technologie v Pákistánu . Získáno 10. ledna 2014. Archivováno z originálu 10. ledna 2014.
  33. ↑ INDIA URANIUM ENRICHMENT CAPACACITY ESTIMATION Archived 10. ledna 2014 na Wayback Machine (MV Ramana, An Estimate of India's Uranium Enrichment Capacity // Science and Global Security, 2004, Volume 12, pp. 115-124)
  34. ↑ ChinaPRO - Business magazín o Číně: čínské novinky, čínská ekonomika, obchod s Čínou, výstavy v Číně, expedice z Číny, zboží z Číny, zásilky z Číny, výroba v K ... . Získáno 22. února 2013. Archivováno z originálu 30. června 2013.
  35. ↑ Írán v blízké budoucnosti zahájí jaderné práce v bunkru | Reuters 8.1.2012 (nedostupný odkaz) . Získáno 8. ledna 2012. Archivováno z originálu 9. ledna 2012. 
  36. ↑ Obohacování uranu Archivováno 28. června 2013. (aktualizováno říjen 2018) // World Nuclear Association; podle WNA Market Report
  37. ↑ Světová jaderná asociace. Obohacování  uranu . www.worldnuclear.org . Staženo 6. prosince 2020. Archivováno z originálu dne 3. prosince 2020.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie