Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


Учебное пособие / А. А. Орлов, А. В. Абрамов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 160 с




страница1/39
Дата27.02.2017
Размер2.29 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   39


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Разделение ИЗОТОПОВ урана
Учебное пособие


Рекомендовано в качестве учебного пособия
Редакционно-издательским советом
Томского политехнического университета



Издательство

Томского политехнического университета

2010

УДК 621.039.3(075.8)

ББК 24.13я73

О-664


Авторы

А.А. Орлов, А.В. Абрамов

О-664 Разделение изотопов урана: учебное пособие / А.А. Орлов, А.В. Абрамов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 160 с.

Рассмотрены молекулярно-кинетические, оптические, плазменные методы разделения изотопов урана; описана структура современных мировых урановых производств. Особое внимание уделено истории развития науки и технологии изотопного разделения, разработке методов и промышленных установок по разделению изотопов урана, связанных с развитием атомных проектов XX века. Значительная часть пособия посвящена популярному изложению физических основ рассматриваемых методов разделения изотопов.

Пособие разработано в рамках реализации Инновационной образовательной программы ТПУ по направлению «Атомная энергетика, ядерный топливный цикл, безопасное обращение с радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом, обеспечение безопасности и противодействие терроризму» и предназначено для студентов и магистрантов, обучающихся по специальности 140303 «Физика кинетических явлений», может быть использовано при подготовке студентов физико-технических факультетов высших учебных заведений.


УДК 621.039.3(075.8)

ББК 24.13я73

Рецензенты

Доктор физико-математических наук, профессор,

заведующий отделом № 10 НИИ ПММ ТГУ

В.А. Архипов

Кандидат физико-математических наук,

начальник производственно-технического отдела ОАО «СХК»

В.Н. Крутых
© Орлов А.А., Абрамов А.В., 2010

© Томский политехнический университет, 2010

© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 5

ЧАСТЬ 1. ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА 8

1.Теоретические основы ядерной энергетики 8

1.1.Сохранение массы и энергии 8

1.2.Эквивалентность массы и энергии 8

1.3.Радиоактивность и строение атома 9

1.4.Радиоактивность и изотопы 11

2.Изобретение масс-спектрометрии 15

2.1.Параболы Томсона 15

2.2.Опыты Астона 17

2.3.Масс-спектрометры Астона и Демпстера 18

3.2.Необходимость цепной реакции 23

1.1.Открытие деления ядер урана 24

1.2.Изотопы урана 25

1.3.Получение энергии 26

2.Создание атомной бомбы в США 28

2.1.Манхэттенский проект 28

2.2.Первый американский газодиффузионный завод 29

2.3.Электромагнитное разделение изотопов урана 31

2.4.Атомные взрывы над Японией 33

3.Советский атомный проект 34

3.1.Как все начиналось 34

3.2.Выбор метода 35

5.4.Создание газодиффузионного производства в СССР 39

5.5.Установки электромагнитного разделения 40

5.6.Центрифужная технология разделения 41

5.7.Центрифуги Ланге и Штеенбека 43

5.8.Выбор газовых центрифуг для промышленного применения 45

5.9.Успех центробежной технологии обогащения урана в СССР 47

5.10.Развитие центрифужной технологии в других странах 48

ЧАСТЬ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ РАЗДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА 51

1. Молекулярно-кинетические методы разделения изотопов 51

1.1.Закон квадратного корня 52

1.2.Элементы молекулярно-кинетической теории газов 54

1.3.Уравнение состояния 54

1.4.Число столкновений молекул со стенкой 56

1.5.Средняя длина свободного пробега молекул 58

1.Диффузионный метод разделения 61

1.1.История метода 61

1.2.Поток газа через фильтр 62

1.3.Эффект разделения 66

1.4.Кнудсеновская и обычная диффузия в газовых смесях 69

1.5.Делитель 75

1.6.Каскад 78

1.Термодиффузионный метод разделения 80

1.1.Термодиффузия 80

1.2.Термодиффузионная колонна 84

2.Метод масс-диффузии 86

2.1.Масс-диффузия 86

2.2.Масс-диффузионная колонна 87

2.3.Эффект разделения 88

3.Центробежный метод разделения 90

3.1.Принцип действия газовой центрифуги 91

3.2.Эффект разделения 95

3.3.Устройство промышленной центрифуги 96

3.4.Центрифуга как элемент каскада, каскады из центрифуг 100

3.5.Газовые центрифуги для разделения изотопов различных элементов, другие применения газовых центрифуг 104

3.6.Советские (российские) центрифуги 105

3.7.Центрифуги URENCO 107

3.8.Центрифуги США 108

4.Аэродинамический метод разделения 109

1.1.Разделительное сопло 109

1.2.Разделение изотопов с помощью сопла Беккера 110

1.3.Теоретическое описание эффекта разделения и оптимизации разделительной системы 113

1.4.Производство разделительных элементов 115

1.5.Разделительные ступени 117

1.6.Конструкция каскада и устройства возврата UF6 в цикл 119

1.7.Перспективы развития метода 121

5.Оптические методы разделения изотопов 125

5.1.Классификация лазерных методов разделения изотопов 125

5.2.Потенциальные преимущества лазерного разделения изотопов 126

5.3.Фотоионизационный метод разделения (AVLIS-технология) 128

5.4.MLIS-технология 135

5.5.CRISLA-технология 138

5.6.Краткие выводы 138

8. Плазменный метод разделения 139

8.1. Разделение изотопов урана в плазме 139

8.2. Плазменная центрифуга 140

8.3. Эффект разделения 143

9. Разделение изотопов в плазме с помощью селективного ионно-циклотронного нагрева 146

9.1. Метод ионно-циклотронного резонанса 146

9.2. ИЦР–установка 147

9.3. Эффект разделения 149

ЧАСТЬ 3. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ МИРОВЫХ УРАНОВЫХ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 152

1.Разделительная способность обогатительного завода 152

2.Обогатительные заводы 157

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 166



«Разделяй и властвуй»



Никколо Макиавелли

итальянский политик XV века


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   39

  • Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство
  • Томского политехнического университета 2010
  • УДК 621.039.3(075.8) ББК 24.13я73
  • авелли