مدلسازی و شبیه سازی عملکرد گذرای یک زنجیره غنی سازی اورانیوم هنگام وقوع پدیده از کارافتادن ماشین‌های سانتریفیوژ گازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشچوی دکترای پژوهشگاه

2 هیات علمی

3 عضو هیات علمی دانشگاه مازندران

4 رییس پژوهشگده مواد و سوخت هسته ای

5 کارشناس

چکیده

یک از پدیده های قابل توجه در شرایط عملیاتی زنجیره‌های غنی‌سازی، از کار افتادن ناگهانی تعدادی از ماشین‌های جداساز در طول زنجیره می‌باشد. برای بررسی اثر از کار افتادن ماشین‌های سانتریفیوژ گازی بر عملکرد زنجیره می بایست جداسازی زنجیره در حالت گذرا مدلسازی شود. در این مقاله عملکرد زنجیره‌های متقارن غنی سازی دوجزیی با استفاده از معادلات بقا جرم جزیی در حالت گذرا مدلسازی شد. همچنین معادلات غیر خطی مدل با استفاده از روش تفاضل محدود کرنک نیکلسون گسسته‌سازی شدند و برای حل معادلات از روش تکرار q استفاده شد. نتایج شبیه سازی کامپیوتری زنجیره مدل برای غنی سازی اورانیوم 235 نشان داد، در صورتی که از کار افتادن ناگهانی ماشین های سانتریفیوژ گازی در مراحل انتهایی زنجیره غنی سازی اتفاق بیفتد، غنای محصول به میزان بیشتری کاهش یافته و مدت زمان بیشتری طول می‌کشد تا زنجیره مجدداً به حالت تعادل برسد. همچنین مشاهده شد عملکرد زنجیره ای که دارای ماشین هایی با فاکتور جداسازی بالاتری است کمتر تحت تاثیر پدیده از کار افتادن ناگهانی ماشین قرار می گیرد. نتایج نشان داد موجودی گاز ماشین تاثیر کمی بر تغییرات غلظت ایزوتوپ 235 در جریان محصول دارد و فقط زمان رسیدن به تعادل در زنجیره را تحت تاثیرقرار می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and Simulation of Transient Performance of Uranium Enrichment cascade in the Event of a crash of Gas Centrifuge Machines

چکیده [English]

One of the significant phenomena in the operational conditions of the enrichment cascades is the sudden crash of a number of separating machines along the cascade. In order to investigate the effect of gas centrifuge crash on cascade performance, separation of cascade in a transient condition should be modeled. In this paper, the performance of two-component symmetric enrichment cascades was modeled, using partial mass balance equations in the transient condition. Nonlinear equations of the model were also discriminated using Crank Nicholson's finite difference method and q iteration method was used to solve the equations. The results of the computer simulation of the model cascade for the enrichment of uranium 235 showed that if the crash of gas centrifuge machines occurs at the end of the enrichment part of cascade, the product concentration will decrease more and more, and it takes a longer time to reach new steady state condition. It was also observed that the cascade performance of machines with a higher separation factor is less affected by crash of machines. The results showed that the gas hold up has a small effect on variation of the 235 isotope concentration in the product stream and only affects the time to reach equilibrium in the cascade.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Symmetric cascade
  • two-component enrichment
  • transient simulation
  • gas centrifuge crash
  • separation factor