بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق یک کد با نامSQCAS برای مدلسازی آبشار مربعی به منظور جداسازی ایزوتوپهای دو جزئی و چندجرئی تهیه شده که با استفاده از آن میتوان پارامترهای آبشار از قبیل غلظت ایزوتوپ مطلوب در تمام جریانها و همچنین نرخ جریانها و برش مراحل را تعیین نمود. در این مقاله به بررسی اثر پارامترهای مهم در مقدار غنای ایزوتوپ مطلوب در جریان های محصول و پسماند و توان جداسازی پرداخته شده است.
نتایج نشان می دهد که در یک آبشار با تعداد مراحل ثابت بهترین محل برای ورود خوراک بر اساس مقدار برش آبشار و فاکتور جداسازی تعیین میشود. در صورتی که در یک آبشار مربعی هدف افزایش غنای U235 و S32 باشد بهترین مکان برای ورود خوراک در یک آبشار 15 مرحله ای با فاکتور جداسازی 1/2 به ترتیب مراحل 12 و 5 میباشند.
-1 مقدمه
روشهای مختلفی برای جداسازی ایزتوپها معرفی شده است که از میان آنها آبشار مربعی یکی از روشهای متداول میباشد 1]و.[2 تا کنون مطالعات زیادی بر روی آبشارهای مربعی در جداسازی ایزوتوپ های دو جزئی و چند جزئی انجام گرفته است. خولپانوف در سال 1998 به بررسی معادلات حاکم بر آبشارهای مربعی پرداخت [2] و پوتاپوف مباحث مربوط به طراحی آبشار مربعی را در سال 2000 بررسی نمود .[3] بوریسویچ نیز در سال 2007 جداسازی ایزوتوپ های کادمیوم را با آبشار مربعی مورد بررسی قرار داد .[4]
منصورزاده و همکاران نیز در سال 2018 به مقایسه آبشارهای مخروطی بهینه و مربعی برای جداسازی ایزوتوپ های چندجزئی زینان پرداختند .[5] در این مقاله انتخاب صحیح مرحله ورود خوراک به آبشار مربعی در یک برش مشخص و برای فاکتور جداسازی معین در جداسازی ایزوتوپ های اورانیوم و گوگرد مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا معادلات حاکم بر آبشار مربعی با یک ساختار مشخص بیان میگردد.
سپس نتایج به دست آمده از تغییرات غلظت ایزوتوپ مورد نظر در جریانهای محصول و پسماند با تغییر محل ورود خوراک در مقادیر مختلف فاکتور جداسازی و برش آبشار مورد ارزیابی و تحلیل قرار میگیرند. پارامترهای معلوم در این تحقیق عباتند از: نرخ جریان خوراک ورودی به مراحل آبشار، مقدار نرخ جریان خوراک اصلی آبشار و مرحله ورود آن به آبشار، غنای جزء مطلوب در خوراک و فاکتور جداسازی در مراحل. غلظت ایزوتوپ مطلوب در جریان محصول و جریان پسماند و همچنین نرخ جریانها، توان جداسازی و برش مراحل از پارامترهای خروجی میباشند. بدین منظور یک کد با نامSQCASTC1 جهت شبیهسازی آبشار مربعی برای جداسازی ایزوتوپها تهیه شده است.
-2 تئوری
نمایی از آبشار مربعی در شکل - 1 - نشان داده شده است. در آبشار مربعی نرخ جریان ورودی به تمام مراحل مشخص و ثابت باشد و مقدار آن به تعداد مراحل آبشار بستگی نداشته و در طول آبشار تغییر نمیکند - رابطه . - - 1 - تعداد کل مراحل آبشار برابر با N است که جریان خوراک با نرخ F در مرحله nf با غنای zf وارد آبشار میشود. جریانهای میان مرحلهای با نرخ جریان Mn و Nn و ترکیب درصدهای yn و xn و جریانهای پسماند و محصولW و P با ترکیب درصد xw و yp بیان میگردد.
معادلات - 2 - تا - 7 - مربوط به موازنه جریان در تمام مراحل آبشار و نیز نقاط تلاقی جریان ها میباشند. در این روابط n ، Mn، Nn و Zn به ترتیب به برش مرحله n، نرخ جریان پیشرونده مرحله n، نرخ جریان پسرونده مرحله n و نرخ جریان ورودی به مرحله n اشاره دارند. پارامترهای و ′ نیز به ترتیب بیانگر جریانهای برگشتی در مراحل اول و آخر می باشند.
