بخشی از مقاله
چکیده: یکی از روشهای مورد استفاده در شبیهسازی و طراحی آبشارهای غنیسازی برای سیستمهای چند جزئی استفاده از آبشار مدل Q میباشد. در این تحقیق پارامترهای یک آبشار با مدل تحلیلی Q طراحی میگردد. سپس نتایج بدست آمده با آبشار مدل تطبیق یافته R مقایسه میشوند. مقایسه روش تحلیلی مدل Q با روش عددی مدل R نشان می-دهد که اگر مقدار پارامتر M* برابر مقدار میانگین حسابی دو جزء در ترکیب ایزوتوپی باشد این دو مدل به یک شیوه عمل می کنند. همچنین در صورتی که مقدار پارامتر M* در آبشار Q برابر با 129/9 انتخاب شود آبشار مدل تطبیق یافته R برای دو جزء 4و5 به تعداد ماشین های سانتریفیوژ کمتری جهت جداسازی ایزوتوپهای زینان نیاز دارد.
-1 مقدمه
از آنجا که ایزوتوپ های عناصری همچون زینان در صنعت، پزشکی و دیگر علوم کاربردهای ویژهای دارند جداسازی ایزوتوپهای پایدار از اوایل 1960 مورد توجه قرار گرفت. از جمله مدلها در تحلیل آبشارهای چند جزیی، مدل Q و مدل تطبیق یافته R است. آبشار Q با مدل جریان پیوسته1، برای ارزیابی سریع پارامترهای آبشار و بهینه کردن آنها در جداسازی ایزوتوپها در اواسط دهه 1960 مطرح شد .[1] اگرچه اساس مدل Q برای آبشارهای با فاکتور جداسازی پایین مشتق شده است، با این وجود برای آبشارهای با فاکتور جداسازی کلی بالا - دلخواه - همانند آبشار شبه ایدهال و آبشار تطبیق یافته R، نیز کاربرد دارد .[2]
برای بررسی مدل تطبیق یافته R نیز ابتدا روش های تحلیلی ارائه شد [3] و پس از آن با پیشرفت محاسبات عددی، روشهای عددی مختلفی جهت تعیین پارامترهای آبشار در جداسازی ایزوتوپ های چند جزئی ارائه شد. در این مقاله پس از معرفی آبشار Q و آبشار تطبیق یافته R، پارامترهای آبشار مدل Q به روش تحلیلی تعیین می شوند. سپس این پارامترها در آبشار تطبیق یافته R با حل عددی مورد ارزیابی قرار میگیرد. در نهایت این دو آبشار در شرایط مشخص مورد مقایسه قرار می گیرند. مادهای که در این تحقیق به عنوان نمونه مورد بررسی قرار می گیرد ایزوتوپ-های عنصر زینان است.
-2 تئوری
در این بخش به تئوریهای مربوط به دو مدل Q و تطبیق یافته R اشاره میشود. در مدل Q هدف دستیابی به بهترین مقادیر از پارامترهای آبشار در تعیین مقادیر طراحی است. معادلات - 1 - و - 2 - مربوط به تغییرات غلظت در مراحل غنیسازی و تهیسازی میباشند. در این روابط y و x به مقدار غلظت ایزوتوپ iام در جریانهای بالادستی و پایین دستی اشاره دارند.
yiP و xiw نیز غلظت ایزوتوپ iام را در جریان محصول و پسماند نشان می-دهند. همچنین مقادیر P، W بیانگر نرخ جریان در محصول و پسماند آبشار میباشند که Z مقدار جریان ورودی به مراحل مختلف آبشار را نشان میدهد. به منظور حل این معادلات عبارت xi - n - با i - n - که معادله موازنه جرم در آبشار را به معادله انتگرالی - 3 - تبدیل میکند جایگزین می شود.[7-4]
