Separata arbetsenheter

Separativt arbete – mängden separation som görs av en anrikningsprocess – är en funktion av koncentrationerna av råvaran, den anrikade produktionen och det utarmade avfallet; och uttrycks i enheter som är så beräknade att de är proportionella mot den totala insatsen (energi/maskindriftstid) och mot den bearbetade massan. Separativt arbete är inte energi.

Samma mängd separationsarbete kommer att kräva olika mängder energi beroende på effektiviteten hos separationstekniken. Separativt arbete mäts i Separativa arbetsenheter SWU, kg SW eller kg UTA (från tyska Urantrennarbeit – bokstavligen uranseparationsarbete )

• 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA
• 1 kSWU = 1 tSW = 1 t UTA
• 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA

Definition

Verket $W_{\mathrm {SWU} }$ som krävs för att separera en massa $F$ av analysmatning $x_{f}$ till en massa $P$ av produktanalysen $x_{p}$ och svansar av massa $T$ och analys $x_{t}$ ges av uttrycket:

$W_{\mathrm {SWU} }=P\cdot V\left(x_{p }\right)+T\cdot V(x_{t})-F\cdot V(x_{f})$

där $V\left(x\right)$ är värdefunktionen , definierad som:

$V(x)=(2x-1)\ln \left({\frac {x}{1-x}}\ höger)$

och tillfredsställer

$V''(x)={\frac {1}{(x(1-x))^{2}}}.$

Förhållandet mellan foder och produkt ges av uttrycket

${\frac {F}{P}}={\frac {x_{p}-x_{t}}{x_{f}-x_{t }}}$

medan förhållandet mellan svans och produkt ges av uttrycket

${\frac {T}{P}}={\frac {x_{p}-x_{f}}{x_{f}-x_{t }}}$

Exempel

Till exempel, med utgångspunkt från 102 kg (225 lb) naturligt uran (NU), krävs det cirka 62 SWU för att producera 10 kg (22 lb) låganrikat uran (LEU) i ²³⁵ U-innehåll till 4,5 %, vid en svans. analys av 0,3%.

Antalet separata arbetsenheter som tillhandahålls av en anrikningsanläggning är direkt relaterat till mängden energi som anläggningen förbrukar. Moderna gasdiffusionsanläggningar kräver vanligtvis 2 400 till 2 500 kilowattimmar (kW·h), eller 8,6–9 gigajoule (GJ) el per SWU medan gascentrifuganläggningar kräver bara 50 till 60 kW·h (180–220 MJ) av el per SWU.

Exempel:

Ett stort kärnkraftverk med en elektrisk nettokapacitet på 1300 MW kräver cirka 25 ton per år (25 t / a ) LEU med en koncentration på ²³⁵ U på 3,75 %. Denna mängd produceras av cirka 210 ton NU med cirka 120 kSWU. En anrikningsanläggning med en kapacitet på 1000 kSWU/a kan därför anrika det uran som behövs för att driva cirka åtta stora kärnkraftverk.