m.h. mallah
-
هدف اصلی این مقاله تولید اورانیم با غنای 20 % برای سوخت رآکتورهای تحقیقاتی به صورت مستقیم از اورانیم طبیعی با پسماند xw≤%0/3 از طریق یک آبشار است. برای این کار از پنج راهبرد شامل استفاده از تک آبشارهای بهینه شده مخروطی، مربعی، مربعی شده 2-بخشی، مربعی شده 3-بخشی و مربعی شده 4-بخشی استفاده شده است. برای طراحی و بهینه سازی آبشارها پنج کد نرم افزاری "STC-PSOA" و "SQC-PSOA"، "2SQC-PSOA"، "3SQC-PSOA" و "4SQC-PSOA" توسعه داده شده اند و از الگوریتم بهینه سازی PSO برای بهینه سازی آنها استفاده می شود. نتایج نشان می دهد 1) در راهبرد اول امکان تولید محصول با غنای 20 % با یک چیدمان واحد و یک گام وجود ندارد و حداکثر غنای محصول 3/73 درصد خواهد بود؛ 2) در چهار راهبرد دیگر امکان تولید محصول 20 % با یک چیدمان واحد در دو گام جداسازی وجود دارد. 3) راهبرد استفاده از آبشارهای مربعی شده 4) بخشی در یک زمان مشخص، میزان تولید محصول نسبت به آبشارهای مربعی و مربعی شده 2-بخشی و 3- بخشی در حدود 11/1، 3/10 و 1/00 درصد بیشتر است.
کلید واژگان: آبشارهای مخروطی بهینه, آبشارهای مربعی بهینه, آبشارهای مربعی شده بهینه, سوخت رآکتورهای تحقیقاتی, الگوریتم بهینه سازی PSOThis paper aims to produce uranium with 20% enrichment for research reactor fuel directly from natural uranium with waste xw≤0.3% through a cascade. This purpose has utilized five strategies, including single-optimized tapered, square, 2-section squared-off, 3-section squared-off, and 4-section squared-off cascades. To design and optimize the cascades, five software codes, "STC-PSOA," "SQC-PSOA," "2SQC-PSOA," "3SQC-PSOA," and "4SQC-PSOA," have been developed, with the PSO optimization algorithm employed for optimization. In the first strategy, it is not possible to achieve uranium with a 20% enrichment level using one arrangement and one step. The maximum product enrichment level attainable is 3.73%. However, in the other four strategies, uranium with a 20% enrichment level can be produced in two separation steps with a single arrangement. Notably, when employing the strategy of using 4-section squared-off cascades, the product production is 11.1%, 3.1%, and 1.0% higher compared to square, 2-section, and 3-section squared-off cascades, respectively.
Keywords: Optimized Tapered Cascades, Optimized Square Cascades, Optimized Squared-Off Cascades, Fuel Of Research Reactors, Particle Swarm Optimization Algorithm (PSO) -
در سال اول بارگذاری سوخت رآکتورهای هسته ای قدرت از اورانیم غنی شده با سطوح مختلف استفاده می شود (در یک نوع رآکتور VVER-1000 سطوح غنا 0/4، 6/3، 3/3، 0/3، 4/2، 2/2 و 3/1 درصد می باشند). در این کار برای تولید اورانیم غنی شده از دو روش موازی یکی با استفاده از آبشارهای مربعی و دیگری با استفاده از آبشارهای مخروطی متقارن استفاده شده است. جهت طراحی و بهینه سازی آبشارها کدهای محاسباتی توسعه داده شده است و از روش فرا ابتکاری PSO برای بهینه سازی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد: 1) در صورت استفاده از آبشارهای مربعی امکان تولید مستقیم تمام اورانیم غنی شده با سطوح مختلف وجود دارد و نیازی به داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی سازی نمی باشد، 2) در صورت استفاده از آبشارهای مخروطی امکان تولید غیرمستقیم تمام اورانیم غنی شده با سطوح مختلف برای سال اول فقط با داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی سازی مقدور است، 3) تعداد کل سانتریفیوژ ها/ آبشارها استفاده شده برای تولید اورانیم غنی شده در مقایسه با آبشارهای مربعی حدود 22-39 درصد کاهش را نشان می دهد. 4) در صورت استفاده از سانتریفیوژهای گازی با ظرفیت جداسازی بالا در آبشارهای مربعی و مخروطی، تعداد کل ماشین های سانتریفیوژ مورد نیاز برای تولید اورانیم غنی شده سوخت به هم نزدیک می شود.
کلید واژگان: آبشارهای مخروطی, آبشارهای مربعی, سوخت رآکتور قدرت در اولین سال, الگوریتم بهینه سازی PSOIn the first year of fuel loading of nuclear power reactors, uranium enriched at different levels is used (in the type of VVER-1000 reactor, the levels of enrichment are 4.0, 3.6, 3.3, 0.3, 2.4, 2.2, and 1.3%). In this work, for the production of enriched uranium in the first cycle, two parallel methods have been used, one using square cascades and the other using symmetrical tapered cascades. Computational codes have been developed for the design and optimization of the cascades. The meta-heuristic PSO method has been used for optimization. The results show that: 1. if square cascades are used, it is possible to directly produce all uranium enriched with different levels; 2. if tapered cascades are used, it is possible to produce all uranium indirectly, and uranium enrichment at different levels is only possible with a mixing unit in the enrichment facility; 3. The total number of centrifuges or cascades used to produce enriched uranium shows a reduction of about 22–39% compared to the square cascades. 4. If gas centrifuges with high separation capacities are used in square and tapered cascades, the total number of gas centrifuges required for the production of enriched uranium will be close.
Keywords: Tapered cascades, Square cascades, Power reactor fuel in the first cycle, PSO optimization algorithm -
از میان گازهای نجیب، ایزوتوپ های زینان بیش ترین کاربرد را دارند و تاکنون استراتژی مشخصی برای جداسازی تمام ایزوتوپ های پایدار زینان که بیش ترین تعداد ایزوتوپ پایدار را داشته منتشر نشده است. در این کار پژوهشی یک کد محاسباتی با نام SQCAS تهیه شده است که با استفاده از آن استراتژی جداسازی ایزوتوپ هدف در جریان سبک و یا سنگین مشخص می شود. کد تهیه شده با تغییر پارامترهای آبشار مربعی و مدل سازی آن در هرگام به جداسازی تمام ایزوتوپ های زینان طبیعی متناسب با ترکیب درصد ایزوتوپ ها در هرگام می پردازد. در این مقاله با استفاده از یک آبشار مربعی در 32 گام برای خوراک با مقدار مشخص (kg200) به جداسازی تمام ایزوتوپ های گاز زینان طبیعی پرداخته شده است. آبشار مربعی مورد بررسی دارای 20 مرحله بوده که در هر مرحله از 10 ماشین سانتریفیوژ استفاده شده است. هم چنین مقدار فاکتور جداسازی برای اختلاف جرم واحد در این تحقیق برابر با 2/1 در نظر گرفته است. با استفاده از این استراتژی، غنای ایزوتو پ های اول تا نهم به ترتیب از مقادیر 00093/0، 0009/0، 01917/0، 2644/0، 0408/0، 2118/0، 2689/0، 1044/0 و 0887/0 به 72/98%، 3/91%، 79/92%، 63/92%، 77/83%، 12/90%، 64/91%، 68/95% و 04/99% افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که بیش ترین بازیابی مربوط به ایزوتوپ های انتهایی بوده و کم ترین مقدار بازیابی مربوط به ایزوتوپ 135Xe- می باشد.
کلید واژگان: ایزوتوپ های پایدار, جداسازی, آبشار مربعی, سانتریفیوژ گازی, زینان, بازیابیAmong the noble gases, Xenon isotopes are the most widely used. So far, no specific strategy has been published for separating all Xenon stable isotopes with the highest number of stable isotopes. In this research, a computational code, SQCAS, is prepared to determine the target isotope separation strategy in light or heavy current. The prepared code investigates the separation of the natural isotopes in proportion to the feed concentration by changing the parameters of the square cascade and modeling it at each step. All stable isotopes of natural xenon are separated using a square cascade in 32 steps for the certain feed (200kg). The proposed square cascade has 20 stages. In each stage, 10 centrifuges were used. Also, the separation factor for the unit mass difference in this research equals 1.2. Using this strategy, the enrichment of nine isotopes increases from 0.9393, 0.0009, 0.01917, 0.2644, 0.408, 0.2118, 0.2689, 0.1044, and 0.087 to 98.72%, 91.3%, 92.79%, 92.63%, 83.77%, 90.12%, 91.64%, 95.68%, and 99.04%, respectively. The results show that the highest recovery is related to the end isotopes, and the lowest recovery is related to Xe-135 isotope.
Keywords: stable isotopes, Separation, Square cascade, Gas Centrifuge, Xenon, Recovery -
در صنعت جداسازی، تعیین ضرایب انتقال هم چون هدایت حرارتی، ویسکوزیته و نفوذ ایزوتوپ های زنون، هگزافلوراید تلوریم و هگزافلوراید اورانیم از اهمیت خاصی برخوردار است. به طور کلی برای بررسی رفتار گاز دو دیدگاه وجود دارد: دیدگاه ماکروسکوپی و دیدگاه میکروسکوپی. مدل ماکروسکوپی، رفتار گاز را به صورت محیط پیوسته در نظر می گیرد و مدل میکروسکوپی، گاز را به صورت ذرات مجزا در نظر گرفته و برای هر ذره، یک موقعیت و سرعت در زمانی خاص در نظر می گیرد. در این مقاله ضرایب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و نفوذ گازهای تک جزیی، دوجزیی، چندجزیی و ایزوتوپی با استفاده از خواص میکروسکوپی گازها استخراج و سپس مقدار این ضرایب برای تمامی ایزوتوپ های زنون، هگزافلوراید تلوریم و هگزافلوراید اورانیم تعیین شده است. هم چنین توسط این روابط استخراج شده برای ضرایب انتقال، نرم افزار COT POD تهیه شده است. با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی برای صحت سنجی ایزوتوپی، نتایج حاصل از روابط میکروسکوپیک حاصله از نرم افزار با نتایج تجربی مخلوط گازهای مختلف شامل سیستم دوجزیی هلیم و نیون و سیستم چندجزیی نیون، آرگون و کریپتون مورد مقایسه قرار گرفته است که نتایج حاصل از این مقایسه توافق خوبی با یک دیگر دارند.
کلید واژگان: ضریب هدایت حرارتی, ضریب ویسکوزیته, ضریب نفوذ, گازهای ایزوتوپی, گازهای چندجزییIn the enrichment industry, it is very important to study the transport coefficients such as thermal conductivity, viscosity and diffusion coefficients of isotope gases such as xenon, tellurium hexafluoride and uranium hexafluoride. In general, there are two perspectives for studying the behavior of gas: the macroscopic and the microscopic perspective. The macroscopic model considers the behavior of a gas as continuous and the microscopic model, considers the gas as separate particles and for each particle, a position and velocity at a specific time. In this paper, the thermal conductivity, viscosity and diffusion coefficients of single-component, binary mixture, multicomponent and isotopic gases are investigated using the microscopic properties of gases. Then the values of these coefficients are determined for all isotopes of xenon, tellurium hexafluoride and uranium hexafluoride. The COT POD software has also been prepared by these relationships extracted for transport coefficients. Due to the lack of experimental results for isotopic validation, the results of microscopic relationships obtained from the software are compared with the experimental results of a mixture of different gases including helium and neon and then neon, argon and krypton multi-component systems. Results have a good agreement with each other.
Keywords: Thermal conductivity coefficient, Viscosity coefficient, Diffusion coefficient, Isotopic gases, Multicomponent gases -
در این پژوهش به بررسی عملکرد زنجیره مربعی در جداسازی ایزوتوپ های پایدار تلوریم پرداخته شده است. انتخاب مناسب مرحله ورود خوراک، برش مرحله اول زنجیره و برش زنجیره مربعی از جمله پارامترهای موثر در جداسازی ایزوتوپ ها در زنجیره مربعی هستند. نتایج نشان داد که در فاکتورهای جداسازی مختلف، انتخاب مرحله ورود خوراک در بخش های میانی زنجیره، منجر به نتایج مناسبی خواهد شد. هم چنین استنباط می گردد که اگر برش مرحله اول زنجیره به صورتی انتخاب شود که برش های مراحل در بخش تهی سازی یکسان به دست آید، به ازای این برش، دو گروهی شدن اجزاء از بالاترین مقدار ممکن برخوردار خواهد بود. بر اساس انتخاب این برش برای مرحله اول زنجیره، یکی از راهبردهای ممکن همراه با تهیه کدی به نام SQCASSIM جهت جداسازی ایزوتوپ های پایدار تلوریم تا غنای بیش از 90 درصد ارایه شده است.
کلید واژگان: زنجیره مربعی, برش مرحله اول, ایزوتوپ پایدار, پارامتر دوگروهی, تلوریمIn the present work, the performance of a square cascade in the separation phase of tellurium stable isotopes is studied. In this cascade, the selection of an appropriate feed stage, the first stage cut, and the cut of the cascade are the effective parameters. The results showed that in the various separation factors, selection of the middle feed stage leads to appropriate results. Also, if the cut of the first stage is selected in such a way that the cuts of stripping section are obtained the same, it is one of the cut-offs for which the two grouping parameters of components will have the highest possible value. Based on the selection of this cut, one of the possible strategies available through using the code-named SQCASSIM for the separation of tellurium stable isotopes to the enrichment of more than 90% is presented.
Keywords: Squared Cascade, First Stage Cut, Stable isotope, Two Group Separation Parameter, Tellurium -
در این پژوهش استخراج اورانیم از محلول فروشویی سنگ معدن اورانیم با استفاده از روش استخراج حلالی برای اولین بار در یک ستون استخراج ضربه ای افقی از نوع سینی دار مورد بررسی قرار گرفت. استخراج اورانیم از محیط سولفاته با غلظت 1-mol.L 25/0، توسط حلال تری اکتیل آمین با غلظت 5 درصد حجمی، در رقیق کننده ی کروزن با 90 درصد حجمی و اصلاح کننده ی فازی دکانول با غلظت 5 درصد حجمی انجام گرفت. تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل شدت ضربه، نرخ جریان فاز پراکنده و نرخ جریان فاز پیوسته بر روی موجودی فاز پراکنده، قطر میانگین ساتر قطرات و توزیع آن ها و هم چنین درصد استخراج به دست آمد. افزایش شدت ضربه و افزایش نرخ جریان فاز پراکنده و هم چنین کاهش نرخ جریان فاز پیوسته باعث افزایش درصد استخراج گردید. نتایج نشان می دهد که ستون استخراج ضربه ای افقی از نوع سینی دار دارای بازدهی بالا برای استخراج اورانیم از محلول فروشویی و از نظر بازدهی استخراج قابل رقابت با ستون های ضربه ای سینی دار از نوع عمودی می باشد. با مقایسه روابط متعدد ارایه شده برای موجودی فاز پراکنده و اندازه قطره با نتایج تجربی به دست آمده در این پژوهش، رابطه ی جدیدی برای پیش بینی قطر میانگین قطرات و هم چنین موجودی فاز پراکنده در یک ستون استخراج ضربه ای برای استخراج اورانیم ارایه گردید. در مدل ارایه شده، مقدار متوسط خطای مطلق برای اندازه قطره 7/7% و برای موجودی فاز پراکنده 2/8% به دست آمد.
کلید واژگان: استخراج اورانیم, اندازه قطره, موجودی فاز پراکنده, ستون های ضربه ای افقی سینی دارIn this study, recovery of uranium from leach liquor using solvent extraction technique in a horizontal pulsed sieve plate column was experimentally investigated. Extraction of uranium from an aqueous sulfate solution with 0.25M concentration acid, by using TOA solvent, diluted in kerosene and n-decanol modifier of 5%, 90% and 5% v/v respectively was studied and the influences of operation parameters including the phase flow rates along with pulsation intensity on the dispersed phase holdup, drop size and drop size distribution, as well as extraction efficiency, were evaluated. Increasing pulsation intensity along with the dispersed phase flow rate and decreasing the continuous phase flow rate caused to increase the extraction efficiency. Results showed that the horizontal pulsed sieve plate column has high efficiency for extraction of the uranium from leach liquor. Moreover, a comparative evaluation of available correlations proposed for the prediction of mean drop size and hold up in such columns have been conducted. New correlations for estimating mean drop size and hold up in a horizontal pulsed sieve-plate column were presented, which provided AARE of 7.7% and 8.2%, respectively.
Keywords: Uranium extraction, Dispersed phase holdup, Sauter mean drop diameter, Horizontal pulsed sieve-plate column -
مقایسه عملکرد زنجیرههای غلظت تطبیقیافته و شبهدوتایی نوع اول در غنیسازی ایزوتوپ تلوریم-123در این پژوهش، به بررسی و یافتن پارامترهای دو زنجیره مدل مطرح در جداسازی مخلوط های چندجزیی (زنجیره های غلظت تطبیق یافته و شبه دوتایی نوع اول) به منظور جداسازی ایزوتوپ پایدار تلوریم-123 و مقایسه عملکرد آن ها در حالت تغییرات اجزاء k، 1k و 2k پرداخته شده است. برای یک زنجیره 10 مرحله ای با مرحله ورود خوراک 5 و نرخ جریان خوراک 1-g.s 100، نتایج نشان داد که کم ترین نرخ جریان بین مراحلی کل در زنجیره غلظت تطبیق یافته در شرایط 7=k، 1=1k و 3=2k به میزان 1-g.s133/1881 اتفاق می افتد. در این حالت غلظت تلوریم-123 در محصول زنجیره برابر با 0349/0 می باشد؛ در حالی که بیشینه غلظت این ایزوتوپ در شرایط 1=k، 1=1k و 2=2k به میزان 0389/0 اتفاق می افتد که در این زنجیره میزان نرخ جریان بین مراحلی کل برابر با 1-g.s 914/2159 است. هم چنین نتایج در زنجیره شبه دوتایی نوع اول نشان میدهند که حداقل نرخ جریان بین مراحلی کل و بیشینه غلظت ایزوتوپ تلوریم-123 به طور هم زمان در شرایط 1=k، 1=1k و 2=2k به ترتیب به میزان 1-g.s 914/2159 و 0389/0 رخ می دهد.کلید واژگان: زنجیره غلظت تطبیقیافته, زنجیره شبه دوتایی نوع اول, ایزوتوپ پایدار, تلوریم-123, نرخ جریان بین مراحلی کلPerformance comparison of matched-x cascades and pseudo binary type 1 cascades in the separation of isotope Te-123In the present research, we addressed the investigation parameters of the two proposed cascade models for separation of multi-component mixtures (Matched-X and Pseudo binary type 1 cascades) to separate Te-123 isotope. Besides, we compared their performance by changing parameters k, k1, and k2. The results showed that for a cascade with 10 stages and feed stage 5 and feed flow rate 100 g.s-1, the minimum total interstage flow of the matched-X cascade occurs in the condition k = 7, k1 = 1 and k2 = 3, with the amount of 1881.133 g.s-1. In this case, the concentration of Te-123 in the product stream of the cascade is equal to 0.0349 while the maximum product concentration of Te-123 occurs at k = 1, k1 = 1 and k2 = 2 with the amount of 0.0389. In this cascade, the total inter stage flow is equal to 2159.914 g.s-1. Also, the results represented that in the Pseudo binary type 1 cascade, the minimum total interstage flow and maximum product concentration of Te-123 occur at the same time, in the condition k = 1, k1 = 1 and k2 = 2 with the amounts of 2159.914 and 0.0389 g.s-1, respectively.Keywords: Matched-X cascade, Pseudo binary type 1 cascade, Stable isotope, Tellurium 123, Total inter stage flow
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.