多组分同位素分离中不同级联的比较研究

多组分同位素分离中不同级联的比较研究

程 璐，曾 实＊

【摘 要】摘要：多组分同位素分离中，对于给定的分离任务，存在多种不同类型的分离级联。级联总流量是级联优化设计的重要性能指标。通过引入虚拟组分，采用数值计算的方法，研究了匹配丰度比级联、匹配X级联以及准理想级联这3类级联的优化，比较分析了完成相同分离任务时这些级联的分离性能。研究结果表明：在绝大多数情况下，准理想级联及匹配丰度比级联分离效果较好，准理想级联较匹配丰度比级联略优，匹配X级联分离效果较差。因此，在级联类型选择上，应优先采用准理想级联。 【期刊名称】原子能科学技术 【年(卷),期】2015(049)012 【总页数】5

【关键词】同位素分离；多组分；级联优化；虚拟组分

同位素已成为众多科学领域中的研究对象及研究手段。离心法具有分离系数大、功耗低等优势，不仅是目前最大规模和最先进的铀同位素生产方法，也是多种稳定同位素的生产方法。多组分（两组分以上）同位素分离是分离实践中的常见问题，相对于两组分的分离，还有很多基础问题未解决，是分离理论研究的重点之一。这些问题中，多组分分离级联设计就是其中之一。对于给定的分离任务，如给定目标组分在精料、贫料中的丰度和给定产品量，从经济性上考虑，级联所用的分离单元数目越少越好，即级联的各级入口流量之和（级联总流量）越小越好。从基础理论研究的角度看，多组分分离级联设计是通过构造模型级联、求解描述模型级联的方程来研究模型级联的性质，通过优化找出总流量最