مطالعه فاکتور جداسازی سامانه انتشار گازی برای جداسازی ایزوتوپی گاز uf6 به روش شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر نوع رژیم جریان بر شکل‌گیری جداسازی در سامانه انتشار گازی، تاثیر عدد نودسن بر فاکتور جداسازی سامانه یادشده و سرعت انتشار ذره‌ها در درون روزنه‌های غشاء متخلخل می‌باشد. در پژوهش حال حاضر نخست به شرح مختصری از نظری حاکم بر سامانه پرداخته؛ سپس با مدل‌سازی المانی از سامانه مذکور، تاثیر نوع رژیم جریان و عدد نودسن بر تغییرهای غنا هر یک از اجزای گازی و فاکتور جداسازی حالت‌های گوناگون و سرانجام سرعت پخش جزء سبک و سنگین درون روزنه‌ها بررسی خواهد شد و با نمودارها و معادله‌های نظری حاکم بر مسئله مقایسه خواهد شد. همچنین شایان ذکر است که از دو ایزوتوپ سبک و سنگین گاز uf6  برای جداسازی به روش انتشار گازی استفاده شده است. نتیجه‌ها نشان خواهند داد؛ در رژیم جریان پیوسته جداسازی شکل نمی‌گیرد و تنها در رژیم جریان مولکولی و گذرا جداسازی انجام خواهد گرفت. همچنین با افزایش عدد نودسن، میزان تغییرهای تغنا در قسمت‌های گوناگون سامانه نسبت به گاز ورودی افزایش خواهد یافت؛ به عبارت دیگر با افزایش عدد نودسن، جداسازی بیش‌تری شکل گرفته و فاکتور جداسازی سامانه افزایش می‌یابد. به طور مثال برای عدد نودسن 0.1 فاکتور جداسازی برابر با 1.00101 و برای عدد نودسن 0.8 این مقدار به 1.00333 افزایش خواهد یافت. در آخر سرعت انتشار ذره‌ها در درون روزنه‌ها که معیاری از جداسازی موثر ذره‌ها می‌باشد بررسی شده است. نتیجه‌ها نشانگر این است که سرعت انتشار ذره‌ها برای جزء سبک، نسبت به جزء سنگین از مقدار بیش‌تری برخوردار بوده و این امر به دلیل بالا بودن شدت عبور ذره‌های جزء سبک نسبت به جزء سنگین از درون روزنه‌ها می‌باشد.

discussion on the separation factor of the gaseous diffusion system for binary isotope separation of uf6 by direct simulation monte carlo method

aim of this research is to investigate the effect of the flow regime on separation in the gaseous diffusion system, the effect of the knudsen number on the separation factor, and the diffusion velocity of the particles. in the current research, firstly, a brief description of the theory that governs the system will be given. then, with the simulation of an element, the effect of the type of flow regime and knudsen number on the variation of enrichment, the separation factors and the diffusion velocity of the light and heavy components inside the pores are investigated. results are compared by theoretical equations. it is also should mentioning that two light and heavy isotopes of uf6 gas have been used for separation by gaseous diffusion method. the results will show; separation does not occur in the continuous flow regime, and separation will be occurring only in the molecular and transient flow regime. also, with the increment of the knudsen number, the amount of changes in the enrichment in different parts of the system will increase compared to the incoming gas. in other words, with the increment of knudsen number, more separation is formed and the separation factor of the system increases. for instance, for a knudsen number of 0.1, the separation factor is equal to 1.00101, and for a knudsen number of 0.8, this value will increase to 1.00333. finally, the diffusion velocity of the particles inside the pores, which is criteria of the effective separation of the particles, has been investigated. the results show that the diffusion velocity of particles for the light component is higher than heavy component, and this is due to the higher intensity of the particles of the light component passing through the pores.