مدل‌سازی و شبیه‌سازی عملکرد گذرای یک زنجیره غنی‌سازی اورانیم هنگام وقوع پدیده از کارافتادن ماشین‌های سانتریفیوژ گازی

یکی از پدیده ‌های قابل ‌توجه در شرایط عملیاتی زنجیره‌ های غنی‌ سازی، از کار افتادن تعدادی از ماشین‌ های جداساز در طول زنجیره است. برای بررسی اثر از کار افتادن ماشین‌ های سانتریفیوژ گازی بر عملکرد زنجیره، جداسازی زنجیره باید در حالت گذرا مدل‌ سازی شود. در این پژوهش، عملکرد زنجیره‌ های متقارن غنی ‌سازی دوجزیی با استفاده از معادلات پایستگی جرم جزیی در حالت گذرا مدل ‌سازی شد. هم ‌چنین معادلات غیرخطی مدل با استفاده از روش تفاضل محدود کرنک نیکلسون گسسته‌ سازی شدند و برای حل معادلات از روش تکرار q استفاده شد. نتایج شبیه‌ سازی کامپیوتری زنجیره مدل برای غنی ‌سازی اورانیم 235 نشان داد در صورتی ‌که از کار افتادن ماشین ‌های سانتریفیوژ گازی در مراحل انتهایی زنجیره غنی‌ سازی اتفاق بیفتد، غنای محصول به میزان بیش‌ تری کاهش یافته و مدت زمان بیش‌ تری طول می ‌کشد تا زنجیره مجدداً به حالت تعادل برسد. برای زنجیره و شرایط استفاده شده در این پژوهش، مشاهده شد که با از کار افتادن یک ماشین، بیش‌ ترین کاهش غنای محصول نسبت به حالت قبل از حادثه، 0.5% و بیش‌ ترین افزایش غنای جریان پسماند نسبت به حالت قبل از حادثه 0.2% می‌ باشد. هم‌ چنین نتایج نشان داد عملکرد زنجیره ای که دارای ماشین‌ هایی با فاکتور جداسازی بالاتری است، به میزان کم ‌تری تحت تاثیر پدیده از کار افتادن ماشین قرار می‌گیرد. مطابق نتایج به دست آمده، موجودی گاز ماشین تاثیر کمی بر تغییرات غلظت ایزوتوپ 235 در جریان محصول داشته و فقط زمان رسیدن به تعادل در زنجیره را تحت تاثیر قرار می‌ دهد.

Modeling and simulation of transient performance of uranium enrichment cascade in the event of a crash of gas centrifuge machines

One of the significant phenomena in the operational conditions of the enrichment cascades is the sudden crash of a number of separate machines along the cascade. In order to investigate the effect of gas centrifuge crash on cascade performance, separation of the cascade in a transient condition should be modeled. In this paper, the performance of twocomponent symmetric enrichment cascades was modeled, using partial mass balance equations in the transient condition. Nonlinear equations of the model were also discriminated against using Crank Nicholson’s finite difference method and the q iteration method was used to solve the equations. The results of the computer simulation of the model cascade for the enrichment of uranium 235 showed that if the crash of gas centrifuge machines occurs at the end of the enrichment part of the cascade, the product concentration will decrease more and more, and it takes a longer time to reach new steadystate condition. For the cascade and the conditions used in this paper, with the crash of a machine, the greatest reduction in product concentration compared to the preincident state is, 0.5% percent and the highest increase in waste stream concentration compared to the preincident state is 0.2 percent. It was also observed that the cascade performance of machines with a higher separation factor is less affected by the crash of machines. The results showed that the gas hold up has a small effect on the variation of the 235 isotope concentration in the product stream and only affects the time to reach equilibrium in the cascade.