حذف واحد اختلاط در تاسیسات غنی‌سازی و تولید اورانیم غنی‌شده برای سال اول یک رآکتور هسته‌ای قدرت با استفاده از آبشارهای مربعی بهینه

در سال اول بارگذاری سوخت رآکتورهای هسته‌ای قدرت از اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف استفاده می‌شود (در یک نوع رآکتور vver-1000 سطوح غنا 4.0، 3.6، 3.3، 3.0، 2.4، 2.2 و 1.3 درصد می‌باشند). در این کار برای تولید اورانیم غنی‌شده از دو روش موازی یکی با استفاده از آبشارهای مربعی و دیگری با استفاده از آبشارهای مخروطی متقارن استفاده شده است. جهت طراحی و بهینه‌سازی آبشارها کدهای محاسباتی توسعه داده شده است و از روش فرا ابتکاری pso برای بهینه‌سازی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد: 1) در صورت استفاده از آبشارهای مربعی امکان تولید مستقیم تمام اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف وجود دارد و نیازی به داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی‌سازی نمی‌باشد، 2) در صورت استفاده از آبشارهای مخروطی امکان تولید غیرمستقیم تمام اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف برای سال اول فقط با داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی‌سازی مقدور است، 3) تعداد کل سانتریفیوژ‌ها/ آبشارها استفاده شده برای تولید اورانیم غنی‌شده در مقایسه با آبشارهای مربعی حدود 22-39 درصد کاهش را نشان می‌دهد. 4) در صورت استفاده از سانتریفیوژهای گازی با ظرفیت جداسازی بالا در آبشارهای مربعی و مخروطی، تعداد کل ماشین‌های سانتریفیوژ مورد نیاز برای تولید اورانیم غنی‌شده سوخت به هم نزدیک می‌شود.

the elimination of the mixing unit in the enrichment facility and the production of enriched uranium for the first cycle of a nuclear power reactor using optimal square cascades

in 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.