WikiDer > Разделение изотопов лазерным возбуждением

Separation of isotopes by laser excitation

Разделение изотопов лазерным возбуждением (СИЛЕКС) - это процесс для разделение изотопов что используется для производства обогащенный уран с помощью лазеры. Он был разработан в 1990-х годах на основе более ранних технологий.[1][2]

История

Процесс SILEX был разработан в Австралия доктором Майклом Голдсуорси и доктором Хорстом Струве, работающими в Silex Systems Limited, компании, основанной в 1988 году.[1] Их процесс был основан на более ранних методах лазерного обогащения, разработанных в начале 1970-х годов, таких как AVLIS (лазерное разделение изотопов атомного пара) и МЛИС (молекулярное лазерное разделение изотопов).[2]

В 1993 году Голдсуорси и Струве в штаб-квартире SILEX в Сиднее заложили основу набора принципов разделения изотопов с помощью лазерного возбуждения для обогащения урана.[3]

В ноябре 1996 года Silex Systems Limited лицензировала свою технологию исключительно для Корпорация США по обогащению (USEC) по обогащению урана.[4]

В 1999 г. Соединенные Штаты подписал Соглашение о сотрудничестве между правительством Австралии и правительством Соединенных Штатов Америки в отношении технологии разделения изотопов урана с помощью лазерного возбуждения [Соглашение SILEX], что позволило двум странам проводить совместные исследования и разработки в области SILEX.[5]

Silex Systems завершила второй этап тестирования в 2005 году и начала свою программу Test Loop. В 2007 году Silex Systems подписала эксклюзивное соглашение о коммерциализации и лицензировании с General Electric Corporation. Программа Test Loop была передана на предприятие GE в г. Уилмингтон, Северная Каролина. Также в 2007 г. GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) подписано письма о намерениях для услуг по обогащению урана с Exelon и Entergy - два крупнейших предприятия ядерной энергетики США.[6]

В 2008 году GEH выделила Global Laser Enrichment (GLE) для коммерциализации технологии SILEX и анонсировала первую потенциальную коммерческую установку по обогащению урана с использованием процесса Silex. Соединенные штаты. Комиссия по ядерному регулированию (NRC) одобрила поправку к лицензии, позволяющую GLE использовать Test Loop. Также в 2008 г. Cameco Corporation, крупнейший в мире производитель урана, присоединился к GE и Hitachi в качестве совладельца GLE.[7]

В 2010 году высказывались опасения, что процесс SILEX представляет угрозу для глобальной ядерной безопасности. По сравнению с существующими технологиями обогащения, процесс SILEX требует всего 25% пространства и потребляет значительно меньше энергии. Сообщается, что его практически невозможно обнаружить с орбиты, что потенциально позволяет международному сообществу не замечать действия правительств-изгоев.[8]

В августе 2011 года GLE обратилась в NRC с просьбой о разрешении на строительство коммерческого завода в Уилмингтоне, который бы обогащал уран максимум до 8%. 235U.[9] 19 сентября 2012 г. NRC принял первоначальное решение по заявлению GLE и предоставил запрошенное разрешение.[10] Компания Silex завершила свою программу испытаний фазы I на предприятии GE-Hitachi Global Laser Enrichment (GLE) в Северной Каролине. Целевой уровень обогащения на коммерческом предприятии составляет 8 процентов, что соответствует верхнему пределу низкообогащенного урана.[11]

В 2014 году и GLE, и Silex Systems провели реструктуризацию, в результате чего Silex вдвое сократила штат сотрудников.[12] В 2016 году GEH вышла из GLE, списав свои инвестиции.[12][13]

В 2016 г. Министерство энергетики США договорились продать около 300000 тонн отработанного гексафторид урана в GLE для дообогащения с использованием процесса SILEX в течение 40 лет по предлагаемой Падука, Кентукки Установка лазерного обогащения.[14]

В 2018 году Silex Systems отказалась от своих планов относительно GLE, намереваясь репатриировать технологию SILEX в Австралию.[15]

Процесс

В соответствии с Laser Focus World, в процессе SILEX образуется холодный поток смеси гексафторид урана (УФ6) молекул и газа-носителя в энергию импульсного лазера. Используемый лазер представляет собой CO2 лазер работает на длине волны 10,8 мкм (микрометры) и оптически усиленный до 16 мкм, что в инфракрасный спектр. Усиление достигается в рамановской преобразовательной ячейке, большом сосуде, заполненном под высоким давлением. пара-водород.

Лазер с длиной волны 16 мкм преимущественно возбуждает 235UF6, создавая разницу в соотношении изотопов в потоке продукта, который обогащен 235U, а хвосты поток, в котором доля более распространенных 238U.[16] В Sydney Morning Herald сообщает, что «лазеры электрически заряжают атомы, которые попадают в ловушку электромагнитного поля и притягиваются к металлической пластине для сбора».[17]

По словам Джона Л. Лаймана, исследовательский центр Silex Systems Ltd. (SSL) в Австралии использует импульсный лазер с частотой 50 Гц, ставка, которая приводит к большой неэффективности. При 50 Гц только 1% УФ6 сырье перерабатывается. Это приводит к тому, что в поток продукта входит большая доля сырья и низкие наблюдаемые скорости обогащения. Следовательно, работающая обогатительная установка должна существенно увеличить рабочий цикл лазера. Кроме того, время подготовки чрезмерно велико для полномасштабного производства. Исследовательскому центру SSL требуется десять часов времени на подготовку для одночасового пробного запуска, что значительно ограничивает производительность.[18]

Дополнительные сведения о технологии, например, чем она отличается от более старой молекулярное лазерное разделение изотопов (MLIS) и лазерное разделение изотопов атомного пара (AVLIS), публично не известны. Метод может быть использован для изотопного обогащения хлор, молибден и уран, и аналогичные технологии могут использоваться с углерод и кремний.[19]

Проблемы ядерной безопасности

Физик из Принстонского университета Райан Снайдер отметил, что процесс SILEX может проложить легкий путь к созданию ядерного оружия из-за способности достигать высокого уровня обогащения урана, который трудно обнаружить.[20]

Классификация безопасности

SILEX - это единственная частная информация, которая классифицированный правительством США. В июне 2001 г. Департамент энергетики классифицировал «определенную частную информацию, касающуюся инновационного процесса разделения изотопов для обогащения урана». Под Закон об атомной энергиився информация, не рассекреченная специально, классифицируется как данные с ограниченным доступом, независимо от того, находится ли она в частном или публичном владении. Это заметно отличается от классификации национальной безопасности. распоряжение, в котором говорится, что классификация может быть присвоена только информации, "принадлежащей, произведенной или для или находящейся под контролем правительства Соединенных Штатов". Это единственный известный случай использования Закона об атомной энергии таким образом.[21][22]

Популярная культура

2014 год Австралийская радиовещательная корпорация драма Код использует «Лазерное обогащение урана» в качестве основного сюжетного устройства. Женский главный герой Софи Уолш заявляет, что технология будет меньше по размеру, менее энергоемкой и ее будет труднее контролировать, если она станет жизнеспособной альтернативой существующим методам обогащения. Г-жа Уолш также заявляет, что разработка технологии затянулась, и что существуют значительные государственные интересы в сохранении секретности и секретного статуса технологии.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "История". Silex Systems Limited. В архиве из оригинала от 28.08.2012. Получено 2012-08-28.
  2. ^ а б «Обогащение урана с лазерным разделением изотопов». GlobalSecurity.org. В архиве из оригинала 2011-06-29. Получено 2012-08-28.
  3. ^ «Силекс - История». www.silex.com.au. Получено 2017-04-18.
  4. ^ "Silex Systems Ltd: Новая лазерная технология обогащения урана". Sustainable Energy & Anti-Uranium Service Inc. Архивировано с оригинал на 2007-05-14. Получено 2006-04-21.
  5. ^ «Соглашение о сотрудничестве между правительством Австралии и правительством Соединенных Штатов Америки в отношении технологии разделения изотопов урана с помощью лазерного возбуждения (Соглашение SILEX), согласованный протокол и обмен нотами (Вашингтон, 28 октября 1999 года). 19 авг. 2000 г. ». Австралийский институт правовой информации, Библиотека договоров Австралии. Проверено 15 апреля, 2017.
  6. ^ «Крупнейшие ядерные операторы США». Investopedia US. 2011-03-28. В архиве из оригинала от 28.08.2012. Получено 2012-08-28.
  7. ^ «Cameco присоединяется к GE Hitachi Enrichment Venture». Cameco. 2008-06-20. В архиве из оригинала от 28.08.2012. Получено 2012-08-28.
  8. ^ МакМертри, Крэйг (13 апреля 2010 г.). «Австралийский лазер» угрожает ядерной безопасности'". ABC Online. В архиве из оригинала от 28.08.2012. Получено 2012-08-28.
  9. ^ Броуд, Уильям Дж. (2011-08-20). «Лазерные достижения в области ядерного топлива вызывают страх перед терроризмом». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала от 28.08.2012. Получено 2012-08-28.
  10. ^ Объявление Комиссии по ядерному регулированию | date = 2012-09-19 | http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1226/ML12263A046.pdf
  11. ^ «Лазеры указывают на будущее обогащения урана». Gizmag.com. Получено 2013-11-06.
  12. ^ а б Патель, Сонал (1 июня 2016 г.). "GE-Hitachi выходит из предприятия по обогащению ядерных лазеров". МОЩНОСТЬ. Получено 1 апреля 2017.
  13. ^ Ясухара, Акико (31 марта 2017 г.). «Банкротство подразделения Toshiba в США ослабляет ядерные амбиции Японии». The Japan Times. Получено 1 апреля 2017.
  14. ^ «Министерство энергетики США продает обедненный уран для лазерного обогащения». Мировые ядерные новости. 2016-11-11. Получено 2016-11-15.
  15. ^ «Silex Systems вне реструктуризации GLE». Мировые ядерные новости. 13 июн 2018. Получено 14 июн 2018.
  16. ^ Хассаун Джонс-Бей (май 2007 г.). «Лазерное разделение изотопов: метод обогащения топлива заключил контракт с GE». Laser Focus World. Получено 2007-06-04.
  17. ^ Ричард Мейси (27 мая 2006 г.). «Лазерное обогащение может снизить стоимость ядерной энергии». Sydney Morning Herald. Получено 2007-06-15.
  18. ^ Джон Л. Лайман. «Разделительная способность обогащения для SILEX» (PDF). Лос-Аламосская национальная лаборатория. Получено 2007-06-23.
  19. ^ M.D. Zentner; Г. Л. Коулс и Р. Дж. Талберт (сентябрь 2005 г.). «Анализ тенденций развития технологий ядерного распространения» (PDF). Технический отчет Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Получено 2012-10-31.
  20. ^ Снайдер, Райан (2016-05-03). «Оценка распространения технологии лазерного обогащения урана третьего поколения». Наука и глобальная безопасность. 24 (2): 68–91. Дои:10.1080/08929882.2016.1184528. ISSN 0892-9882.
  21. ^ Стивен Афтергуд (26 июня 2001 г.). «DOE классифицирует частную информацию». Секретные новости, Федерация американских ученых. Получено 2007-08-23.
  22. ^ Стивен Афтергуд (23 августа 2007 г.). «Взгляд на процесс обогащения урана SILEX». Секретные новости, Федерация американских ученых. Получено 2007-08-23.

внешняя ссылка