نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای پژوهشکده مواد و سوخت هسته ای

2 هیات علمی

3 عضو هیات علمی دانشگاه مازندران

4 پژوهشکده مواد و سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

5 مدیر هسته ای شرکت فناوری پیشرفته

10.24200/nst.2020.584.1397

چکیده

در هنگام طراحی زنجیره‌های مخروطی به دلیل مشکلات هیدرودینامیکی، هر زنجیره ای قابلیت عملیاتی شدن ندارد. در این مقاله روش طراحی و بهینه سازی زنجیره مخروطی به منظور جداسازی ایزوتوپ های پایدار چند جزئی با در نظر گرفتن ملاحظات عملیاتی ماشین سانتریفیوژ شرح داده می شود. در این روش طراحی زنجیره، در مرحله اول مشخصات هیدرولیکی و جداسازی ماشین سانتریفیوژ تعیین می شود و سپس با استفاده از این اطلاعات و الگوریتم‌های بهینه سازی، زنجیره بهینه با کمترین تعداد ماشین سانتریفیوژ طراحی می‌شود. در این مقاله برای یافتن زنجیره بهینه الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری به کار گرفته شده و با استفاده از پارامترهای هیدرولیکی ماشین سانتریفیوژ، عملیاتی بودن زنجیره بررسی می شود و قید عملیاتی بودن زنجیره از لحاظ هیدرولیکی به تابع هدف در بهینه سازی اضافه می شود. برای تعیین مشخصات هیدرولیکی ماشین با استفاده از شبیه سازی هیدرودینامیکی ماشین سانتریفیوژ در حالت گذرا، ارتباط مابین فشار های خط محصول و پسماند، خوراک ورودی و ضریب برش ماشین سانتریفیوژ تعیین می شود. با استفاده از روش طراحی ارائه شده، یک زنجیره با قابلیت عملیاتی بودن از منظر هیدرودینامیکی با استفاده از ماشین سانتریفیوژ TC-12 برای جداسازی ایزوتوپ اورانیوم 235 از سوخت مصرف شده تا غنای 4 درصد طراحی شده و نحوه تغییرات فشار در زنجیره ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and optimization of a tapered cascade for the separation of multi-component mixture by consideration of the hydraulic and operational parameters of the gas centrifuge machine

نویسندگان [English]

  • morteza imani 1
  • abbas rashidi 3
  • javad karimi sabet 4
  • Ali Norouzi 5

1 Materials and Nuclear Fuel Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute

3 Facility of Engineering , Mazandaran University

4 Nuclear Fuel Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute

5 iaeo

چکیده [English]

In the design of tapered cascades, due to hydrodynamic problems, not every cascade can be operated. This paper describes the method of designing and optimizing a tapered cascade for the separation of stable multi-component mixtures, by considering the operational parameters of the gas centrifuge machine. In this method, in the first stage, the hydraulic specifications and separation of the centrifuge machine are determined, and then, using this information and optimization algorithms, the optimal cascade is designed with the least number of centrifugal machines. In this paper, the grey wolf optimization algorithm is used to find the optimal cascade, and using the hydraulic parameters of the gas centrifuge, the operationality of the cascade is checked. The operational limitation of the cascade is added hydraulically to the fitness function in optimization. To determine the hydraulic characteristics of the gas centrifuge, transient simulation of the gas centrifuge hydrodynamic is presented and the relationship between product and waste pressure lines, feed flow and cut is determined. Using the proposed design method, an operational cascade is designed using a TC-12 centrifuge machine to separate the uranium 235 isotope from the reprocess fuel to a 4% enrichment. And the pressure variation in the cascade are presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • design
  • Tapered Cascade
  • Optimization
  • Centrifuge machine
  • Control Valve