核工程导论 第二部分铀浓缩的主要方法介绍
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通过增加转子的轴向杨氏 模量可以提高转子的国有 频率
关于转子材料
?薄壁转筒的内应力可以近视为：? ? ?V2
?转筒的断裂线速度： V断裂 ＝
?b ?
材料
最大应力GPa 密度kg/m3 允许转速没m/s
镁
0.35
1800
~340
铝AlMgZn
钢NiCoMo131510
0.64 3.0
2800 8100
方法 气体扩散法
高速离心法
分离 操作 操作压力
装料量
系数 温度/℃ /MPa g(U)/分离功.a
1.0043 70-100 1.1 40-50
0.0710.101
<0.101
100-200 0.15
电力消耗度 /kg( 分离功)
2500
100-400
喷嘴分离法 1.015 40
0.025
100
6600
原子激光分离法的原理是： 利用激光束对铀蒸汽的选择性激发，235U选择性电
离后再通过电场或磁场从中性分子中分离出来。
四、喷嘴分离法
? 喷嘴分离法的原理是：对于供料流，如果把分流劈置于 适当的位置，根据气体通过曲壁时产生的离心力差，较 重分子靠近壁面富集，较轻分子远离壁面富集。
几种铀浓缩方法的工艺参数比较
净化管线 铜质导热隔板 冷Freon 线， -80 ℃
气态 UF 6
精料风冷收料示意图
HF
0～4℃空气
UF6
贫料收料示意图
补压机 冷、热乙二醇
4～8℃喷淋水
贫料冷升器
3M3贫 料容器
气态卸料线
三、激光分离法
激光分离主要采用分子激光法和原子激光法两种 方法，我国目前采用原子激光法。
235U ? 3 photons? 235U ? ? e?
? 0.00714
349
天然铀中铀-235的质量丰度如按金属铀计算则为：
C
?
0 . 0072
0 .0072 ? (1 ? 0.0072 ) 238
?
0 .00711
235
可见，当两种同位素的摩尔质量相差不大时，以上三种不
同的丰度差别不大。（当然对轻元素差别会比较大）
对铀同位素来说，两种丰度的差异极小
?? ?? ? 1
???? ?1
分流比
?? P
F
或
?? A
G
分离功率与价值函数
伊朗核问题是目前敏感的问题，2年前，伊朗建 成并启动运行了由164台离心机组成的离心级联，国 际舆论哗然。
有人认为伊朗很快就可以得到足够生产一颗原子 弹的浓缩铀，也有专家认为伊朗的离心机每台分离功 率只有1公斤铀/年，现有的离心机要想造出原子弹至 少需要5年。
一、气体扩散法
? 其原理是基于两种不同分子量的气体混合物在热运动平 衡时，具有相同的平均功能和不同的运动速度
扩散法分离的级分离系数
? 一个扩散级的分离效果通常用级分离系数来表示。 ? 级分离系数的定义为：产品中所需同位素的相对浓度与
贫料中该同位素相对浓度的比值。
? 0 ? m2 m1 ? 352 349 ? 1.0043
激光法
大
少
大
化学交换法 1.0013 20 （湿法） 500-1000
600
工业应用的铀同位素分离方法比较：
项
目
单机分离系数
生产3.0%产品所需级数
单机最大分离功SWU/a (kg)
经济规模103kgSWU/a 单位耗电量(kWh/ kgSWU) 单位分离功成本($/kgSWU)
气体扩散 1.002 ～1200
C? C mol
C mol
?
(1 ?
C mol
)
M2 M1
对铀同位素分离来说，质量丰度除了可以用UF6来计算外， 还可以按金属铀来计算，即表示铀-235在金属铀中的含量。
如：天然铀的235UF6的摩尔丰度Cmol为0.0072，按UF6计算
的质量丰度为：
C?
0 .0072 0.0072 ? (1 ? 0.0072 ) 352
第二部分 铀浓缩的主要方法介绍
清华大学工程物理系 周明胜
2010年8月
对浓缩铀的需求情况
? 核纯级天然铀，仍是U-238，U-235，U-234的混合物 ? 其中易裂变核素U-235仅占总量的0.7l2％，天然铀中U-
234的含量仅占0.008％， ? 轻水堆、压水堆需使用低浓铀作燃料，其U-235富集度一
我们知道，在一颗原子弹至少需要20Kg的235U丰 度约为90％的金属铀，如何将离心机的分离能力和最 终的产品的联系起来呢？
分离功率与价值函数的物理意义和表达式
首先从价值函数与分离功率的概念出发，求出普遍表达式 设：V是与丰度C相关的一个特征函数。
分离机器的作用是使气体的V增加，可理解为，分离机器做了“功 ”，使气体的 “价值”增加。
挡板 中心供料点
转子 外套筒 贫取料器 电机 下轴承
工厂对离心机的要求
稳定性好 可靠性高 抗干扰能力强 寿命长 一致性好 分离能力大 经济性好
运行参数应有良好的稳定性 寿命期内失效率低 能够抵御一定裂度的地震 寿命当然越长越好 机器台差应尽可能小 单机分离能力应尽量大 机器造价应尽量低
离心机的最大理论分离功率
2.8
2.8
4.6 8 8.1 1.9 1.6 1.3 /
最高线速度V m/s 425
470
440 455 550～600 600 950 1100 690
备注 C3机用
NC机用
FL机用
关于提高单机的分离效率
转子内部流场的分布 ? 中心供料点的位置 ? 挡板的位置及其开孔的位置形状及大小 ? 精、贫取料器的半径尺寸及头部形状 ? 波纹管的形状 ? 转子端部温度 ? 转子侧壁温度分布 ? 供、精、贫料流量的控制 ? ……
两种不同形式的离心机
目前世界上投入商业应用的离心机分两种类型：
超临界型离心机
离心机转子运行于超临界转速下，在转子直径 相同且转速相同时增加转子长度从而增加单机分 离功(URENCO ，日本)，有非均匀转子和均匀转 子两种形式
单节亚临界型离心机
单机分离功较小，转子运行于亚临界转速，在 相同占地面积下，离心机在垂直方向多层安装 (俄 罗斯)
丰度比 (相对丰度)
R = C/(1-C)
分离系数和浓缩系数 分离系数 （重馏分分离系数、轻馏分分离系数、全分离系数）
q? CP /(1? CP ) Cw /(1? CW )
? ? CP /(1?CP ) CF /(1?CF )
? ? CF /(1? CF ) Cw /(1? CW )
浓缩系数 （重馏分浓缩系数、轻馏分浓缩系数）
般为2~5％，核潜艇需要U-235富集度为20％，而快堆用铀 作燃料时，则需将U-235富集度提高到25％左右 ? 至于高中子通量的材料试验堆则需使用U-235富集度大于 90％的高浓铀作燃料
浓缩铀技术的发展
浓缩铀技术的发展经历了电磁法、喷嘴法、 化学交换法、气体扩散法、气体离心法、激光法 等多个阶段。但目前具有商用价值的仅有气体扩 散法和气体离心法，激光法具有潜在的竞争力， 但具备商用还需时日。
~370 ~540
几种离心机转子用材料的基本情况
材料
LC4铝合金 7A60超
高强铝合金 钛合金
高强度钢 马氏体时钢 玻纤/树脂 碳纤维/树脂 尼龙/树脂 玻纤/树脂/7A60
抗拉强度σb MPa 500
≥628
900 1700 2500～3000 700 1600 1500 ≥1500
密度ρ g/cm3
(1 ? ? ) GV ( C ? )
GC
以δU 表示经过一个分离级单位时间价值的增
加，也称价值增率，则有：
(1-θ)G ， C-
超临界离心机
美国的离心机
多层安装的亚离心机(俄式)
浓缩铀离心级联
浓缩铀级联从形式上可分为两种：
欧式单层架刚性级联 俄式多层架柔性级联
两种不同形式的离心级联：
单层架 ( 西欧型 ) 1、 级联每级的机器数按理想级联流量要求布置 2、 单机的贫料和供料管道上装有声速流量孔板
3、 级联的精、贫料丰度不可调节 4、 不同丰度的产品需要用某几种可生产丰度的 产品配制 5、 整个工厂由多个并联的小级联组成。可同时 生产几种丰度的产品
因此，可以称V为价值函数，它表达了丰度为C时单位质量物质的价 值是只和丰度C有关而和机器的参数无关的一个量，可写为 V(C)。
对右图所示分离级，进入流量为G，丰度为 C，价值量为 GV(C) 。
经过分离，流出轻馏分流量为 θG，丰度为
C+ ，价值量 θG V(C+ )，流出重馏分流量为（1-
θ）G，丰度为C- ，价值量为:
? 尽管用气体扩散法分离铀同位素存在上述问题，但因其具 有工艺过程比较简单、设备运行稳定可靠、容易在工程上 实现等优点，所以这种铀的浓缩方法为各国所普遍采用．
二、离心机浓缩铀
目前工业用浓缩铀离心机
以工作频率分
超临界离心机
亚临界离心机
均匀转子 多节转子
以转子材料分
金属材料离心机 金属内衬复合材料离心机
5、在某一时间内只能生产一种丰度的产品
多层架级联
W,CW
级联层架图
F1,CF
F2,CF F,CF
P,CP
W,CW
等效级联图
P,CP
F,CF
W,CW
F1,CF
W,CW
P,CP
F2,CF
离心法浓缩铀工厂的运行
?选用最优化的级联运行结构和参数
?工艺参数（级联内的压力、流量等） ?辅助工艺参数（冷却水温度流量、厂房温度等）
Cmol Cm(按U计算 ) Cm(按 UF 6计算 )
天然铀同位素的丰度：
天然丰度（ %） 0.0072 0.00711 0.00714
原子弹用（ %） 0.90 0.899 0.899
同位素 丰度（ %）
234U 0.0064
235U 0.72
238U 99.239
一般情况下，可忽略234U，认为是双组分。 用C表示235U 的丰度，1-C表示238U的丰度 但是，对于堆后料237U、239U（半衰期短）、234U ，就要考虑234U的影响
? U m ax
? ? ? D ?? ? M
2
? 2 RT
?? 2 V 4 L ?
D － 扩散系数
? － 气体密度
? m － 同位素质量差
R － 气体常数
T － 温度 K
L － 长度（挡板间的分离室长度）
V － 离心机内表面圆周速度
提高离心机单机分离功率的途径
? U m ax
? ? ? D ?? ? M
全复合材料离心机
离心法工业化生产浓缩铀的国家及生产能力
国家
生产能力 (103kgSWU/a)
Urenco(德、英、荷 ) 日本
俄罗斯 中国
巴基斯坦
4000 800 20000 1000 ？
离心法约占世界浓缩铀生产能力的 50%
离心机示意图
供料
精料 贫料
转子
外套筒 电机
供料 贫料 精料
磁轴承和阻尼装置 精取料器
实际的分离系数远低于理论值，具体数值决定于设备结构、膜的特 性及其它工艺条件。由于单级的分离效果不大，为了得到5％的浓缩铀， 便需把近千个扩散级串联起来；如要生产高浓铀便需串联数千个扩散级.
? 用气体扩散法分离铀同位素，为使工艺气体通过扩散膜， 必须在级间不断地对它进行重新压缩，因此气体扩散厂要 消耗大量的电能。一座生产能力为17000吨分离功单位/a的 扩散厂，需要消耗的总电功率约为600万kW。压缩气体所用 的功最后全部变成废热。因此在选择扩散厂厂址时，必须 考虑大量的冷却水消耗。
?维护工厂的正常、连续运行 (五大连续）
?连续的供取料 ?连续的供电 ?连续的冷却水 ?连续保持级联的密封状态 ?连续的压缩空气供应
?采用先进设备，降低运行成本
离心工厂工艺流程示意图
天然UF6
精料压缩机
UF6
压热罐
减压
级联
贫料压缩机
-20℃盐水
冷凝升华器示意图
电磁气动阀
气态 UF6 卸料线 热Freon 线， 80℃
单层架级联
F,CF
理想级联的形状
W,CW
P,CP
多层架级联
1、级联的连接方式类似于扩散级联，整个工厂由一 个大级联组成
2、由于机组大，每级所布置的机器数不可能非常接 近理想级联的流量分布
3、每一级的贫料压力都可以调节（亦即分离系数和 分流比都可调节）
4、级联以多层架形式构成，可以根据所需生产丰度， 调整级联参数不需要配料。
高速离心 1.2 ～14
3300
150
5000 2500 135
1000 100 105
五、基本概念
（一）同位素丰度
? 摩尔丰度
Cmol
?
n1 n1 ? n2
利用： n 1 ?
?1
M1
? 质量丰度
C ? ?1 ?1 ? ?2
n2 ?
?2
M2
其中：M1、M2分别是第一、二种同位素的摩尔质量
可以推导出两种丰度之间的关系式：
2
? 2 RT
?? 2 V 4 L ?
增加离心机转子长度 提高离心机圆周速度 降低温度 提高效率
转子长径比、临界问题 材料比强度问题 冷凝问题 转子内部结构、流场分布问题
关于临界频率
工作频率高于转子固有频 率的离心机称为超临界离 心机
工作频率低于转子固有频 率的离心机称为亚临界离 心机
通过加波纹管可以降低转 子的固有频率。
关于转子材料
?薄壁转筒的内应力可以近视为：? ? ?V2
?转筒的断裂线速度： V断裂 ＝
?b ?
材料
最大应力GPa 密度kg/m3 允许转速没m/s
镁
0.35
1800
~340
铝AlMgZn
钢NiCoMo131510
0.64 3.0
2800 8100
方法 气体扩散法
高速离心法
分离 操作 操作压力
装料量
系数 温度/℃ /MPa g(U)/分离功.a
1.0043 70-100 1.1 40-50
0.0710.101
<0.101
100-200 0.15
电力消耗度 /kg( 分离功)
2500
100-400
喷嘴分离法 1.015 40
0.025
100
6600
原子激光分离法的原理是： 利用激光束对铀蒸汽的选择性激发，235U选择性电
离后再通过电场或磁场从中性分子中分离出来。
四、喷嘴分离法
? 喷嘴分离法的原理是：对于供料流，如果把分流劈置于 适当的位置，根据气体通过曲壁时产生的离心力差，较 重分子靠近壁面富集，较轻分子远离壁面富集。
几种铀浓缩方法的工艺参数比较
净化管线 铜质导热隔板 冷Freon 线， -80 ℃
气态 UF 6
精料风冷收料示意图
HF
0～4℃空气
UF6
贫料收料示意图
补压机 冷、热乙二醇
4～8℃喷淋水
贫料冷升器
3M3贫 料容器
气态卸料线
三、激光分离法
激光分离主要采用分子激光法和原子激光法两种 方法，我国目前采用原子激光法。
235U ? 3 photons? 235U ? ? e?
? 0.00714
349
天然铀中铀-235的质量丰度如按金属铀计算则为：
C
?
0 . 0072
0 .0072 ? (1 ? 0.0072 ) 238
?
0 .00711
235
可见，当两种同位素的摩尔质量相差不大时，以上三种不
同的丰度差别不大。（当然对轻元素差别会比较大）
对铀同位素来说，两种丰度的差异极小
?? ?? ? 1
???? ?1
分流比
?? P
F
或
?? A
G
分离功率与价值函数
伊朗核问题是目前敏感的问题，2年前，伊朗建 成并启动运行了由164台离心机组成的离心级联，国 际舆论哗然。
有人认为伊朗很快就可以得到足够生产一颗原子 弹的浓缩铀，也有专家认为伊朗的离心机每台分离功 率只有1公斤铀/年，现有的离心机要想造出原子弹至 少需要5年。
一、气体扩散法
? 其原理是基于两种不同分子量的气体混合物在热运动平 衡时，具有相同的平均功能和不同的运动速度
扩散法分离的级分离系数
? 一个扩散级的分离效果通常用级分离系数来表示。 ? 级分离系数的定义为：产品中所需同位素的相对浓度与
贫料中该同位素相对浓度的比值。
? 0 ? m2 m1 ? 352 349 ? 1.0043
激光法
大
少
大
化学交换法 1.0013 20 （湿法） 500-1000
600
工业应用的铀同位素分离方法比较：
项
目
单机分离系数
生产3.0%产品所需级数
单机最大分离功SWU/a (kg)
经济规模103kgSWU/a 单位耗电量(kWh/ kgSWU) 单位分离功成本($/kgSWU)
气体扩散 1.002 ～1200
C? C mol
C mol
?
(1 ?
C mol
)
M2 M1
对铀同位素分离来说，质量丰度除了可以用UF6来计算外， 还可以按金属铀来计算，即表示铀-235在金属铀中的含量。
如：天然铀的235UF6的摩尔丰度Cmol为0.0072，按UF6计算
的质量丰度为：
C?
0 .0072 0.0072 ? (1 ? 0.0072 ) 352
第二部分 铀浓缩的主要方法介绍
清华大学工程物理系 周明胜
2010年8月
对浓缩铀的需求情况
? 核纯级天然铀，仍是U-238，U-235，U-234的混合物 ? 其中易裂变核素U-235仅占总量的0.7l2％，天然铀中U-
234的含量仅占0.008％， ? 轻水堆、压水堆需使用低浓铀作燃料，其U-235富集度一
我们知道，在一颗原子弹至少需要20Kg的235U丰 度约为90％的金属铀，如何将离心机的分离能力和最 终的产品的联系起来呢？
分离功率与价值函数的物理意义和表达式
首先从价值函数与分离功率的概念出发，求出普遍表达式 设：V是与丰度C相关的一个特征函数。
分离机器的作用是使气体的V增加，可理解为，分离机器做了“功 ”，使气体的 “价值”增加。
挡板 中心供料点
转子 外套筒 贫取料器 电机 下轴承
工厂对离心机的要求
稳定性好 可靠性高 抗干扰能力强 寿命长 一致性好 分离能力大 经济性好
运行参数应有良好的稳定性 寿命期内失效率低 能够抵御一定裂度的地震 寿命当然越长越好 机器台差应尽可能小 单机分离能力应尽量大 机器造价应尽量低
离心机的最大理论分离功率
2.8
2.8
4.6 8 8.1 1.9 1.6 1.3 /
最高线速度V m/s 425
470
440 455 550～600 600 950 1100 690
备注 C3机用
NC机用
FL机用
关于提高单机的分离效率
转子内部流场的分布 ? 中心供料点的位置 ? 挡板的位置及其开孔的位置形状及大小 ? 精、贫取料器的半径尺寸及头部形状 ? 波纹管的形状 ? 转子端部温度 ? 转子侧壁温度分布 ? 供、精、贫料流量的控制 ? ……
两种不同形式的离心机
目前世界上投入商业应用的离心机分两种类型：
超临界型离心机
离心机转子运行于超临界转速下，在转子直径 相同且转速相同时增加转子长度从而增加单机分 离功(URENCO ，日本)，有非均匀转子和均匀转 子两种形式
单节亚临界型离心机
单机分离功较小，转子运行于亚临界转速，在 相同占地面积下，离心机在垂直方向多层安装 (俄 罗斯)
丰度比 (相对丰度)
R = C/(1-C)
分离系数和浓缩系数 分离系数 （重馏分分离系数、轻馏分分离系数、全分离系数）
q? CP /(1? CP ) Cw /(1? CW )
? ? CP /(1?CP ) CF /(1?CF )
? ? CF /(1? CF ) Cw /(1? CW )
浓缩系数 （重馏分浓缩系数、轻馏分浓缩系数）
般为2~5％，核潜艇需要U-235富集度为20％，而快堆用铀 作燃料时，则需将U-235富集度提高到25％左右 ? 至于高中子通量的材料试验堆则需使用U-235富集度大于 90％的高浓铀作燃料
浓缩铀技术的发展
浓缩铀技术的发展经历了电磁法、喷嘴法、 化学交换法、气体扩散法、气体离心法、激光法 等多个阶段。但目前具有商用价值的仅有气体扩 散法和气体离心法，激光法具有潜在的竞争力， 但具备商用还需时日。
~370 ~540
几种离心机转子用材料的基本情况
材料
LC4铝合金 7A60超
高强铝合金 钛合金
高强度钢 马氏体时钢 玻纤/树脂 碳纤维/树脂 尼龙/树脂 玻纤/树脂/7A60
抗拉强度σb MPa 500
≥628
900 1700 2500～3000 700 1600 1500 ≥1500
密度ρ g/cm3
(1 ? ? ) GV ( C ? )
GC
以δU 表示经过一个分离级单位时间价值的增
加，也称价值增率，则有：
(1-θ)G ， C-
超临界离心机
美国的离心机
多层安装的亚离心机(俄式)
浓缩铀离心级联
浓缩铀级联从形式上可分为两种：
欧式单层架刚性级联 俄式多层架柔性级联
两种不同形式的离心级联：
单层架 ( 西欧型 ) 1、 级联每级的机器数按理想级联流量要求布置 2、 单机的贫料和供料管道上装有声速流量孔板
3、 级联的精、贫料丰度不可调节 4、 不同丰度的产品需要用某几种可生产丰度的 产品配制 5、 整个工厂由多个并联的小级联组成。可同时 生产几种丰度的产品
因此，可以称V为价值函数，它表达了丰度为C时单位质量物质的价 值是只和丰度C有关而和机器的参数无关的一个量，可写为 V(C)。
对右图所示分离级，进入流量为G，丰度为 C，价值量为 GV(C) 。
经过分离，流出轻馏分流量为 θG，丰度为
C+ ，价值量 θG V(C+ )，流出重馏分流量为（1-
θ）G，丰度为C- ，价值量为:
? 尽管用气体扩散法分离铀同位素存在上述问题，但因其具 有工艺过程比较简单、设备运行稳定可靠、容易在工程上 实现等优点，所以这种铀的浓缩方法为各国所普遍采用．
二、离心机浓缩铀
目前工业用浓缩铀离心机
以工作频率分
超临界离心机
亚临界离心机
均匀转子 多节转子
以转子材料分
金属材料离心机 金属内衬复合材料离心机
5、在某一时间内只能生产一种丰度的产品
多层架级联
W,CW
级联层架图
F1,CF
F2,CF F,CF
P,CP
W,CW
等效级联图
P,CP
F,CF
W,CW
F1,CF
W,CW
P,CP
F2,CF
离心法浓缩铀工厂的运行
?选用最优化的级联运行结构和参数
?工艺参数（级联内的压力、流量等） ?辅助工艺参数（冷却水温度流量、厂房温度等）
Cmol Cm(按U计算 ) Cm(按 UF 6计算 )
天然铀同位素的丰度：
天然丰度（ %） 0.0072 0.00711 0.00714
原子弹用（ %） 0.90 0.899 0.899
同位素 丰度（ %）
234U 0.0064
235U 0.72
238U 99.239
一般情况下，可忽略234U，认为是双组分。 用C表示235U 的丰度，1-C表示238U的丰度 但是，对于堆后料237U、239U（半衰期短）、234U ，就要考虑234U的影响
? U m ax
? ? ? D ?? ? M
2
? 2 RT
?? 2 V 4 L ?
D － 扩散系数
? － 气体密度
? m － 同位素质量差
R － 气体常数
T － 温度 K
L － 长度（挡板间的分离室长度）
V － 离心机内表面圆周速度
提高离心机单机分离功率的途径
? U m ax
? ? ? D ?? ? M
全复合材料离心机
离心法工业化生产浓缩铀的国家及生产能力
国家
生产能力 (103kgSWU/a)
Urenco(德、英、荷 ) 日本
俄罗斯 中国
巴基斯坦
4000 800 20000 1000 ？
离心法约占世界浓缩铀生产能力的 50%
离心机示意图
供料
精料 贫料
转子
外套筒 电机
供料 贫料 精料
磁轴承和阻尼装置 精取料器
实际的分离系数远低于理论值，具体数值决定于设备结构、膜的特 性及其它工艺条件。由于单级的分离效果不大，为了得到5％的浓缩铀， 便需把近千个扩散级串联起来；如要生产高浓铀便需串联数千个扩散级.
? 用气体扩散法分离铀同位素，为使工艺气体通过扩散膜， 必须在级间不断地对它进行重新压缩，因此气体扩散厂要 消耗大量的电能。一座生产能力为17000吨分离功单位/a的 扩散厂，需要消耗的总电功率约为600万kW。压缩气体所用 的功最后全部变成废热。因此在选择扩散厂厂址时，必须 考虑大量的冷却水消耗。
?维护工厂的正常、连续运行 (五大连续）
?连续的供取料 ?连续的供电 ?连续的冷却水 ?连续保持级联的密封状态 ?连续的压缩空气供应
?采用先进设备，降低运行成本
离心工厂工艺流程示意图
天然UF6
精料压缩机
UF6
压热罐
减压
级联
贫料压缩机
-20℃盐水
冷凝升华器示意图
电磁气动阀
气态 UF6 卸料线 热Freon 线， 80℃
单层架级联
F,CF
理想级联的形状
W,CW
P,CP
多层架级联
1、级联的连接方式类似于扩散级联，整个工厂由一 个大级联组成
2、由于机组大，每级所布置的机器数不可能非常接 近理想级联的流量分布
3、每一级的贫料压力都可以调节（亦即分离系数和 分流比都可调节）
4、级联以多层架形式构成，可以根据所需生产丰度， 调整级联参数不需要配料。
高速离心 1.2 ～14
3300
150
5000 2500 135
1000 100 105
五、基本概念
（一）同位素丰度
? 摩尔丰度
Cmol
?
n1 n1 ? n2
利用： n 1 ?
?1
M1
? 质量丰度
C ? ?1 ?1 ? ?2
n2 ?
?2
M2
其中：M1、M2分别是第一、二种同位素的摩尔质量
可以推导出两种丰度之间的关系式：
2
? 2 RT
?? 2 V 4 L ?
增加离心机转子长度 提高离心机圆周速度 降低温度 提高效率
转子长径比、临界问题 材料比强度问题 冷凝问题 转子内部结构、流场分布问题
关于临界频率
工作频率高于转子固有频 率的离心机称为超临界离 心机
工作频率低于转子固有频 率的离心机称为亚临界离 心机
通过加波纹管可以降低转 子的固有频率。