Unsteady State Performance and Stabilization Time in Square Cascades for Stable Krypton Isotope Separation

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 73

فایل این مقاله در 11 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_CPD-5-2_011

تاریخ نمایه سازی: 17 مهر 1405

چکیده مقاله:

The inherently low single stage separation factor of stable krypton isotopes makes their enrichment through multistage cascades a challenging task, requiring precise optimization of cascade parameters and a thorough understanding of transient behavior. In this work, we numerically investigate the unsteady state performance of a square cascade for krypton isotope separation, using a multicomponent mass balance model discretized by the Crank–Nicolson scheme and solved iteratively via a q method. The study focuses on how two key design variables—the cascade cut (θ) and the unit separation factor (α)—affect the stabilization time of individual isotopes and of the entire system. Simulations are conducted for θ = ۰.۱۴۲ (targeting light isotopes in the product) and θ = ۰.۸۲۷ (targeting heavy isotopes in the waste), at α = ۱.۲ and ۱.۴. Results reveal that the isotope governing the overall transient response is not fixed: at low cut, intermediate isotope Kr ۸۲ controls the stabilization (≈۱۸۴ min), whereas at high cut, the heaviest isotope Kr ۸۶ becomes the rate limiting component (≈۱۵۰–۸۸۴ min depending on α). Increasing α from ۱.۲ to ۱.۴ substantially prolongs the global steady state attainment—from ~۱۹۰ to ~۴۸۱ min at θ = ۰.۱۴۲, and from ~۱۵۶ to ~۹۴۱ min at θ = ۰.۸۲۷—due to sharper concentration gradients and stronger interstage coupling. These findings demonstrate that steady state analysis alone is insufficient for cascade design; transient simulation is essential to correctly identify the bottleneck isotope and to optimize start up strategies.

نویسندگان

Mohamad Mahdi Shadman

Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran.

Fatemeh Mansourzadeh

Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran.

Valiyollah Ghazanfari

Reactor and Nuclear Safety Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Isfahan, Iran.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :