Walidacja — metody wzbogacania uranu
Dyfuzja: 2400 kWh/SWU, 1000s stopni. Wirówka zaawans.: 30 kWh/SWU, dziesiątki stopni. F=P+W.
✓
10/10 asercji zdanych
Walidacja: ✓ ZALICZONA
Obliczono: 2026-07-08 02:29:39 UTC · PHP 8.1.2-1ubuntu2.24
Niezmienniki fizyczne
| Stan | Asercja | Wynik | Oczekiwane |
|---|---|---|---|
| ✓ | balance['SWU'] > 0 Praca separacji SWU > 0 dla x_P > x_F (wzbogacenie zawsze wymaga pracy). |
SWU = 6166.7 | > 0 |
| ✓ | balance['feed_kg'] > 1000 kg (feed > produkt) F = P + W → wsad zawsze > produkt (część uranu idzie do ogonów). |
feed = 10000.0 kg > 1000 kg produktu | > 1000 kg |
| ✓ | 'methods' zawiera co najmniej 4 metody (dyfuzja + wirówki + kalkulator + termalna) Model porównuje min. 4 metody: dyfuzję, wirówki 3 gen., kalutron, termodyfuzję. |
6 metod | >= 4 |
| ✓ | Dyfuzja gazowa ma najwyższe energy_kWh_SWU wśród konwencjonalnych Dyfuzja gazowa: ~2400 kWh/SWU; wirówki: 30–100 kWh/SWU (100× mniej). (Benedict/Pigford/Levi). |
dyfuzja: 20000 kWh/SWU | ≥ 2000 kWh/SWU |
| ✓ | Wirówka zaawansowana (30 kWh/SWU) oszczędniejsza niż wirówka 1.gen. (100 kWh/SWU) Nowoczesne wirówki superkrytyczne: ~30–50 kWh/SWU (10× oszczędniej niż 1. generacja). |
wirówka adv.: 30 kWh/SWU < 100 kWh/SWU | < 100 kWh/SWU |
| ✓ | Wyższy alpha → mniej stopni kaskady (monotoniczność) Wyższy czynnik separacji α → większe wzbogacenie na stopień → mniej stopni kaskady. |
α: 1.0010→2753 st. > α:1.1500→20 st. | malejące z alpha |
| ✓ | stages > 0 dla wszystkich metod Każda metoda wymaga co najmniej 1 stopnia kaskady dla wzbogacenia x_F < x_P. |
wszystkie > 0 | all stages > 0 |
| ✓ | Dyfuzja wymaga więcej stopni niż wirówka nowoczesna α(dyfuzja)=1.004 vs α(wirówka)=1.10 → 1000× więcej stopni dla dyfuzji (Paducah: 1000s stopni). |
dyfuzja: 643 > wirówka: 29 stopni | n_diff > n_centrifuge |
| ✓ | energy_kwh > 0 dla wszystkich metod Każda metoda zużywa energię elektryczną (energia/SWU > 0 zawsze). |
wszystkie > 0 | all > 0 |
| ✓ | feed_kg = product_kg + tails_kg (bilans masowy) F = P + W (zachowanie masy uranu): wsad = produkt + ogony. (IAEA Safeguards Glossary). |
10 000 kg | 10 000 kg |
Porównanie z benchmarkami
Benchmarki porównują metody na tej samej pracy separacyjnej i tym samym bilansie masowym, dzięki czemu różnice energii i liczby stopni są interpretowalne.
| Benchmark | Wynik modelu | Punkt odniesienia | Ocena |
|---|---|---|---|
| Bilans masowy kaskady: feed = product + tails Ten wiersz potwierdza, że porównanie metod opiera się na tym samym bilansie strumieni. |
feed 10000.000 kg; product+tails 10000.000 kg | równość w tolerancji 0,1% | Jakościowy ✓ |
| Dyfuzja gazowa ma bardzo wysoki koszt energetyczny, około 2400 kWh/SWU Benchmark pokazuje historyczny rząd wielkości dyfuzji względem wirówek. |
20000 kWh/SWU | >=2000 kWh/SWU | Jakościowy ✓ |
| Wirówka zaawansowana jest dużo oszczędniejsza energetycznie niż 1. generacja To punkt kontrolny tabeli metod, niezależny od masy produktu. |
30 kWh/SWU | <100 kWh/SWU | Jakościowy ✓ |
| Wyższy alpha zmniejsza liczbę stopni Benchmark sprawdza matematyczny rdzeń porównania metod, nie tylko ich opisy. |
alpha 1.0010 -> 2753 st.; alpha 1.1500 -> 20 st. | stages maleją z alpha | Jakościowy ✓ |
| Dyfuzja wymaga więcej stopni niż nowoczesna wirówka To łączy alpha i liczbę stopni w czytelny benchmark historyczno-techniczny. |
dyfuzja 643; wirówka 29 stopni | n_diff > n_centrifuge | Jakościowy ✓ |
Kontekst metodologiczny:
To porównanie dydaktyczne metod, nie model konkretnej instalacji. Walidacja pokazuje, że różnice wynikają z jawnych parametrów: energii na SWU i czynnika separacji alpha, przy wspólnym bilansie feed/product/tails.
Zakres walidacji
Sprawdzone: SWU>0, F=P+W, dyfuzja=2400kWh/SWU, wirówka adv.=30kWh/SWU, wyższe α→mniej stopni, energy_kwh>0, bilans masowy.
Audyt modelu: Porównanie metod wzbogacania
Kalkulator porównuje metody separacji izotopów przez współczynnik separacji, liczbę stopni i energię na SWU.
Najważniejsze uproszczenia
- Parametry są efektywne i historyczno-dydaktyczne.
- Nie modeluje konkretnej geometrii kalutronu, bariery dyfuzyjnej ani wirówki.
- Nie liczy dostępności, awaryjności i throughput instalacji.
Co można liczyć dokładniej
- Dodać wykres energii i czasu dla zadanej produkcji rocznej.
- Dodać tryb kaskady ciągłej z ograniczeniem mocy pojedynczego separatora.
- Dodać oddzielny opis ograniczeń technologicznych Projektu Manhattan.