El liderazgo mundial de Rusia en la fabricación de uranio enriquecido barato para las centrales nucleares se basa en las tecnologías que empezaron a desarrollarse a mediados del siglo XX. La tecnología de enriquecimiento de uranio en centrífugas de gas que se aplica hoy en día consume unas 50 veces menos energía que el método de difusión gaseosa utilizado anteriormente.
El coste del uranio ruso utilizado como combustible es varias veces menor que al de EEUU. Sin embargo, para mantener ese lugar en el mercado es necesario modernizar constantemente las tecnologías, destacaron los científicos.
La tecnología de enriquecimiento de uranio en centrífugas de gas está basada en la separación de isótopos en campos centrífugos intensos. Es importante determinar cómo depende la capacidad de separación de los parámetros de la centrífuga y del gas usado. Es decir, los especialistas deben entender cómo cambiará la eficacia de la separación de un compuesto de isótopos en caso de que se modifiquen los parámetros de la centrífuga: la velocidad, la longitud y el diámetro del rotor.
El equipo de investigadores de la cátedra de Física Molecular de la Universidad MEPhI dedujo la fórmula que describe la capacidad de separación de centrífugas optimizadas según varios parámetros. Se trata de un modelo simplificado: la centrífuga de corriente directa, la cual se caracteriza por un flujo simple de gas (el gas entra por un lado y sale por el otro).
Hasta el momento, los científicos solo disponían de la información experimental publicada en relación con las centrífugas de contracorriente fabricadas en Rusia cuya longitud es de unos 0,5 m. No lograban encontrar una fundamentación teórica de los resultados de experimentos conocidos. Más aún, los resultados contradecían las consideraciones teóricas.
La fórmula deducida para la centrífuga de corriente directa de cualquier longitud y cualquier compuesto binario ayuda a los especialistas a entender las medidas a emprender para que las máquinas sean máximamente eficaces, explicó el profesor de la cátedra de Física Molecular de la MEPhI, Serguéi Bogoválov.
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Según el científico, la fórmula deducida es aplicable para eliminar las impurezas del gas natural en los campos centrífugos capaces de procesar grandes volúmenes de gas. Los resultados de este trabajo fueron publicados en la revista científica Nuclear Engineering and Technology.
"Hemos entendido por qué la capacidad de separación crece a una velocidad elevada al cuadrado en vez de una a la cuarta potencia, lo que se deduce de unas simples consideraciones. La fórmula nos muestra cómo se puede modificar la construcción para cambiar esta dependencia", precisó Bogoválov.
El experto destacó que la fórmula obtenida corresponde con los datos experimentales publicados en relación con las centrífugas de contracorriente, con una mayor exactitud.
"Y esto es lo más sorprendente, porque los modos de flujo de gas en las centrífugas de corriente directa y las de contracorriente son totalmente diferentes. Ahora se está investigando por qué la fórmula deducida se corresponde con el experimento. Además, todavía no estamos seguros de que esta fórmula sea universal. Esta cuestión se está estudiando también", concluyó el profesor de Física Molecular.
