Físicos russos descobrem método para melhorar eficiência de centrífugas

Pesquisadores russos obtiveram uma fórmula que ajudará aperfeiçoar as tecnologias de enriquecimento de urânio.

Pela primeira vez na história, pesquisadores da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear MEPhI obtiveram uma fórmula que descreve a capacidade de separação de uma centrífuga de fluxo direto para mistura binária, o que vai aumentar a eficiência dos dispositivos criados, soube a RIA Novosti na assessoria de imprensa da universidade.


A liderança da Rússia na produção mundial de urânio enriquecido barato para usinas atômicas se baseia em tecnologias cujo desenvolvimento começou ainda em meados do século XX. O método moderno de centrifugação de gás para enriquecimento de urânio requer 50 vezes menos energia do que o método de difusão de gás.

No momento, o combustível de urânio russo é várias vezes mais barato do que o americano. Porém, para preservar as posições de liderança, é preciso aperfeiçoar constantemente as tecnologias, notam os cientistas. O método de centrifugação de gás para enriquecimento de urânio é baseado na separação de isótopos de urânio em campos centrífugos fortes. 

A tarefa dos cientistas é definir em que medida a capacidade ideal de separação depende dos parâmetros da centrífuga e do gás usado nela. Em outras palavras, os especialistas precisam entender de que forma a eficiência da separação da mistura de isótopos depende dos parâmetros da centrífuga (velocidade do rotor, comprimento, diâmetro, etc.). Os pesquisadores do departamento de Física Experimental da MEPhI criaram uma fórmula que descreve a capacidade ideal de separação de uma centrífuga de acordo com vários parâmetros. Se trata de um modelo simplificado – uma centrífuga de fluxo simples de gás (o gás entra por um lado e sai pelo outro). 

Até agora, os cientistas só possuíam a informação experimental publicada sobre centrífugas russas de fluxo contrário de cerca de 0,5 m de comprimento. Não se podia achar uma justificação teórica para os resultados dos experimentos conhecidos. Mais do que isso, esses resultados contradiziam as considerações teóricas.

A recém-criada fórmula para centrífuga de fluxo direto simples, sem limitações de comprimento, ajuda os especialistas a compreenderem que medidas devem ser tomadas para que os dispositivos criados sejam o mais eficientes possível, conta o professor do Departamento de Física Molecular da MEPhI, Serguei Bogovalov.

Segundo ele, a fórmula pode ser aplicada para limpar o gás natural de aditivos em campos centrífugos que operam com grandes volumes de gás. Os resultados do trabalho foram publicados na revista Nuclear Engineering and Technology.  “Finalmente entendemos por que razão a capacidade de separação cresce como velocidade ao quadrado, e não elevada à quarta potência, o que advém de considerações simples. A fórmula nos diz como a construção pode ser alterada para mudar esta correlação”, disse ele à RIA Novosti. 

O cientista notou que a equação final coincide, com precisão até ao coeficiente numérico, com os dados experimentais sobre centrífugas de fluxo contrário já publicados. “E isso é o mais interessante, porque o caráter do fluxo de gás difere essencialmente em centrífugas de fluxo direto e contrário. Agora a gente está procurando saber por que razão a fórmula obtida se combina tão bem com o experimento. Aliás, ainda não estamos certos se esta fórmula é universal mesmo, também estamos trabalhando para resolver este assunto”, disse Serguei Bogovalov.

Sputnik