Scoop optimal shape in a gas ultracentrifuge

Sommario

Lo scopo del presente studio è quello di individuare la forma che minimizza il momento resistente degli «scoops» di estrazione nelle ultracentrifughe per separazione isotopica dell'esafluoruro di uranio. La riduzione locale della velocità del fluido è calcolata considerando l'equilibrio tra le forze di trascinamento e quelle frenanti agenti sul fluido. La ricerca del minimo è risolta come un tipico problema variazionale. Sono stati esaminati alcuni esempi di ottimizzazione per diversi numeri di Mach; i risultati numerici sono stati confrontati con quelli relativi a «scoops» communemente adottati.

Summary

The aim of the present study is to design the shape of the UF ₆ extraction scoop for the ultracentrifuges so as to minimize the restraining moment. The local reduction of the fluid velocity is evaluated by considering the equilibrium between the accelerating and restraining forces acting on the fluid. By defining the function to be minimized and the links to be considered for the variables of the problem, the minimum is obtained by means of a typical variational problem. Some optimization examples, at various Mach numbers, and some comparisons with non optimal shape scoops are then shown.