Diskussion:Gaszentrifuge

Ich kann mich ja irren, aber die Abbildung "Schnitt durch eine Gaszentrifuge" sieht eher nach einem Schnitt durch eine sog. Trenndüse aus. --87.162.159.184 13:22, 24. Sep. 2007 (CEST)

Ja, das stimmt. Habe sie entfernt. 192.77.115.33 10:41, 12. Dez. 2007 (CET)

Tja, eine "EvaK" hat das Bild leider wieder eingefügt. Sie scheint die Thematik gut zu kennen... :-) 192.77.115.33 13:23, 12. Dez. 2007 (CET)

Es wäre noch interessant wie hoch die Umdrehungszahlen und auftretenden G-Kräfte sind. Smaug100 21:09, 25. Feb. 2008 (CET)

Ist ggf. noch eine Erwähnung von Gernot Zippe relevant? Im Englischen heißen die heutigen Uranzentrifugen "Zippe-type centrifuge", https://en.wikipedia.org/wiki/Zippe-type_centrifuge , der Mann hat auch einen dt. Wiki-Artikel... --88.75.76.12 10:21, 30. Jul. 2013 (CEST)

Formel zum Druckverhalten

Wäre schön wenn hier jemand noch eine Formel hinterlegen könnte, welche das Druckverhalten des Gases in der Zentrifuge beschreibt. So im Stil, wie auch für die Fliekraft Zentripetalkraft. Als Gegeben: - Stoff (Spezifisches Gewicht oder Molgewicht o.Ä.) - Ausgangsdruck (Druck an der Drehachse) - Temperatur - Drehzahl - Radius

Gesucht: - Druck am Radius

Ich kann's leider nicht. --Grikalmis 12:55, 1. Apr. 2008 (CEST)

Mit $p={\frac {k*T*n}{V}}=1/c*\rho$ (ideales Gas, $c={\frac {m_{M}}{k*T}}$, durchschnittliches Molekülgewicht $m_{M}$)

kann man eine Differentialgleichung für den Druck aufstellen. Unter der Voraussetzung, dass das Stoffgemisch überall gleich ist (was zumindest beim Uranhexafluorid in guter Näherung erfüllt ist) und mit der Winkelgeschwindigkeit $\omega$:

${\frac {\delta _{p}}{\delta _{r}}}=\omega ^{2}*r*delta_{m}/(A*\delta _{r})=\omega ^{2}*r*\rho =\omega ^{2}*r*p*c$ und als Grenzübergang ${\frac {dp}{dr}}=\omega ^{2}*c*r*p$

Separation der Variablen liefert

$dp/p=\omega ^{2}*c*r*dr$ und damit $ln\,(p)=\omega ^{2}*c/2r^{2}+const$ und mit ($r=0$ => $p=p_{0}$) und nach Einsetzung von c dann

$ln\,(p/p_{0})={\frac {\omega ^{2}*m_{M}}{2*k*T}}r^{2}$ oder $p=p_{0}*e^{\frac {\omega ^{2}*m_{M}*r^{2}}{2*k*T}}$

Mit $\omega =f*2*pi$ kann man es auch in eine Drehzahl umrechnen.

Ist hier nur eine Skizze und nicht schön formatiert. Wenn jemand mag, kann er das ja in schönerer Form in den Artikel einbauen. Ich bezweifle etwas, dass es hier relevant ist.

Der Exponent in der hinteren Formel vergleicht die kinetische Energie eines am Rand mitfliegenden Teilchens ($\omega ^{2}*r^{2}*m_{M}/2$) mit seiner thermischen Energie ($k*T*3/2$). Bei einem Molekülgewicht von 350u für Uranhexafluorid entspricht k*T einer Geschwindigkeit von ~85m/s. Bei dem, was Gaszentrifugen erreichen (~500m/s), ist der Druck innen also um einen Faktor von ca. e^6 bzw. ~400 geringer als außen. --mfb 17:22, 10. Jul. 2010 (CEST)

Genaueres?

Leider ist die Beschreibung im Gegensatz zur Beschreibung anderer technischer Geräte meiner Meinung nach etwas oberflächlich. Sehr interessant wäre z.B. welche Anwendungsbereiche es außer der Urananreicherung noch dafür gibt. Daß es welche gibt, wird ja am Anfang des Artikels schon angedeutet.

Sehr interessant wären auch Details wie der Antrieb. Heutzutage werden die wohl mit hochdrehenden bürstenlosen Elektromotoren angetrieben, aber damals? Vielleicht mit einer Gasturbine? Da würden mich mal Fakten sehr interessieren. Wie hat sich das mit den verschiedenen Generationen (G1, G2,...heute) entwickelt?

Auch wäre Interessant, welche Art von Dichtungen bei diesen hohen Drehzahlen benutzt werden, und wie sich schon kleine Drehzahlabweichungen auswirken.

Wie genau werden die Kaskadiert, und wie wird der Druck innerhalb der Kaskade gesteuert. Sicher gibt es da schon fertige Steuerungsanlagen, aber eine kleine Erklärung wäre schon angebracht.

Oder unterliegt das ganze einer Geheimhaltung? Wenn ja, wäre auch ein Hinweis darauf angebracht. Aber so geheim kann es nicht sein, denn im Deutschen Museum ist ein (älteres) Modell davon öffentlich ausgestellt.

Ansonsten sehr schöner Artikel, danke. (nicht signierter Beitrag von 78.54.151.220 (Diskussion) 11:00, 22. Mär. 2014 (CET))

So geheim ist das jetzt auch wieder nicht. Eine einzelne Gaszentrifuge hat nur einen geringen Anreicherungsgrad und auch der Durchsatz ist sehr gering. Die Zentrifugen sind in sogenannten Straßen kaskadiert wobei jede zusätzliche Kaskadierungsstufe den Anreicherungsgrad erhöht und jede zusätzliche Straße den Durchsatz. Die Lagerung einer GZ erfolgt radial magnetisch, axilar standen die Rotoren früher auf eine Nadel, heute werden sie elektromagnetisch in Schwebe gehalten. Die Abdichtung erfolgt über Labyrintlager. Die Drehzahlen liegen zwischen 60.000 und 75.000 Umdrehungen pro Minute - abhängig von der Festigkeit der Zylinder. Drehzahlschwankungen kennen GZ eigentlich so gut wie nicht - das Verfahren ist auch nicht sonderlich empfindlich. Empfindlich sind die GZ in Bezug auf Überdrehzahl, was man bei Stuxnet ausgenutzt hat. Der Antrieb erfolgt nicht über einen dedizierten Elektromotor - der untere Teil des Zylinders stellt den Rotor des Elektroantriebes dar, die Spulen sitzen im Stator - Bürsten gab es da noch nie. Vom grundsätzlichen Aufbau ist eine GZ keine "rocketscience" - nur um einen brauchbaren Wirkungsgrad zu erhalten, muss man an die Grenzen der Materialfestigkeit gehen. Die Drehzahlen an sich sind nicht der Brüller (zum Vergleich: PKW-Turbolader bis 130.000 rpm, Zahnarztbohrer im Leerlauf bis 400.000 rpm) - aber in der Größe ist das schon eine Hausnummer (Umfangsgeschwindigkeiten im Zylinder bis 700 m/s). 2003:CB:A734:8D01:A1DA:58F0:BD77:601A 23:53, 30. Aug. 2019 (CEST)

Meiner Meinung müssten Gaszentrifugen Kardanisch gelagert sein um unabhängig von Erdrotation und Erdschwingungen sein. Die Materialbeschaffenheit ist nicht bekannt geht jedoch an die Belastungsgrenze Standardgemäßer Materialen. Durch moderne Werkstoffe wie z.B Graphen könnten höhere Durchmesser und oder höhere Drehzahlen möglich sein um die Anreicherung schneller durchzuführen. Bei oben angegebener Umfangsgeschwindigkeit im Zylinder von 700 m/s wäre interesant welche Schallgeschwindigkeit in dem Gas herrscht und ob die Druckwelle der Schallgeschwindigkeit an einem bestimmten Abstand von der Mittelachse in einem besonderen Verhältnis zum Verhältnis der unterschiedlichen Isotope ausgenutzt werden kann.--Smartoch (Diskussion) 00:33, 9. Mär. 2022 (CET)