
【化】 separation work; separation workSW
分離功(Separation Work)是核物理學與化學工程領域中的專業術語,指從系統内分離特定組分所需消耗的能量或功。其概念在不同學科中存在差異化應用:
核物理學中的分離功
在核反應中,分離功指将核子(如質子或中子)從原子核中分離所需的最小能量,稱為“核子分離能”(Nucleon Separation Energy)。例如,中子分離能($S_n$)的計算公式為:
$$ S_n = [M(Z, A-1) + m_n - M(Z, A)]c $$
其中$M(Z, A)$為原子核質量,$m_n$為中子質量,$c$為光速。該定義參考自核物理學經典教材《Introductory Nuclear Physics》(Krane, 1988)。
化學工程中的分離功
在化工過程中,分離功指通過蒸餾、萃取、膜分離等技術将混合物分離為純組分時所需的能量輸入,通常與熱力學效率相關。例如,精餾塔的理論塔闆數計算即涉及分離功的量化分析(《Perry's Chemical Engineers' Handbook》, 8th Edition)。
環境科學中的延伸應用
在放射性廢物處理領域,分離功被用于評估同位素分離技術的能耗效率,例如鈾濃縮過程中的氣體擴散法與離心機法的能耗對比(IAEA技術報告系列)。
分離功是物理學和核工業中的專業術語,其含義根據應用領域有所不同:
分離功指将物體從原位置分離或擡升時克服作用力所做的功。例如,将書從桌面擡到書架時,克服重力所做的功即為分離功。其核心要素包括作用力、位移方向的一緻性,以及能量轉化的過程。
在濃縮鈾等核材料分離領域,分離功是衡量分離單元(如級聯設備)分離能力的量化指标,計算公式為: $$ Delta U = PV(C_p) + WV(C_w) - FV(C_F) $$ 其中,$F,P,W$分别代表供料、精料和貧料的流量,$C$為同位素豐度,$V(C)$為單位質量同位素的價值函數。分離功單位常采用UTS(Unité de Travail de Séparation)或tswu(噸分離功單位),例如某設施的年産能可能表示為5000萬UTS。
主要應用于核燃料循環過程,包括鈾濃縮、同位素分離等環節。例如在鈾-235富集過程中,需通過多級離心機逐步提高豐度,每一步的分離效率通過分離功量化。
普通功定義為力與位移的标量積($W=F cdot s cdot cosθ$),而分離功更強調系統性的分離能力評估,尤其在核工業中具有特定工程意義。
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