混合澄清槽中硝酸传质对分散相存留分数的影响

混合澄清槽是一种重要的液-液萃取设备,分散相存留分数是混合澄清槽混合室中的一个重要水力学参数。传质条件下分散相存留分数的变化情况是一个重要的研究方向。针对2套不同尺寸的混合澄清槽开展了水力学和硝酸传质实验。获得了水力学条件下泵轮转速、两相流比、料液停留时间对于分散相存留分数影响的实验结果。在传质条件下,发现2套混合澄清槽的级效率均>90%。该研究条件下传质通量集中在10-5~10-4数量级,在该数量级上传质通量很难对水力学性能产生影响,上述计算结果解释了传质条件下分散相存留分数未出现明显变化的根本原因。

面向乏燃料干法后处理的减压蒸馏回收高纯金属研究进展

在乏燃料干法后处理中,通常使用减压蒸馏纯化阴极产物以及回收熔盐。本文围绕减压蒸馏在乏燃料干法后处理中的应用,系统地总结了该技术的总体进展,指出熔盐堆燃料处理过程中减压蒸馏技术将来需要重点解决的问题是高温、高放射性环境下的设备耐受性问题,与其他分离技术的结合,形成更加完善的熔盐堆燃料处理体系是将来的发展趋势。综述了当前熔盐系统的选择与优化、蒸馏设备与参数的优化方面的研究进展,指出减压蒸馏技术将来发展的重点是进一步优化熔盐系统,探究不同熔盐体系对于分离乏燃料中各种元素的适应性,并优化蒸馏设备的设计及参数,以提高分离效率和回收率。

HBTMPDTP对Pu(Ⅲ)的萃取行为研究

实验研究二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸(HBTMPDTP)对Pu(Ⅲ)的萃取行为。考察了搅拌时间、平衡水相pH、水相不同盐分、萃取剂浓度以及温度等因素对萃取平衡的影响。给出了萃取反应方程式,并计算获得了萃取平衡常数、萃取反应焓和熵。通过与文献中所报道的HBTMPDTP对Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)的萃取行为比较可知,HBTMPDTP萃取Pu3+、Am3+、Cm3+的能力依次为Pu3+>Am3+>Cm3+。

^(228)Ra-^(228)Ac发生器的制备

研究了以钍为原料制备228Ra-228Ac发生器的方法。在2 mol/L HNO3的Th(NO3)4溶液中,先用50%TBP/CCl4萃取剂,通过两次错流萃取,除去约75%的钍,再用30%TRPO/煤油两次萃取,钍的去污因子大于105,在这个过程中,Ra的回收率大于99%。用自制的-αMnO2研究了酸性条件下MnO2对水溶液中Ra和钍系核素的静态吸附及对Ra,Ac的动态吸附。研究结果表明,在室温下,二氧化锰对Ra,Ac的吸附分配系数Kd随酸度的升高而下降,除Pb外,对钍及钍系其它核素不吸附。选择在0.2 mol/L HNO3介质中吸附时,Ra-Ac的分离效果最好,分离因子接近104。用0.2 mol/L HNO3解吸吸附柱上Ra衰变的Ac可得到很纯的228Ac溶液。给出了制备228Ra2-28Ac发生器的工艺流程。

利用CFD模拟辅助设计泵轮式扁平混合澄清槽防漩涡结构研究

泵轮式扁平混合澄清槽是一种专门用于核燃料后处理,保证核临界安全的萃取设备。为防止液体飞溅和溢出造成的放射性污染,研究了用计算流体力学(CFD)模拟辅助设计泵轮式扁平混合澄清槽防漩涡结构。首先确定了能实现漩涡形状模拟的模型和模拟方法;其次通过模拟无防漩涡、带孔平板防漩涡、带孔锥板防漩涡、带孔折页平板防漩涡4种不同结构的混合室内的流动和漩涡情况,分析了混合室内流场和压力分布情况,以及其内环流和混合机制;最后通过对比这4种不同结构混合室内纵截面上的气相存留分数分布情况,验证了带孔平板防漩涡结构的适用性。结果表明,带孔平板防漩涡结构既简单又有效,在覆盖工业运行范围的转速区间内可满足工业应用要求。

吹气管长度对脉冲萃取柱柱重瞬间压降信号测量的影响

本文从理论和实验两方面对吹气法测量中吹气管长度的影响问题进行系统研究,主要包括吹气管长度对柱重压力波动幅值测量的影响和对柱重压力波动的相位延迟作用两个方面。结果表明,在吹气管长度不大于17m时,柱重压力波动幅值的变化可忽略,而大于17m时,则有明显的衰减,需通过模型计算的衰减系数进行实际波动幅值的计算;吹气管长度对压力波动的相位有明显的延迟作用,延迟时间随吹气管长度的增大而增大,这个延迟作用在压差测量中如果吹气管长度不一致,会对测量结果有很大影响。理论计算的气体流速为吹气杯体积的估算提供了一个重要方法,计算表明,本实验中50mL的吹气杯可满足吹气法要求。本文的理论与实验结果为吹气法的设计应用提供了基础。

泵轮式混合澄清槽混合室单相流的CFD模拟

采用有限元软件Fluent对泵轮式混合澄清槽混合室内的单相流进行数值计算,以雷诺应力模型作为基本方程,模拟混合室内单相流动。通过分析混合室内单相流的速度矢量图、压力云图确定泵轮抽吸高度、泵轮循环流量等参数。结果表明:混合室泵轮区域及附近存在较大的流体循环,混合作用主要发生在泵轮及其下部的一个较小的范围内;泵轮中心区域和吸液管内的压力明显低于周围混合室压力,从而形成泵轮的抽吸作用;泵轮抽吸高度模拟结果略大于试验结果,经过矫正与试验结果吻合很好,证明了模拟结果的可靠性。

核燃料后处理厂泵轮式混合澄清槽的选型与设计

核燃料后处理厂中通常采用混合澄清槽作为铀纯化流程和溶剂循环流程的液-液萃取设备。与普通的机械搅拌混合澄清槽相比,泵轮式混合澄清槽具有设备紧凑、易于进行放大设计等优点,因此在国外核燃料后处理厂中广泛使用。文章简要介绍了KAPL型、KREBS型、PowerGas型以及法国后处理厂使用的泵轮式混合澄清槽;通过比较几种混合澄清槽的优缺点,分析适用于我国核燃料后处理厂的泵轮式混合澄清槽的结构形式,并对泵轮式混合澄清槽进行简略设计。

泵轮式混合澄清槽泵轮抽吸高度的变化规律试验研究

针对混合澄清室体积分别为4.9、9.8、19.8L的泵轮式混合澄清槽,采用单相流考察泵轮的抽吸高度。结果表明:泵轮抽吸高度随泵轮转速提高而提高,随泵轮与混合室底间距增大而下降,受料液流量和泵轮叶片后弯角度影响较小。作为混合澄清槽放大规律的一部分,给出了预测泵轮抽吸高度的经验关联式。

气容和气阻对脉冲萃取柱柱重瞬间压降信号测量的影响

本文从理论和实验两方面对吹气法测量中气容和气阻的影响进行了系统研究。结果表明,气容和气阻对压力波动信号有明显的衰减作用,而对压力波动信号的延迟作用可忽略,随着气容体积的增大和气阻内径的减小,衰减作用增强;气容和气阻组合的衰减作用大于相应的单气容或单气阻,先气阻后气容组合方式的衰减作用大于先气容后气阻的衰减作用;气容和气阻的引入对吹气管出口处的气速影响不大,所以对吹气杯的设计没有影响。本文的理论与实验结果为吹气法中气容和气阻的设计应用提供了基础。

田湾核电站乏燃料离堆贮存方案研究

田湾核电站1、2号机组产生的乏燃料一直贮存在配套的在堆贮存水池内。按照卸料规划,到2016年,两台机组第9次换料大修后,将达到乏燃料水池存放上限。为此,必须尽快启动乏燃料离堆贮存工作,以确保在乏燃料水池饱和之前实现乏燃料外运,保证核电站的连续运行。本文依据我国核燃料后处理建设发展规划,结合我国压水堆乏燃料离堆贮存现状,综合考虑田湾核电站乏燃料后处理存在的问题,将湿法贮存方案与各类干法贮存方案进行技术经济比较之后确定了田湾核电站乏燃料离堆贮存项目的建设地点和最优化的工程方案。

乏燃料湿法大容量贮存池水冷却方案选型和设计

为尽快实现“双碳”目标,我国正积极推进能源结构优化升级,核能作为一种清洁能源,得到了快速发展,同时也逐渐积攒了大量乏燃料需要暂存和处理。本文简要介绍了目前国内乏燃料贮存水池冷却系统应用现状,对乏燃料离堆湿法大容量贮存设施的冷却方案进行了分析和选型,提出了单池3000 tHM容量的乏燃料贮存水池布置方案,并进行了初步仿真计算,结果表明能够很好的满足实际工程需要。

乏燃料后处理厂NO_x的产生、处理与环境影响

本文从乏燃料后处理厂各产生NO_x的典型系统单元的NO_x产生机理与处理工艺的选择进行描述与分析,并对后处理厂排放NO_x的环境影响进行分析与预测,分析结果表明对于1tUbi/d的处理量的后处理厂,运行后其排放的NO_x,对当地的大气环境影响是有限的,评价范围内均能够满足《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中规定的二级浓度限值。但是燃气锅炉由于其排放量比较大,且其烟囱较矮,对地面影响较大,新增贡献浓度比例较大,剩余环境容量较小,从环境保护的角度建议进一步采取工程措施,减少锅炉等辅助设施产生的NO_x对地面环境的影响。

乏燃料湿法后处理中脉冲萃取柱的设计选型

脉冲萃取柱是乏燃料湿法后处理中的核心工艺设备,其特点是结构简单、几何尺寸小,两相流动和传质性能好,通量较大,且容易实现远程控制,无运动部件,可实现免维修。折流板脉冲萃取柱不仅可以消除沟流效应、避免板材浸润性变化造成的运行不稳定,还有利于污物和固体颗粒的排出,甚至能够处理含有固体颗粒的物料。脉冲萃取柱具有较好的操作稳定性和放大性能,乏燃料后处理厂会根据不同的工艺指标设计满足要求的脉冲萃取柱。

核电站乏燃料后处理废物最小化

调研了国外核燃料后处理减少放射性废物数量和放射性废物处理技术的进展,同时,按照放射性废物最小化的要求,对我国核燃料后处理厂在设计和建造阶段,从技术和管理角度出发,提出了废物最小化相关的建议,为核燃料后处理厂和相关领域的工程设计、建造提供参考。

我国乏燃料离堆贮存需求分析及技术路线选择

随着核电站运行堆的增加,核电站累积产生的乏燃料也随之增多,大量的乏燃料需要离堆贮存。文章对我国目前在堆和离堆贮存的现状进行了描述,对未来30年内我国核电站乏燃料离堆贮存需求量进行了预测,最后对乏燃料离堆贮存路线的选择因素进行了分析并对不同类型乏燃料的贮存路线提供了建议。

泵轮式混合澄清槽铀体系水力学性能研究

泵轮式混合澄清槽由泵轮提供混合能量输入以及提供级间料液输送能量,具有结构更紧凑、传质效率更高等特点。在我国乏燃料后处理厂工艺流程的设计中,对于部分工艺流程选用混合澄清槽作为主要萃取设备。为满足我国乏燃料后处理厂的设计要求,本文设计加工制造了工业规模的泵轮式混合澄清槽,并在冷铀体系下开展了水力学性能的研究,结果表明泵轮的转速、停留时间对分散相的存留分数影响显著;水相在混合相中的比例和水相流量与总流量比值近似呈线性关系。通过以上试验,进一步完善了泵轮式混合澄清槽的设计依据,掌握了其规模放大的规律,为我国乏燃料后处理厂萃取设备的设计提供了技术支持。

空气升液循环器在高放废液贮槽中的应用

本文针对高放废液的高放射性、高酸、自释热、有不溶固体颗粒等特性,将化工厂广泛应用的空气升液循环器应用到放化厂房里的高放废液贮槽,对其搅拌情况进行了分析,确定了其结构参数、重要的操作参数,为核燃料后处理厂的高放废液贮槽的设计提供借鉴。

脉冲萃取柱空气脉冲旋转阀的特性

对脉冲萃取柱的空气脉冲旋转阀产生的空气脉冲发生过程进行了分析,给出了其充气和排气过程特征,得到脉冲腿内液面在空气脉冲作用下随时间变化的理论模型,并将理论计算结果与大型空气脉冲旋转阀产生的脉冲压力变化及在其作用下在直径0.3m、高5.6m无筛板脉冲柱中产生的液体运动的实验结果进行了对比.结果表明,空气脉冲旋转阀充放气时间很短,充气时间约0.2s,放气时间不超过0.05s,加压空气通过旋转阀后产生接近梯形波的空气脉冲压力,脉冲柱内液面随时间变化曲线为类似正弦形,理论模型计算与实验结果符合很好,验证了模型的可靠性.