第 卷 第 期 核 化 学 与 放 射 化 学 年 月!"#$#%!&"'% 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 模 型 及 计 算 机 模 拟 于 婷 何 辉 陈 延 鑫 唐 洪 彬 彭 力 王 立 京 中 国 科 学 院 上 海 应 用 物 理 研 究 所 上 海 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 放 射 化 学 研 究 所 北 京 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 劳 动 人 事 教 育 处 北 京 摘 要 在 扩 散 模 型 的 基 础 上 对 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 切 片 数 学 处 理 建 立 了 数 学 模 型 模 型 中 添 加 了 多 组 分 共 存 分 配 比 计 算 模 块 编 写 完 成 了 可 用 于 模 拟 计 算 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 萃 取 4: 稳 态 计 算 程 序 利 用 文 献 报 道 的 实 验 数 据 对 程 序 进 行 了 验 证 结 果 表 明 程 序 模 拟 计 算 的 各 组 分 稳 态 浓 度 剖 面 与 实 测 值 符 合 良 好 程 序 可 以 实 现 共 去 污 单 元 多 组 分 共 萃 的 模 拟 计 算 并 在 此 基 础 上 利 用 该 程 序 对 脉 冲 萃 取 柱 工 艺 设 计 进 行 了 初 步 研 究 计 算 结 果 表 明 脉 冲 萃 取 柱 的 萃 取 效 率 与 处 理 料 液 组 分 浓 度 有 关 以 往 一 级 混 合 澄 清 槽 等 于 若 干 米 脉 冲 柱 的 设 计 方 法 认 识 有 所 偏 差 应 使 用 计 算 机 模 拟 方 法 整 体 设 计 脉 冲 萃 取 柱 关 键 词 脉 冲 萃 取 柱 共 去 污 段 多 组 分 共 萃 计 算 机 模 拟 中 图 分 类 号 )) 文 献 标 志 码 文 章 编 号 ())((* *&&56 #"%!'#!#'$!#%! %#!%!#!.#!!!# : %, %, (5% 9 (.%,9% ;%(-% 8&&%%" 00%"#&%!&%""!#"' 8!%"!"8&&%&% &%%" '%!,"415*1"%-%&% &%%" '%!,"415**1"%-%&% ()1"#&"#%0"%'#"%!"#&"0"#"5!%!'" '#" #%&' &"."" 00"##!'0"0' %".%&"#% #" %'"&""#("."&% 4 : %&"!(#"!'%% 0!"&"'#"%!#"#&"0%%!" %!%"!!% '#"&""%.%% &"%'%"%%"#.&""0"#0'"" #&&"'&"'%! '#"#%&'!#%'"&" '%(!'0""5!%&"!'0!" #"% /"# # &&" "5!% "%!%"! "!"#. &"!'0"!!"% &"%%#&""%"!" %"'%5"(""" 收 稿 日 期 ()( 修 订 日 期 (( 基 金 项 目 大 厂 重 大 专 项 资 助 项 目 后 处 理 流 程 各 工 艺 单 元 数 学 模 型 和 计 算 软 件 研 制 6( 作 者 简 介 于 婷 ) 女 山 东 淄 博 人 硕 士 助 理 研 究 员 核 燃 料 循 环 与 材 料 专 业 通 信 联 系 人 何 辉 )* 男 陕 西 武 功 人 博 士 研 究 员 核 燃 料 循 环 与 材 料 专 业,('%&"&%!%"!!
第 期 于 婷 等 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 模 型 及 计 算 机 模 拟!"%"& 0"#"5!%!'& %#"!!"0"# 0"#"5!%!'#"%""'!!""&&"0"#!'&#."%"#"%"#.%!'0"%'%0' *#0"#"5!%!'!(#"!'%%0!"'%(!'0""5!( %!'0"%'% 乏 燃 料 后 处 理 "5 流 程 是 由 多 个 萃 取 分 离 循 环 组 成 其 中 铀 钚 共 去 污 工 艺 是 整 个 化 学 分 离 过 程 的 关 键 环 节 之 一 该 单 元 是 利 用 : 和 可 被 磷 酸 三 丁 酯 1 萃 取 的 性 质 将 它 们 与 绝 大 部 分 的 裂 变 产 物 和 超 铀 元 素 分 开 运 行 工 况 会 影 响 最 终 产 品 的 质 量 金 属 的 收 率 等 共 去 污 单 元 操 作 的 主 要 特 点 是 含 有 大 量 的 杂 质 和 裂 片 元 素 处 理 料 液 放 射 性 活 度 高 容 易 造 成 溶 剂 辐 解 从 而 形 成 界 面 污 物 因 此 该 工 艺 段 的 萃 取 设 备 只 能 选 用 液 体 停 留 时 间 短 界 面 污 物 易 排 除 的 ( 脉 冲 萃 取 柱 在 共 去 污 单 元 中 同 时 存 在 铀 钚 硝 酸 裂 片 元 素 等 多 种 组 分 溶 质 通 过 含 有 硝 酸 的 水 相 与 1( 煤 油 有 机 相 逆 流 接 触 进 行 相 际 间 传 质 组 分 在 两 相 间 的 分 配 由 传 质 速 率 和 化 学 平 衡 来 确 定 其 中 操 作 温 度 各 组 分 浓 度 和 两 相 接 触 情 况 均 影 响 传 质 速 率 和 化 学 平 衡 所 以 共 去 污 是 一 个 复 杂 的 萃 取 过 程 为 了 对 萃 取 器 的 分 离 效 率 做 出 正 确 的 估 计 计 算 萃 取 各 组 分 浓 度 剖 面 人 们 力 图 使 用 数 学 方 法 模 拟 萃 取 过 程 进 行 研 究 以 指 导 实 验 和 生 产 但 是 数 学 模 拟 方 法 计 算 繁 杂 人 工 计 算 无 法 胜 任 计 算 机 的 广 泛 应 用 为 萃 取 过 程 的 数 学 模 拟 研 究 提 供 了 一 种 十 分 便 利 的 工 具 它 不 但 可 以 计 算 各 液 流 的 出 口 浓 度 萃 取 器 各 级 的 浓 度 还 能 够 透 视 萃 取 设 备 中 的 动 态 过 程 因 此 计 算 机 模 拟 成 为 后 处 理 中 流 程 设 计 优 化 和 安 全 分 析 的 有 效 工 具 国 内 外 已 开 发 了 许 多 程 序 诸 如 $8,8 以 及 :4 等 用 于 模 拟 优 化 后 处 理 工 艺 目 前 脉 冲 萃 取 柱 的 计 算 机 模 拟 研 究 多 以 扩 散 模 型 为 基 础 该 模 型 能 够 反 映 出 柱 内 流 体 流 动 和 传 * 质 情 况 模 型 公 式 有 实 际 的 物 理 意 义 但 在 共 去 污 单 元 多 组 分 萃 取 时 分 配 比 是 两 相 组 分 浓 度 的 复 杂 函 数 以 往 的 模 型 并 未 解 决 分 配 比 计 算 问 题 因 此 无 法 求 解 共 去 污 单 元 多 组 分 萃 取 问 题 本 工 作 在 扩 散 模 型 的 基 础 上 将 分 配 比 模 型 计 算 引 入 以 克 服 原 模 型 计 算 使 用 常 数 分 配 比 等 缺 点 拟 编 写 4 : 体 系 模 拟 程 序 并 利 用 文 献 报 道 的 实 验 数 据 和 计 算 数 据 对 该 程 序 进 行 验 证, 计 算 原 理 "5 流 程 共 去 污 工 艺 单 元 中 主 要 的 操 作 为 萃 取 和 洗 涤 本 工 作 仅 对 萃 取 过 程 加 以 模 拟 计 算 在 萃 取 过 程 使 用 有 机 相 作 为 连 续 相 水 相 作 为 分 散 相 以 往 对 于 脉 冲 萃 取 柱 的 模 拟 计 算 都 是 对 柱 内 的 各 组 分 列 偏 微 分 方 程 组 然 后 对 方 程 进 行 差 分 离 散 化 求 解 这 种 方 法 可 以 将 偏 微 分 方 程 转 化 成 为 线 性 方 程 从 而 进 行 求 解 但 在 离 散 化 过 程 中 忽 略 了 柱 内 轴 向 方 向 的 各 组 分 浓 度 是 呈 连 续 变 化 的 对 于 各 组 分 分 配 比 是 组 分 浓 度 的 复 杂 函 数 进 行 粗 略 简 化 这 样 只 能 求 解 得 到 单 组 分 时 的 扩 散 模 型 对 于 多 组 分 求 解 则 不 准 确 若 是 将 分 配 比 模 型 计 算 公 式 直 接 代 入 扩 散 模 型 偏 微 分 方 程 组 则 无 法 得 到 方 程 合 理 的 实 数 根 因 此 本 工 作 对 脉 冲 萃 取 柱 进 行 数 学 处 理 即 将 脉 冲 萃 取 柱 在 沿 轴 向 方 向 切 片 化 处 理 认 为 每 一 个 切 片 内 的 各 个 组 分 的 分 配 比 为 一 定 值 然 后 对 每 个 切 片 列 得 偏 微 分 方 程 组 求 解 这 样 则 克 服 了 分 配 比 求 解 的 困 难,-, 传 质 模 型 扩 散 模 型 假 定 在 脉 冲 萃 取 柱 内 的 传 质 过 程 包 括 相 际 间 传 质 和 连 续 相 中 由 于 存 在 浓 度 梯 度 而 导 致 的 扩 散 传 质 模 型 认 为 在 有 机 相 中 存 在 高 浓 端 向 低 浓 端 的 传 质 过 程 溶 质 在 柱 高 方 向 的 传 质 速 率 和 该 相 内 组 分 浓 度 梯 度 成 正 比 称 为 有 机 相 的 轴 向 扩 散 扩 散 模 型 将 两 相 流 动 的 非 理 想 性 归 结 于 轴 向 扩 散 系 数 整 个 扩 散 过 程 符 合 =%!< 定 律 图 为 扩 散 模 型 示 意 图 图 中 表 示 的 两 相 逆 流 接 触 假 设 相 为 连 续 相 取 其 中 一 个 微 元 做 物 料 衡 算 设 向 上 为 正 方 向 柱 子 横 截 面 积 为 ) 有 机 相 存 留 分 数 为 微 元 高 为 #, 两 相 液 体 流 速 为! " 在 柱 内 不 发 生 变 化 " 为 连 续 相 轴 向 扩 散 系 数 则 对 连 续 相 进 行 微 元 内 物 料 衡 算 可 以 得 到 以 下 方 程 组,""-,"$ " " "-,", ""-,", #--," -,"-,
核 化 学 与 放 射 化 学 第 卷 图 扩 散 模 型 示 意 图 =%%0"%'#" " -, -,! -, " 轴 向 扩 散 系 数 -, 传 质 表 面 积 连 续 相 流 速 "-,- 组 分 有 机 相 平 衡 浓 度! -,- 组 分 水 相 浓 度 -, 分 配 比 方 程 组 的 初 始 条 件 以 及 边 界 条 件 为 初 始 条 件 $B"-,B 边 界 条 件 $,B $,B' " ""-,",, "-,, "% - ""-,",,' 其 中 连 续 相 轴 向 扩 散 系 数 " 和 传 质 表 面 积 -, 采 用 文 献 中 经 验 计 算 公 式 计 算 得 到 连 续 相 流 速 根 据 脉 冲 柱 结 构 计 算 得 到,- 分 配 比 模 型 近 年 来 对 于 铀 钚 酸 体 系 的 分 配 比 方 面 的 研 究 已 经 获 得 了 大 量 的 数 据 对 这 些 数 据 进 行 拟 合 已 经 得 到 许 多 分 配 比 模 型 且 大 部 分 分 配 比 模 型 的 建 立 均 考 虑 7 2 在 1(4 体 系 中 的 萃 取 反 应 7 4 1 74 1 一 般 7 2 会 形 成 74 1 络 合 物 被 萃 入 1 中 反 应 的 热 力 学 平 衡 常 数 为 74 1 7 4 17 4 1 式 中 为 摩 尔 浓 度 ' 为 活 度 系 数 小 角 标 分 别 表 示 水 相 有 机 相 定 义 分 配 比 7 为 7 74 1 7 4 17 4 1 * 当 7 2 浓 度 极 低 时 式 成 立 为 定 值 于 是 有 下 7 4 1 式 中 为 常 数 当 体 系 中 的 硝 酸 浓 度 或 金 属 离 子 7 2 的 浓 度 较 高 时 各 组 分 的 活 度 系 数 不 再 保 持 不 变 各 组 分 在 水 相 尤 其 在 有 机 相 中 的 活 度 系 数 数 据 缺 乏 但 人 们 获 取 了 这 些 组 分 大 量 的 分 配 比 数 据 为 此 引 入 表 观 平 衡 常 数 7 7 4 通 过 拟 合 大 量 分 配 比 数 据 可 方 便 的 将 ) 7 关 联 成 水 相 硝 酸 根 总 浓 度 4 > 的 函 数 4 > 可 表 示 为 4 :4 ) 式 中 ) 为 水 相 溶 液 中 不 被 有 机 相 萃 取 的 其 他 组 分 的 总 盐 浓 度 数 学 回 归 得 到 A@1 下 的 表 观 浓 度 平 衡 常 数 为 4 4 :* * 4 ) 4 * 4 : 1* 4 式 中 1 为 1 体 积 分 数 在 "5 流 程 共 去 污 段 中 大 部 分 都 使 用 1B@ 萃 取 剂 但 针 对 不 同 燃 耗 不 同 类 型 的 乏 燃 料 元 件 的 后 处 理 所 采 用 的 1 浓 度 不 同 比 如 英 国 的 8"%"# 后 处 理 厂 使 用 1B@ 萃 取 剂 高 浓 燃 料 的 后 处 理 还 可 能 使 用 1B@ @ 为 萃 取 剂 所 以 萃 取 剂 浓 度 以 及 温 度 对 分 配 比 的 影 响 必 须 加 以 考 虑 其 它 温 度 和 1 浓 度 下 的 7 如 下 : : * 1" * 1" " 1 " 各 组 分 的 分 配 比 进 而 可 由 下 式 得 到 : 1 : 1 * 1 1 )
第 期 于 婷 等 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 模 型 及 计 算 机 模 拟 式 中 1 为 自 由 1 的 浓 度 可 通 过 对 1 进 行 物 料 衡 算 得 到 1 1 :4 4 1 4 1 4 1 4 1 将 以 上 各 式 代 入 式 整 理 后 可 得 1 1 : :4 1 1 这 里 1B 1 式 为 二 次 方 程 其 合 理 解 另 一 解 为 负 值 可 通 过 下 式 求 出 1 1... : :4 利 用 此 分 配 比 模 型 计 算 微 分 萃 取 段 两 相 的 平 衡 浓 度 必 须 知 道 平 衡 水 相 中 各 组 分 的 浓 度 因 此 对 于 脉 冲 萃 取 柱 中 不 同 的 微 分 萃 取 段 的 平 衡 浓 度 要 使 用 一 定 的 算 法 得 到 在 分 配 比 模 型 中 计 算 分 配 比 需 要 知 道 平 衡 浓 度 而 平 衡 浓 度 也 为 待 求 值 而 且 此 值 与 分 配 比 也 有 关 系 故 在 仅 知 两 相 进 料 浓 度 的 前 提 下 对 于 平 衡 浓 度 和 分 配 比 的 求 取 使 用 迭 代 计 算 的 方 法 进 行 求 解 即 将 脉 冲 柱 每 段 的 连 续 相 进 料 浓 度 和 分 散 相 进 料 浓 度 作 为 输 入 条 件 然 后 迭 代 求 解 模 块 流 程 图 示 于 图 编 写 程 序 时 将 分 配 比 以 及 平 衡 浓 度 的 计 算 单 独 列 出 函 数 称 为 分 配 比 计 算 模 块 在 每 一 段 计 算 时 首 先 调 用 该 模 块 求 得 每 一 段 内 两 相 各 组 分 的 分 配 比 和 平 衡 浓 度,-/ 模 型 算 法 在 扩 散 模 型 为 传 质 模 型 的 基 础 上 则 可 对 脉 冲 萃 取 柱 建 立 数 学 模 型 模 型 假 设 在 柱 高 方 向 将 脉 冲 柱 分 为 多 段 切 片 化 处 理 认 为 在 每 个 切 片 内 各 组 分 的 分 配 比 分 散 相 液 滴 粒 径 以 及 存 留 分 数 等 为 固 定 值 两 相 体 积 流 量 在 柱 内 保 持 不 变 相 邻 的 两 个 切 片 间 认 为 只 存 在 流 体 的 流 入 流 出 不 考 虑 传 质 和 连 续 相 轴 向 扩 散 每 个 切 片 内 的 分 散 相 浓 度 采 用 物 料 衡 算 方 法 求 解 图 中 左 图 即 为 将 脉 冲 萃 取 切 片 化 处 理 后 的 示 意 图 因 两 相 流 速 各 组 分 分 配 比 在 每 个 切 片 内 都 保 持 不 变 则 每 个 切 片 计 算 之 处 都 调 用 图 分 配 比 模 型 计 算 流 程 图 =%!%!& 0%%!" %!%" 图 脉 冲 萃 取 柱 萃 取 示 意 图 =%8!&"'%!#%' "5!% 一 次 分 配 比 计 算 模 块 这 样 用 于 扩 散 模 型 计 算 的 分 配 比 比 整 个 柱 体 一 个 分 配 比 进 行 计 算 要 准
核 化 学 与 放 射 化 学 第 卷 确 的 多 并 且 可 以 进 行 多 组 分 共 存 萃 取 计 算 分 配 比 计 算 完 成 后 则 可 以 依 次 对 每 一 个 切 片 进 行 差 分 离 散 化 求 解 如 图 右 图 所 示 最 终 得 到 每 一 切 片 上 下 两 端 的 两 相 出 口 浓 度 将 所 有 的 切 片 的 计 算 结 果 按 照 一 定 的 方 式 组 合 起 来 则 可 得 到 整 个 脉 冲 萃 取 柱 的 计 算 结 果 组 合 方 式 即 为 模 型 的 迭 代 算 法 图 所 示 的 算 法 结 合 了 共 去 污 段 萃 取 过 程 脉 冲 萃 取 柱 的 运 行 过 程 其 所 示 的 单 位 时 间 $ 不 是 随 意 指 定 的 时 间 是 两 相 流 体 流 过 指 定 高 度 的 每 一 级 所 需 要 时 间 的 最 大 值 算 法 具 体 为 $B 时 段 连 续 相 有 机 相 流 体 将 充 满 柱 体 此 时 整 个 脉 冲 柱 内 只 存 在 有 机 相 浓 度 / % 此 时 是 分 散 相 水 相 即 将 进 入 柱 体 的 临 界 时 间 $B 时 段 分 散 相 进 入 第 一 段 如 $B 图 所 示 在 级 内 发 生 扩 散 传 质 首 先 根 据 两 相 进 口 浓 度 计 算 得 出 分 配 比 和 两 相 平 衡 浓 度 并 对 有 机 相 列 扩 散 传 质 偏 微 分 方 程 级 高 0 两 侧 已 知 的 输 入 值 1 % 和 / % 即 为 扩 散 模 型 偏 微 分 方 程 的 边 界 1 条 件 进 行 求 解 后 得 到 连 续 相 有 机 相 级 出 口 端 输 出 值 / 并 根 据 物 料 守 恒 求 解 得 到 分 散 相 出 口 端 值 1 $B 时 段 $B 时 段 的 分 散 相 1 流 入 柱 体 下 端 相 邻 级 并 在 其 中 发 生 扩 散 传 质 进 行 计 算 可 以 得 到 该 级 的 有 机 相 出 口 浓 度 / 和 分 散 相 出 口 浓 度 1 此 时 段 0 处 也 发 生 扩 散 传 质 与 0 处 不 同 的 是 段 两 端 的 两 相 入 口 浓 度 不 同 导 致 传 质 推 动 力 不 同 因 而 各 个 组 分 传 质 量 是 不 同 的 经 过 计 算 可 以 得 到 0 的 两 相 出 口 浓 度 即 / 和 1 $B 时 段 此 时 段 是 分 散 相 恰 好 运 行 满 柱 的 时 段 各 个 段 的 输 入 输 出 浓 度 如 $B 图 所 示 每 一 级 计 算 开 始 都 调 用 分 配 比 计 算 函 数 计 算 分 配 比 和 两 相 平 衡 浓 度 并 对 每 一 级 分 别 进 行 微 分 计 算 最 终 得 出 两 相 出 口 处 的 浓 度 $B 时 段 脉 冲 萃 取 柱 达 到 稳 态 柱 内 两 相 浓 度 剖 面 不 再 改 变 程 序 判 断 达 到 稳 态 的 条 件 即 为 同 级 的 两 相 出 口 浓 度 不 再 变 化 如 图 中 $B > 时 段 和 $B 时 段 所 示 脉 冲 萃 取 柱 模 拟 算 法 流 程 图 示 于 图 图 迭 代 算 法 示 意 图 =%"%"%&' &"'#"
第 期 于 婷 等 共 去 污 单 元 脉 冲 萃 取 柱 模 型 及 计 算 机 模 拟 * 试 通 过 结 果 与 讨 论 文 献 报 道 了 "5 流 程 计 算 模 拟 程 序 :4 的 设 计 描 述 了 程 序 的 验 证 实 验 工 艺 条 件 同 时 对 实 验 值 和 程 序 计 算 值 进 行 了 比 较 验 证 实 验 设 备 的 结 构 参 数 为 内 径 '' 脉 冲 萃 取 柱 柱 高!' 筛 板 结 构 筛 板 数 筛 板 孔 径!' 自 由 截 面 积 @ 操 作 条 件 每 循 环 脉 冲 振 幅!' 每 分 钟 次 脉 冲 频 率 工 艺 条 件 分 别 为 水 相 进 料 浓 度 4 ' :)* 有 机 相 进 料 为 @1 煤 油 水 相 进 料 流 速 为 & 有 机 相 进 料 流 速 为 & 这 样 本 工 作 使 用 7. 语 言 编 写 了 计 算 机 程 序 并 以 文 献 报 道 的 数 据 条 件 作 为 程 序 初 始 条 件 模 拟 计 算 将 计 算 结 果 与 实 测 值 进 行 比 对 从 而 对 程 序 进 行 验 证 此 外 还 与 :4 程 序 的 计 算 结 果 进 行 比 对 具 体 如 图 所 示 图 表 明 在 有 机 相 出 口 处 4 的 计 算 偏 差 为 @: 的 计 算 偏 差 为 >@ 的 计 算 偏 差 为 >@ 均 小 于 @:4 程 序 的 计 算 偏 差 硝 酸 为 )@: 为 >@ 为 >@4 在 有 机 相 入 口 端 计 算 偏 图 脉 冲 萃 取 柱 模 拟 算 法 流 程 图 =%!%!&!'%"%"%&',-1 程 序 编 写 使 用 7. 语 言 编 写 计 算 机 程 序 程 序 在 ""%'*9791 内 存 的 电 脑 调 差 偏 大 分 析 原 因 可 能 是 计 算 模 型 采 用 的 4 传 质 模 型 存 在 偏 差 但 是 可 以 得 出 以 下 结 论 本 工 作 对 共 去 污 段 脉 冲 萃 取 柱 所 建 立 的 数 学 模 型 即 切 片 化 计 算 各 组 分 分 配 比 所 建 立 的 考 虑 连 续 相 轴 向 扩 散 系 数 的 扩 散 模 型 以 及 提 出 的 迭 代 算 法 可 以 实 现 4 : 多 组 分 共 萃 的 计 算 实 验 值,50"%'"":4 计 算 值 :4" 本 工 作 计 算 值!%".&%< 图 :.4! 程 序 计 算 值 与 实 验 值 比 对 图 =%!'0%!!"%0%"!!"#.:4#&%< %&"50"%'"" :.#4!
核 化 学 与 放 射 化 学 第 卷 / 初 步 工 艺 研 究 应 用 于 后 处 理 的 脉 冲 萃 取 柱 的 放 大 设 计 一 直 依 赖 于 理 论 级 当 量 高 度,8&"%&"%" &""%!" 和 传 质 单 元 高 度 : &"%& "% 等 基 于 混 合 澄 清 槽 方 ) 面 的 参 数 使 用 本 工 作 程 序 与 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 何 辉 等 开 发 的 已 通 过 实 验 验 证 的 混 合 澄 清 槽 模 拟 程 序 完 成 对 柱 高 设 计 计 算 中 混 合 澄 清 槽 与 脉 冲 萃 取 柱 的 对 应 性 研 究 计 算 以 : 为 基 准 以 进 料 浓 度 为 横 坐 标 等 同 于 一 级 混 合 澄 清 槽 萃 取 效 率 的 脉 冲 萃 取 柱 柱 高 为 纵 坐 标 脉 冲 萃 取 柱 与 混 合 澄 清 槽 对 应 性 研 究 结 果 示 于 图 * 由 图 * 可 知 随 着 水 相 进 料 铀 浓 度 的 增 加 等 同 一 级 混 合 澄 清 槽 的 脉 冲 柱 柱 高 越 小 脉 冲 柱 的 萃 取 效 率 越 大 分 析 原 因 可 能 是 水 相 铀 浓 度 越 高 其 分 配 比 越 小 这 个 结 果 与 :4 报 道 的 结 论 基 本 相 符 萃 取 柱 会 使 得 柱 高 偏 大 从 而 造 成 设 计 浪 费 实 际 上 在 设 计 脉 冲 柱 时 应 将 连 续 萃 取 的 脉 冲 柱 整 体 考 虑 尤 其 是 组 分 的 分 配 比 在 沿 轴 向 分 布 较 广 的 情 况 时 柱 高 设 计 就 不 应 该 单 纯 的 使 用 经 验 高 度 进 行 而 是 应 该 使 用 脉 冲 柱 程 序 来 进 行 相 关 计 算 1 结 论 本 工 作 对 应 用 于 共 去 污 单 元 的 脉 冲 萃 取 柱 切 片 化 抽 象 处 理 后 对 其 建 立 扩 散 传 质 模 型 将 分 配 比 计 算 模 型 嵌 入 完 成 数 学 模 型 编 写 了 计 算 机 程 序 此 程 序 计 算 结 果 与 文 献 报 道 值 符 合 良 好 基 本 可 以 实 现 共 去 污 段 多 组 分 共 萃 的 计 算 将 程 序 应 用 于 脉 冲 萃 取 柱 的 工 艺 设 计 的 初 步 研 究 得 到 以 往 使 用 一 级 混 合 澄 清 槽 萃 取 效 率 等 于 若 干 米 柱 高 的 设 计 方 法 有 待 商 榷 在 柱 高 的 设 计 方 面 应 将 脉 冲 萃 取 柱 整 体 考 虑 应 使 用 计 算 机 模 拟 方 法 进 行 整 体 设 计 参 考 文 献 姜 圣 阶 动 力 堆 核 燃 料 后 处 理 厂 设 计 7 北 京 原 子 能 出 版 社 )) 姜 圣 阶 任 凤 仪 等 核 燃 料 后 处 理 工 学 7 北 京 原 子 能 出 版 社 )) 何 辉 李 高 亮 陈 辉 等 "5 流 程 共 去 污 工 艺 计 算 机 稳 态 模 拟 原 子 能 科 学 技 术 )*( *) 陈 延 鑫 核 燃 料 后 处 理 工 业 中 脉 冲 萃 取 柱 的 计 算 机 模 拟 研 究 北 京 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 ) 何 辉 ( 二 甲 基 羟 胺 在 铀 钚 分 离 中 的 应 用 和 计 算 机 程 序 的 开 发 北 京 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 图 * 脉 冲 萃 取 柱 与 混 合 澄 清 槽 对 应 性 研 究 =%*"%&"%"%"'%5"(""" 0"#"5!%!' 因 此 通 过 以 上 计 算 结 果 可 知 在 脉 冲 萃 取 柱 的 设 计 中 单 纯 按 照 若 干 米 柱 子 对 应 一 级 混 合 澄 清 槽 这 种 经 验 式 设 计 方 法 有 其 不 合 理 性 因 在 脉 冲 萃 取 柱 中 水 相 以 及 有 机 相 中 的 铀 浓 度 是 梯 度 分 布 的 并 不 是 均 一 不 变 的 则 不 同 柱 高 处 对 应 的 槽 子 级 数 并 不 相 同 这 样 使 用 平 均 值 设 计 的 脉 冲 张 春 龙 "5 流 程 中 锝 萃 取 行 为 的 计 算 机 模 拟 北 京 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 * 唐 晓 津 分 散 ( 聚 并 脉 冲 筛 板 萃 取 塔 的 组 合 模 型 北 京 清 华 大 学 9#?7# 8""5!%!!( %'#" "50!"%0"#%""0"!'!8!%"!&) () ) 王 俊 峰 核 燃 料 后 处 理 工 程 溶 剂 萃 取 设 备 7 北 京 原 子 能 出 版 社