Разработка сепарационных массообменных процессов для экстракционных технологий ядерного топливного цикла

• Автор: Жеребцов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Введение.

1 .Литературный обзор

2 Принцип работы сепаратора с регулярной зернистой загрузкой

2.1 Движение двухфазного потока в зернистом слое сепаратора

2.2 Особенности массообмена при движении двухфазного потока в зернистом слое сепаратора
3 Разработка технологии и оборудования процесса внутрицикловой регенерации оборотного экстрагента в сепараторе

3.1 Техническое и аналитическое обеспечение работы

3.2 Описание опытной установки для исследования процесса сепарационной регенерации оборотного экстрагента
3.3 Регенерация экстрагента растворами карбоната натрия в сепараторах разной конструкции

3.3.1 Выбор способа орошения насадки регенерирующим раствором

3.3.2 Выбор параметров режима саморегулирования положения ГРФ для сепаратора с ВКР.

3.3.3 Задержка водной фазы и эффективность разделения фаз в сепараторах с ВКР и НКР.
3.3.4 Очистка оборотного экстрагента от дибутилфосфорной
кислоты
3.4 Очистка оборотного экстрагента от ДБФК растворами карбонатов этилендиамина и моноэтаноламина в сепараторе.
3.5 Технологические испытания процесса регенерации оборотного экстрагента в сепараторе.
4 Разработка технологии и оборудования процесса концентрирующей реэкстракции плутония в сепараторе
4.1 Гидродинамические и предпусковые испытания сепаратора для процесса концентрирующей реэкстракции плутония в условиях газообразования.
4.1.1 Динамика движения органического и водного потоков в сепараторе
4.1.2 Предпусковые испытания сепаратора на урановых и уранториевых экстрактах в режиме концентрирующей реэкстракции карбамидом.
4.2 Экспериментальнорасчетные исследования процесса концентрирующей восстановительной реэкстракции плутония в сепараторе
с насыпным сепарирующим слоем
4.2.1 Концентрирующая реэкстракция Ри смешанными азотнокислыми растворами карбамида, ДТПА, и IV и гидразина
4.2.2 Оптимизация технологических параметров процесса концентрирующей восстановительной реэкстракции Ри
в сепараторе методом математического моделирования
4.3 Технологическая проверка процесса концентрирующей восстановительной реэкстракции Ри азотнокислыми растворами гидразинДТПА и и 1Угидразин в сепараторе
4.3.1 Восстановительная реэкстракция Ри азотнокислым раствором гидразина и ДТПА
4.3.2 Восстановительная реэкстракция плутония азотнокислым раствором и IV и гидразина
ВЫВОДЫ.
Список использованных источников


Для органического потока это унос водного раствора на операции экстракции, унос плутониевого продукта с урановым экстрактом на операции разделения этих элементов, удержание продуктов разложения органического потока оборотным экстрагентом на операции его внутрицикловой регенерации. Для уранового реэкстракта крайне нежелательно загрязнение органической микроэмульсией, способное дестабилизировать выпарные операции. К настоящему времени в экстракционной технологии сложился только один подход к минимизации загрязнения потоков экстракционного цикла эмульсионным уносом. Этот подход заключается в управлении типами эмульсии, образующейся в экстракторе принцип ХоллейМотта, рециркуляцией малого потока в смесительную камеру экстрактора при коалесценции в отстойной камере дисперсная фаза всегда содержит меньшее количество эмульсионных загрязнений, чем сплошная. Таким образом, разработка процесса сепарации потоков экстракционной технологии с целью исключения эмульсионных загрязнений и его аппаратурное оформление с использованием аппаратов нового типа сепараторов с регулярной зернистой загрузкой является актуальной задачей. Любое контактирование водной и органической фаз в экстракционном процессе сопровождается межфазным массообменном, следовательно аппаратсепаратор с эффективным разделением фаз является одновременно массообменным экстракционным аппаратом, способным работать при отношении потоков фаз, недоступных для других типов экстракторов. Исследование особенностей массообмена при сепарации потоков и их целенаправленное использование расширяет возможности экстракционной технологии, что также подтверждает актуальность настоящей работы. Целью работы является разработка сепарационных массообменных процессов и оборудования для повышения эффективности экстракционных технологий ядерного топливного цикла, а также обоснование их рабочих параметров. ОЯТ. Установлена высокая эффективность процессов тонкого разделения фаз сепарация фаз и сопровождающего массообмена при пропускании двухфазного потока очищаемого и вспомогательного через регулярную зернистую насадку сепарирующего слоя. Определены кандидатные для применения массообменной сепарации операции экстракционного цикла переработки ОЯТ. Подготовлены и выданы исходные данные для проектирования массообменных сепараторов, включенных в технологическую схему переработки ОЯТ на опытнодемонстрационном центре ФГУП ГХК. В ОАО СвердНИИХиммаш спроектирован и изготовлен опытнопромышленный сепаратор для испытаний и обкатки на стенде ФГУП ГХК. Модель движения двухфазного потока в зернистом слое сепаратора и особенности происходящего при этом массообмена. Результаты разработки сепарационного способа внутри цикловой регенерации экстрагента, включая регенерацию бессолевыми реагентами. Результаты разработки сепарационной концентрирующей реэкстракции плутония вывод плутония из экстракционного цикла, обеспечивающей минимальный объем ЖРО плутониевой ветки в технологии переработки ОЯТ. Исходные данные для проектирования и создания промышленных аппаратов сепараторов. Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в общей постановке задач, активном участии в проведении экспериментальных исследований, анализе, интерпретации и обобщении полученных данных, составлении отчетной документации, написании статей, докладов, подаче заявок на предполагаемые изобретения. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на конференциях Материалы ядерной техники МАЯТ, сентября г. Агой, Туапсинский рон Шестая Российская конференция по радиохимии Радиохимия, октября г. Москва. Материалы диссертации опубликованы в 2х статьях в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК, а также в 6 тезисах докладов, сделанных на российских и зарубежных конференциях. Получен один патент, подана заявка на получение второго. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы. Материал работы изложен на 6 страницах, включая таблиц и рисунка. Список литературы содержит наименований.