Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние технологии и техники переработки отработавшего ядерного топлива и техники перемешивания 14
1.1 Технология переработки отработавшего ядерного топлива 14
1.2 Переработка отработавшего ядерного топлива на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк» 16
1.3 Подготовка азотнокислых растворов урана к упариванию 21
1.3.1 Подготовка азотнокислых растворов урана к упариванию на радиохимическом заводе ПО «Маяк» 21
1.3.2 Подготовка азотнокислых растворов урана к упариванию на зарубежных радиохимических заводах 22
1.4 Основные физические и технические аспекты процессов перемешивания 23
1.5 Аппаратурное оформление процессов перемешивания 27
1.5.1 Механическое перемешивание 27
1.5.2 Струйное перемешивание 29
1.5.3 Перемешивание в проточных смесителях 30
1.6 Перемешивающее оборудование зарубежных радиохимических производств 30
1.7 Численное моделирование процессов перемешивания 31
1.8 Выводы по главе и постановка задач исследования 32
ГЛАВА 2. Техника и методика экспериментальных исследований 35
2.1 Техника и методика экспериментальных исследований процессов струйного перемешивания 35
2.2.1 Описание исследовательской установки 35
2.2.2 Система измерений и применяемая аппаратура 37
2.2.3 Методика проведения эксперимента 38
2.2.4 Планирование эксперимента з
2.3 Техника и методика экспериментальных исследований процессов механического перемешивания 41
2.3.1 Описание исследовательской установки 41
2.3.2 Система измерений и применяемая аппаратура 43
2.3.3 Методика проведения эксперимента 43
2.3.4 Планирование эксперимента 45
2.4 Выводы по главе 46
ГЛАВА 3. Математическое моделирование процессов усреднения химического состава азотнокислых растворов урана 47
3.1 Течение многокомпонентных потоков 47
3.2 Турбулентные пульсации в потоках технологических растворов 48
3.3 Работа насосов систем струйного перемешивания 49
3.4 Проверка адекватности численного моделирования процессов перемешивания в емкостях приема азотнокислых растворов урана 51
3.4.1 Проверка адекватности численного моделирования работы центробежных насосов 51
3.4.2 Проверка адекватности численного моделирования процессов струйного перемешивания 52
3.5 Методика расчета концентраций основных компонентов технологических растворов 56
3.6 Формулировка системы уравнений, описывающей процессы перемешивания и усреднения химического состава технологических растворов в емкостях приема азотнокислых растворов урана 59
3.7 Критерии оценки эффективности перемешивания 61
3.8 Выводы по главе 62
ГЛАВА 4. Исследование процессов усреднения химического состава азотнокислых растворов урана в емкостях приема 64
4.1 Исходные данные для исследования 64
4.2 Результаты исследований 66 4.2.1 Гидравлическая характеристика существующих систем струйного перемешивания 66
4.2.2 Гидродинамика перемешивания 67
4.2.2.1 Структура потоков технологических растворов 67
4.2.2.2 Неравномерность распределения контрольного компонента 70
4.2.3 Технологические характеристики азотнокислых растворов урана 72
4.2.3.1 Концентрация урана 72
4.2.3.2 Концентрация плутония 73
4.2.3.3 Концентрация азотной кислоты 75
4.2.3.4 Массовая доля 235U 76
4.3 Оценка эффективности усреднения химического состава азотнокислых растворов в емкостях приема 78
4.4 Предложения по повышению эффективности перемешивания в емкостях приема азотнокислых растворов урана 79
4.5 Выводы по главе 80
ГЛАВА 5. Исследование процессов усреднения химического состава азотнокислых растворов урана в емкостях приема с дополнительным струйным перемешиванием 82
5.1 Исходные данные для исследований 82
5.1.1 Модернизация эжекторов 82
5.1.2 Применение дополнительных эжекторов, установленных на коллекторы существующих погружных насосов 83
5.1.3 Применение дополнительной системы «насос - эжекторы» 84
5.1.4 Организация предварительного перемешивания в емкостях после неполного опорожнения 84
5.2 Результаты исследований 86
5.2.1 Гидравлическая характеристика модернизированных эжекторов 86
5.2.2 Гидродинамика перемешивания 87
5.2.2.1 Структура потоков технологических растворов 87
5.2.2.2 Неравномерность распределения контрольного компонента 91
5.3.2 Технологические характеристики азотнокислых растворов урана 94
5.3.2.1 Концентрация урана 94
5.3.2.2 Концентрация плутония 98
5.3.2.3 Концентрация азотной кислоты 102
5.3.2.4 Массовая доля 235U 106
5.3.3 Результаты исследования процессов усреднения химического состава технологических растворов в емкости с предварительным перемешиванием 110
5.4 Оценка эффективности усреднения химического состава азотнокислых растворов в емкостях с дополнительным струйным перемешиванием 112
5.5 Выводы по главе 114
ГЛАВА 6. Исследование процессов усреднения химического состава азотнокислых растворов урана в емкостях приема сдополнительным механическим перемешиванием 116
6.1 Исходные данные для исследований 116
6.2 Методика расчета мощности привода механического перемешивающего устройства 117
6.3 Результаты исследований 119
6.3.1 Технические характеристики двухъярусного осевого механического перемешивающего устройства 119
6.3.2 Гидродинамика перемешивания 121
6.3.2.1 Структура потоков технологических растворов 121
6.3.2.2 Неравномерность распределения контрольного компонента 122
6.3.3 Технологические характеристики азотнокислых растворов урана 125
6.3.3.1 Концентрация урана 125
6.3.3.2 Концентрация плутония 127
6.3.3.3 Концентрация азотной кислоты 128
6.3.3.4 Массовая доля U 130
6.4 Оценка эффективности усреднения химического состава азотнокислых растворов урана в емкостях с дополнительным механическим перемешиванием 131
6.5 Выводы по главе 132
Заключение 134
Список условных обозначений 137
Список литературы 141
