200t干法铀转炉工艺
摘要
随着我国核电事业发展，对二氧化铀（UO?）需求增加，IDR干法工艺在UO?粉末制造中优势显著。本论文聚焦200吨干法铀转炉工艺计算，旨在为其尺寸优化和工艺参数设定提供依据。论文基于轴向扩散模型，耦合化学反应动力学，构建铀转化模型，涵盖物料计算主模型、基本参数模型、两相物性模型和化学反应模型等多个模块。通过模型分析与验证，研究化学反应动力学特性，对比计算结果和文献数据，验证模型可靠性。
研究结果表明，温度对反应速率影响关键，低于500℃时，UO?F?水解反应速率近乎为零，升温可使各反应速率呈指数增长，炉内适宜设置温度梯度。铀转化炉长度450-540cm、内径30-40cm较合理，推荐长度480cm、内径35cm的设计方案，此时长径比为13.7，满足要求。在该条件下，出口铀占比达88.069%，高于设计标准，安全预量为20%。同时，确定了适宜的温度分区和运行参数，并建议完善尾气处理系统。本研究成果为干法铀转化技术工业应用提供理论基础，也为其他规模铀转化炉设计提供参考。
关键词：工艺计算；IDR干法工艺；铀转化炉；模型建立；反应动力学；尺寸设计。
Abstract
WiththedevelopmentofChinasnuclearpowerindustry,thedemandforuraniumdioxide(UO?)isincreasing.TheIDRdryprocesshassignificantadvantagesinUO?powdermanufacturing.Thispaperfocusesontheprocesscalculationofa200-tondryuraniumconverter,aimingtoprovideabasisforitssizeoptimizationandprocessparametersetting.Basedontheaxialdispersionmodelandcoupledwithchemicalreactionkinetics,auraniumconversionmodelisconstructed,coveringmultiplemodulessuchasthemainmaterialcalculationmodel,basicparametermodel,two-phasephysicalpropertymodel,andchemicalreactionmodel.Throughmodelanalysisandverification,thechemicalreactionkineticcharacteristicsarestudied,andthecalculationresultsarecomparedwithliteraturedatatoverifythereliabilityofthemodel.
Theresearchresultsshowthattemperatureplaysacrucialroleinthereactionrate.Whenthetemperatureisbelow500°C,thehydrolysisreactionrateofUO?F?isalmostzero,andincreasingthetemperaturecanmakethereactionratesofallreactionsincreaseexponentially.Areasonabletemperaturegradientissuitabletobesetinthefurnace.Thelengthoftheuraniumconverterisreasonableintherangeof450-540cm,andtheinnerdiameterisreasonableintherangeof30-40cm.Thedesignschemewithalengthof480cmandaninnerdiameterof35cmisrecommended,andtheaspectratiois13.7,meetingtherequirements.Underthisc