铀二循环过程中基于液滴传质的混合澄清槽动态模型研究
摘要
在PUREX流程的铀二循环过程中，主要采用混合澄清槽提纯、净化六价铀元素。
但是由于混合澄清槽种类繁多，在以往的混合澄清的模拟中，很少考虑到混合澄清槽的
结构与工艺条件上的差异，可能导致模型对其他工况的适应性降低。因此，本论文使用
液滴传质的方法描述了混合澄清槽内的萃取过程；通过液滴直径、液滴传质公式与混合
澄清槽的结构与工艺条件之间的关系，加强了液滴传质的动态模型与设备、工艺条件的
耦合度，对铀二循环过程的萃取段、反萃段进行了动态模拟。
首先，建立了铀二循环过程中基于液滴传质的萃取段、反萃段的动态模型与基于相
平衡的镎的萃取、反萃模型。利用液滴直径模型与传质速率模型建立了混合澄清槽尺寸、
转速、桨型之间的关系，通过实验数据进行模型验证，发现了在存留分数为0.1~0.5、转
速为600~2000的工艺条件下，液滴的类型为停滞液滴；停滞液滴传质模型在铀的水相
模拟结果中，相对误差在5%以内；在停滞液滴类型的传质模型中，级效率为99%左右，
在滞留内循环液滴类型的传质模型中，级效率与转数成正比例关系；基于液滴传质的动
态模型达到稳态的时间与实验结果一致，都在2~3个槽体积达到平衡。对单级混合澄清
槽达到稳态时，分配比的文献验证结果发现，相同体系下，六价铀的最大相对误差为
15.90%；硝酸的最大相对误差为13.04%。
最后，对三种不同工况下的工艺条件进行模拟，并与文献上的实验数据进行比对，
模拟值与实验值吻合度较好。铀、镎回收率都能到99%以上，萃取段的出口浓度相对误
差基本低于20%；反萃段的在前3级基本反萃完成，各级平均回收率为60%左右，反段
的出口浓度相对误差基本低于17.38%；洗涤段镎的模拟与实验数据一致，在第7级中
基本被反萃回水相。
关键词：铀二循环；液滴传质；混合槽澄清槽；动态模型；
铀二循环过程中基于液滴传质的混合澄清槽动态模型研究
Abstract
InuraniumpurificationcycleprocessofPUREXprocess,theuranium(Ⅵ)andpurifiedby
mixer-settlers.However,therearemanykindsofmixer-settlers.Intheprevioussimulationof
mixer-settlers,thedifferencesinstructureandprocessconditionsarerarelytakenintoaccount,
whichmayleadtotheadaptabilityofthemodeltootherworkingconditions.Therefore,this
paperdescribestheextractionprocessinthemixer-settlersbyusingthedropletmasstransfer
method.Throughtherelationshipbetweenthedropletdiameter,thedropletmasstransfer
formula,thestructureofthemixer-settlersandtheprocessconditions,thecouplingdegree
betweenthedynamicmodelofthedropletmasstransferandtheequipmentandtheprocess
conditionsisstrengthened.Thedynamicsimulationoftheextractionstageandthereverse
extractionstageoftheuraniumpurificationcycleprocessiscarriedout.
Firstly,thedynamicm