液流動異常発生の濃度プロファイルへの影響; 再処理ウラン逆抽出工程でのオーバーフロー流及びエントレインメントの発生

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上田 吉徳; 藤川 克巳*; 塩浦 隆生*

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目的:多段溶媒工程に用いる抽出装置は運転条件が設計条件に対して過負荷になると、エントレインメントやオーバーフロー流等の液流動異常が発生する。これらは工程内の濃度分布に影響を与えるので、従来抽出装置は、適用する運転条件範囲ではこれらの事象が発生しないように設計されてきた。しかし、避けるべき事象の本質は液流動異常の発生自体ではなく、それらによる工程内の濃度分布の変化が製品スペックの逸脱を誘発することである。そこで、エントレインメント及びオーバーフロー流発生が誘発する工程内の濃度分布の変化を解析し、抽出装置及び工程の設計や運転方法の合理化に反映する。方法:旧再開部EDSにて開発したオブジェクト型抽出工程計算コード[EASY]を用い、ウラン逆抽出工程を対象に、工程内部全段にて有機相、水相、及び両相でエントレインメント及びオーバーフロー流が発生した場合の工程内の濃度分布の変化を解析した。そして、それらの発生がない場合における有機相および水相供給流量の制御精度に起因する工程内の濃度分布への影響と比較した。結果:エントレインメント及びオーバーフロー流発生は有機相出口ウラン濃度の上昇を招くが、10%程度までの発生の影響は、定格運転中に通常想定される運転条件変動に起因する影響よりも1桁程度小さい。この関係は広範囲のフローシート条件下で認められた。結論:抽出工程フローシート設計においては、運転条件変動の工程内の濃度分布への影響をあらかじめ考慮して段数を決める。従って、以上の結果より、運転対応や装置設計において、エントレインメント及びオーバーフロー流発生の制限をある程度許容できる可能性が示された。以上を実際の設計に反映するためには、発生したエントレインメント及びオーバーフロー流の成分が通常の場合と同様の平衡関係を保っている領域を、実験的に確かめることが最大の課題となる。

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