مدل سازی و بهینه سازی شرایط عملیاتی کندانسورهای واحد جداسازی اورانیم هگزافلوراید

 این پژوهش به منظور مدل­ سازی و بهینه­ سازی شرایط عملیاتی دوکندانسور از نوع پوسته­ ی لوله ­ی واحد جداسازی  UF۶ با آرایش سری در مجتمع UCF اصفهان (شرکت سوخت رآکتور­های هسته­ ای) انجام گرفت. هدف این پژوهش، پیش ­بینی شرایط بهینه­ ی کارکرد به منظور کاهش میزان اورانیم خروجی به صورت برفک از سیستم کندانسور بود. این مهم با در نظر گرفتن شرایط تشکیل برفک در طول کندانسور برای بهبود پیش­ بینی مدل در خصوص متغیرهای با اهمیت از جمله خواص مخلوط گاز در حال چگالش، مقادیر  UF۶ چگالشی و برفک خروجی از کندانسور انجام شده است. در این مدل ­سازی، هر یک از دو کندانسور مورد نظر از نوع پوسته­ ی لوله به حجم­ کنترل­ هایی با طول معین در جهت جریان گاز ورودی تقسیم شدند و معادلات موازنه­ ی جرم، انرژی و گشتاور در این محدوده برای گاز داخل پوسته­ ی کندانسورها تدوین شد. سپس دمای سطح  UF۶ جامد چگالش یافته بر روی سطوح کندانسور، با روش حدس و خطا به دست آمد و بر این اساس پارامترهای انتقال جرم و حرارت در هر لحظه از زمان فرایند در طول کندانسور به دست آمد. مقایسه­ ی نتایج مدل با نتایج تجربی صنعتی ارائه شده در خصوص جرم چگالش یافته در کندانسور۱ و ۲ و خواص گاز خروجی از کندانسور۲، بیان­ کننده­ ی دقت عمل بسیار بالای این مدل است. میانگین خطای داده­ های به دست آمده در مدل­ سازی انجام شده نسبت به داده­ های صنعتی برای جرم چگالش یافته در کندانسور اول و دوم به ترتیب ۱.۳۹ و  ۲.۲۴% است. در ادامه، تاثیر متغیرهای موثر در طول دوکندانسور با کاربرد مدل اثبات شده، بررسی شد. سرانجام با بررسی و تحلیل این متغیر­ها و تاثیر آن­ ها با استفاده از یک نرم­ افزار طراحی شده­ ی مدل­ سازی، شرایط عملیاتی بهینه در این نوع کندانسورها انتخاب شدند. در شرایط بهینه، دمای مایع خنک­ کننده­ ی ورودی (محلول آب- نمک) به کندانسور۱ برابر با   ۱۰۰C  و سرعت بهینه­ ی گاز ورودی معادل  m/s  ۰.۰۹  به دست آمد.

کلیدواژه ها:

اورانیم هگزافلوراید ، چگالش ، کندانسور ، مدل سازی ، بهینه سازی