中核四0四有限公司王健获国家专利权
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龙图腾网获悉中核四0四有限公司申请的专利一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114647916B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202011504325.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法是由王健;侯彦龙;王勇;李贺成;魏刚;蒙金红;马振荣设计研发完成,并于2020-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法在说明书摘要公布了:本发明属于核燃料循环中天然铀的萃取纯化技术领域,具体涉及一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法。确定萃取纯化系统的参数类型,将其分为工艺操作参数与脉冲柱结构参数;将工艺操作参数作为输入的操作变量,将脉冲柱结构参数作为固定量;以单元微分法分别建立萃取纯化系统中萃取柱、洗涤柱、反萃柱的传质模型;对传质模型进行无量纲化;对无量纲化传质模型进行求解,建立硝酸铀酰萃取纯化过程中的热力学模型与脉冲柱的水力学模型,将热力学模型与水力学模型进行联合,即将萃取反应过程与萃取反应过程所使用的脉冲柱结构特性相联合。可以真实的模拟天然铀萃取纯化过程的运行结果,模拟计算出不同的两相流比、浓度、酸度、温度下的运行结果。
本发明授权一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法在权利要求书中公布了:1.一种天然铀萃取纯化系统的仿真建模方法,其特征在于: 第一步:确定萃取纯化系统的参数类型,将其分为工艺操作参数与脉冲柱结构参数; 第二步:将工艺操作参数作为输入的操作变量,将脉冲柱结构参数作为固定量; 第三步:以单元微分法分别建立萃取纯化系统中萃取柱、洗涤柱、反萃柱的传质模型; 对传质模型进行无量纲化; 第四步:对无量纲化传质模型进行求解,建立硝酸铀酰萃取纯化过程中的热力学模型与脉冲柱的水力学模型,将热力学模型与水力学模型进行联合,即将萃取反应过程与萃取反应过程所使用的脉冲柱结构特性相联合; 第五步:建立硝酸铀酰萃取纯化过程中的热力学模型; ①萃取柱硝酸铀酰萃取过程热力学模型: 其中,[U]ORG——萃取液中硝酸铀酰浓度,gUL;[TBP]AQ——萃取剂中TBP体积百分比,[NO3]AQ——萃原液中硝酸酸度,molL;[U]AQ——萃原液中硝酸铀酰浓度,gUL;T——硝酸铀酰萃取过程温度,K; ②洗涤柱硝酸铀酰洗涤过程热力学模型: 其中,[U]ORG——洗涤后有机相中硝酸铀酰浓度,gUL;[NO3]AQ——洗涤液中硝酸酸度,molL;[U]AQ——洗涤液中硝酸铀酰浓度,gUL; ③反萃柱硝酸铀酰反萃过程热力学模型: 其中,[U]AQ——反萃液中硝酸铀酰浓度,gUL;[NO3]ORG——脉冲筛板反萃柱入口有机相中酸度,molL;[U]ORG——脉冲筛板反萃柱入口有机相中硝酸铀酰浓度,gUL;T——反萃过程反应温度,℃; 第六步:建立脉冲柱的水力学模型; ①脉冲萃取柱与脉冲洗涤柱的分散相持液量模型如下: 其中,xd——分散相持液量;Af——脉冲折流板萃取柱脉冲强度,ms;vd——分散相速度,ms;vc——连续相速度,ms;Δρ——分散相与连续相两相密度差,kgm3;ρd——分散相密度,kgm3;ρc——连续相密度,kgm3;μd——分散相粘度,Pas;μc——连续相粘度,Pas; α——脉冲折流板萃取柱环隙率;γ——分散相表面张力,Nm;Afm——脉冲折流板萃取柱平均脉冲强度,ms;g‑重力加速度,kgN; ②脉冲反萃柱的分散相持液量模型如下: xd=1.1*106*exp[50.56*|Af‑Afm|]*vd0.86*vc+vd0.28*Δρ‑0.3*ρd‑0.93*μd0.77*α‑0.56*h‑0.56*0.55其中,xd——分散相持液量;Af——脉冲筛板反萃柱脉冲强度,ms;vd——分散相速度,ms;vc——连续相速度,ms;Δρ——分散相与连续相两相密度差,kgm3;ρd——分散相密度,kgm3;μd——分散相粘度,Pas;α——脉冲筛板反萃柱筛板开孔率;γ——分散相表面张力,Nm;h——脉冲筛板反萃柱筛板之间的板间距,m;Afm——脉冲筛板反萃柱平均脉冲强度ms; 第七步:分别将萃取柱、洗涤柱、反萃柱所对应的传质模型,结合所对应的热力学模型与水力学模型进行联合,获得最终的硝酸铀酰萃取纯化系统精确模型; 第八步,将第一步所确定的工艺操作参数带入最终的硝酸铀酰萃取纯化系统精确模型,利用荣格库塔法进行求解,即可求解出模型模拟结果所需的水相出口与有机相出口的硝酸铀酰浓度结果; 第九步:对计算结果进行校验,对符合要求的输出,得出最终计算结果,对不符合要求的重新返回进行计算。
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