離子交換法是去除核廢水中放射性元素的有效方法，且具有發(fā)展前景。樹脂交換法于核島、常規(guī)島等凈化水系統(tǒng)中發(fā)揮著要作用，其可以有效吸附放射性核素，且可以脫水循環(huán)使用。但是其也有一定的使用壽命周期，在多次吸附后失去交換能力變成廢樹脂。而廢樹脂運(yùn)輸，又成為了核電廠亟須處理的一大難題。長(zhǎng)距離輸送時(shí)，混合物會(huì)發(fā)生樹脂沉降、板結(jié)等現(xiàn)象，造成管路堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)等突發(fā)狀況，影響核電廠的經(jīng)濟(jì)性和安全性。當(dāng)管路存在高度提升、彎頭等特殊結(jié)構(gòu)時(shí)管路更容易堵塞。本項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)、CFD模擬、動(dòng)力學(xué)仿真三部分出發(fā)，對(duì)樹脂長(zhǎng)距離輸送進(jìn)行優(yōu)化。

其一，在靜置容器和水力輸運(yùn)回路中開展沉降實(shí)驗(yàn)研究，獲得不同配比下樹脂沉降板結(jié)特性。其二，進(jìn)行典型結(jié)構(gòu)下樹脂沉降 CFD 數(shù)值模擬研究，獲得不同速度和配比下樹脂壓降和沉降特性，獲得阻力關(guān)系式。其三，長(zhǎng)距離輸送開展動(dòng)力學(xué)仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合電廠的運(yùn)用場(chǎng)景，建立長(zhǎng)距離輸送動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)仿真模型，優(yōu)化其配置，并進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)方面，采用絲網(wǎng)電導(dǎo)探針測(cè)量了不同樹脂質(zhì)量份額下容器內(nèi)樹脂沉降界面。建立樹脂水力輸送回路，并探究不同樹脂流速及不同樹脂質(zhì)量份額下樹脂在水平直管及垂直抬升彎管中堵塞的情況，以及停泵后管道中的滯留樹脂量。探究了在儲(chǔ)罐內(nèi)無(wú)攪拌條件時(shí)，不同漿體流速對(duì)泵吸入樹脂-水比例的影響。

CFD數(shù)值模擬方面，利用Ansys Fluent程序，選擇歐拉顆粒流與標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型，對(duì)水-樹脂顆粒流于水平直管、彎曲管、豎直管三種管道類型進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了兩相流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、顆粒分布等信息，對(duì)顆粒流的輸運(yùn)特性進(jìn)行了分析，并對(duì)三種管道模型中的顆粒流壓降進(jìn)行了多元線性回歸擬合，得到相關(guān)擬合公式，并對(duì)樹脂輸運(yùn)策略進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。