铀气溶胶在通风柜中的扩散与沉积特性研究

发布时间：2020-05-25 10:20

【摘要】：铀是重要的核电原料,也是重要的国防战略资源。为了确保我国核电燃料和国防战略核材料的稳定可靠供应,必须确保其生产工艺的安全性,营造安全健康作业环境。金属铀真空熔炼工艺是铀循环中的一种先进工艺,铀真空熔炼工艺处理过程属于开放型放射性操作。由于铀真空熔炼工艺处理过程属于开放型放射性操作,这些铀气溶胶将在实验人员浸没操作过程中进入人体,并首先沉积在肺组织,部分铀气溶胶在肺部溶解并与生物分子反应导致细胞毒性效应。由于铀的各种同位素衰变产生的α射线有很强的内照射效应,因此,内照射是金属铀真空熔炼工艺导致电离辐射个人剂量的主要贡献来源。金属铀真空熔炼工艺铀物料的处理是在专用通风柜或相当于通风工作箱的主工艺装置中操作的,其作业环境中放射性气溶胶的浓度高低很大程度上取决于通风柜性能的优劣,本文以金属铀真空熔炼工艺所用专用通风柜为原型,根据实际几何尺寸和气溶胶在流场中扩散与沉积的理论模型,搭建了放射性气溶胶在通风柜内逸出与沉积规律实验平台,着重研究了:1)温度对铀气溶胶在通风柜内逸出率和沉积率的影响规律;2)操作面风速对铀气溶胶在通风柜内逸出率和沉积率的影响规律;3)颗粒粒径对放射性气溶胶在通风柜内逸出率和沉积率的影响规律;4)风幕的风量和送风角度对通风柜防护性能的影响规律。通过以上研究,获得了以下研究成果:(1)依据气溶胶迁移动力学理论与金属铀真空熔炼工艺特点,确定源点温度、粒径和操作面风速为影响放射性气溶胶在通风柜中逸出率和沉积率的主要因素,并设计、加工并组装了专门的实验装置。(2)提供了一种计算铀气溶胶在通风柜内逸出率和沉积率的计算模型,通过室内试验和CFD数值模拟技术,研究了无风幕通风柜的源点温度、气溶胶颗粒物的粒径和操作面风速对通风柜防护性能的影响。结果表明:1)实验结果与CFD数值模拟结果基本一致;2)操作面风速对铀气溶胶粒子在通风柜内逸出率和沉积率具有决定性的影响,通过提高操作面风速,能显著地降低气溶胶粒子的逸出率。(3)通过CFD数值模拟技术,研究了风幕风量和送风角度对通风柜防护性能的影响。模拟结果表明:风幕的增加,并不能提高通风柜对气溶胶粒子的防护性能,气溶胶粒子的逸出率不降反增。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL21

【参考文献】