最近的帖子

FAI离子交换深圳风采介绍

张贴者 Jim Burelbach博士和Marty Plys 于12.30.20

By Jim Burelbach, PhD, Chief Commercial Officer, 福斯克& Associates, LLC

and Marty Plys, DSc, Chief Technology Officer, 福斯克& Associates, LLC

福斯克&Associates,LLC(FAI)开发了用于离子交换器(IX)性能的计算流体动力学(CFD)深圳风采,作为我们支持从2011年3月11日海啸和反应堆中恢复的一部分 崩溃事故 在日本福岛Diaichi工厂。

事故发生后不久,在恢复了对受损反应堆的供水之后,受污染的水开始在反应堆建筑结构的较低高度积聚。东京电力公司(TEPCO)认识到,不久将需要对积水进行净化处理,因此,东京电力公司聘请了东芝公司来解决这一问题。 FAI参与了东芝“战室”的工作,并被指派为水净化系统的设计提供技术基础,该系统最终被称为SARRY系统。

FAI IX深圳风采是在我们的作战室服务期间根据符合NQA-1的质量保证程序开发和创建的。我们深圳风采的主要输出是对离子交换模块(IXM)换出频率的估算,因此是对运动来清除积水所需的IXM数量的成本估算。这些估算是作为SARRY系统成本建议的一部分提供给TEPCO的,该系统自2011年夏季以来已成功实施并运行。

自2011年以来,FAI IX深圳风采已经得到了发展,我们正在升级该深圳风采,以扩展其功能,以用于更一般的严重事故应用和商业非核应用。本文介绍了该深圳风采现在可以解决的各种问题,并提供了一些特定的示例。

FAI IX深圳风采的SARRY版本仅考虑一种离子类型和一种吸附剂颗粒类型。扩展深圳风采将考虑多个离子和多个颗粒,其中包括对吸附剂颗粒的粒径分布的考虑。在这里,我们将显示单个离子和吸附剂可获得的各种结果的示例。

去除SARRY所需的关键离子是铯和锶。当元素周期表的同一列中存在竞争离子时,很难从溶液中除去这些离子,对于Cs而言,Na和K,对于Sr而言,Ca,此外,pH本身也会产生影响离子交换介质的性能

给定符号K,通过一个称为分布系数的参数来量化去除离子的能力。d。这是平衡固体浓度与平衡液体浓度之比。由于传统上以摩尔/ kg表示固体浓度,以摩尔/ L表示液体浓度,因此K的单位d 通常以L / kg表示。

用于去除碱金属离子的典型离子交换介质是天然发现的无机沸石,如斜发沸石和菱沸石。在1990年代,美国能源部成功开发了一种高效的合成沸石材料,称为结晶硅钛酸盐(CST),事实证明,即使存在非常高的Na和K浓度,其也具有很高的选择性去除Cs和Sr。出于消除汉福德和萨凡纳河能源部站点废物中污染物的愿望。

清除福岛污物的关键问题是海水已暂时用于注入冷却水,因此累积的污水中Na,K和Ca的浓度较高。因此,DOE开发的CST产品非常适合SARRY系统。

FAI IX深圳风采的质量保证血统书包括将深圳风采与实验结果进行比较。对于我们的SARRY工作,我们检查了有关IX介质,最重要的是有关饲料解决方案的实验。图1显示了FAI IX深圳风采与另一个用于模拟ORNL针对CST进行的实验的深圳风采的比较。使用ORNL(罗森(Rosen))深圳风采得出K的值d 为了重现数据,FAI(详细)深圳风采使用了ORNL报告的确切输入。

图1,原始FAI SARRY深圳风采与ORNL的最适合SCT数据的比较。

原始FAI SARRY深圳风采与ORNL的比较图最适合SCT数据。

正如对福岛所做的那样,该深圳风采最典型的用途是优化离子交换模块(IXM)的使用时间。离子交换系统的典型设计包括两个或三个串联的模块,这些模块在使用期间会旋转。对于核应用,我们经常考虑串联三个IXM,其概念是第三个也是最后一个IXM是“保险单”。因此,使用IXM的策略称为“旋转木马(Merry-Go-Round)”(MGR)方法:先加载领先的IXM并根据预期的居里加载等条件进行更换,然后将第二个IXM提升到领先位置,即最后一个或“滞后” IXM被提升到第二个位置,而新的“保险” IXM被置于新的滞后位置。

使用FAI IXM深圳风采的关键是优化变更标准的选择,这对于居里荷载很难做到,但根据服务时间很容易做到,可以根据有效床位数进行量化。

例如,考虑一个由3个串联的IXM组成的系统,由没有变更的信号源馈送。图2中显示了在清理活动期间不同时间的离子浓度分布。在没有变化的情况下,离子负载不断增加,最终模块允许穿透(输入离子可从后端泄漏)并最终耗尽(输出接近与输入相同,因此系统无用)。当通过原始模拟执行了50%的MGR更改时,将防止突破“保险” IXM。在这些图中,分数长度是基于一系列IXM的距离,因此,通过寻找位置2.0之后的显着离子浓度,可以看到进入滞后IXM,而完全耗尽是通过位置3.0附近的显着离子浓度表示的。

在随后的文章中,我们将展示更新的深圳风采的一些重要功能:

  • 吸附剂粒度分布对结果的影响,以及
  • 多种竞争离子对结果的影响。

这些对于更好地估计IXM变更率和IXM系统的成本估计很重要。

图2,没有MGR变更的示例计算。

没有MGR变更的计算

图3,MGR变更示例计算

MGR变更进行计算

欲了解更多信息,请联系Jim Burelbach。 [email protected].

cta-bg.jpg

我的灰尘可燃吗?

帮助您决定的流程图
现在下载