Published 1994 | Version v1
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Modelling the operation of precipitator with vortex effect

Description

In the Purex process which is implemented for the processing of irradiated fuels to eliminate fission products and to recover and valorise uranium and plutonium under the form of end products, a precipitation operation occurs to prepare the plutonium oxalate. This research thesis aims at analysing hydrodynamic characteristics of a specific apparatus used for this precipitation, the precipitator with vortex effect. In a first part, the author presents the problems associated with precipitation operations, their implementation in the processing of irradiated fuels, and compares the considered precipitator with other devices used for the precipitation of radioactive compounds. He proposes a review of literature on the vortex effect in agitated vessel, highlights the key parameter (the forced vortex radius), and reports some preliminary measurements performed on the precipitator. The author then reports the study of liquid phase flows in the precipitator, measurements of rate of suspension, and the study of micro-mixing with reactants. He finally reports attempts to validate trends noticed during flow analysis and a first simple modelling of the precipitator

Abstract (French)

Le 'precipitateur a effet vortex' presente un caractere specifique du au vortex, phenomene qui se developpe en cuve agitee en l'absence de chicanes. Il est pourtant de coutume, pour les precipitateurs classiques, de se preserver de ce phenomene. Le present travail s'est ainsi attache a analyser les specificites hydrodynamiques de cet appareil original. Dans une premiere partie, on presentera, d'une maniere plus precise, le probleme general des operations de precipitation; puis, plus particulierement, leur mise en oeuvre dans le retraitement. On positionnera ainsi le precipitateur a effet vortex parmi tous les appareils proposes pour la precipitation de composes radioactifs. Un deuxieme chapitre passera en revue la litterature permettant de definir l'effet vortex en cuve agitee. Le parametre-cle du vortex sera mis en evidence: le rayon de vortex force rc. Des mesures preliminaires sur le precipitateur etudie permettront de correler ce parametre aux conditions d'agitation. Une troisieme partie sera consacree a l'etude des ecoulements de la phase liquide seule dans le precipitateur. La methode des tracages colores et conductimetriques, employee couramment pour toute etude sur les ecoulements des reacteurs, sera mise en oeuvre dans les configurations cuve fermee et cuve ouverte pour differentes conditions d'agitation. L'analyse des resultats experimentaux conduira naturellement a la conception d'un modele etabli a l'aide d'une demarche progressive de recherche du schema d'ecoulement. Dans une quatrieme partie, des mesures de vitesses de mise en suspension, caracteristiques de l'etat d'homogeneisation dans la cuve seront effectuees. La methode des traceurs sera reconduite pour l'etude de l'ecoulement de la suspension. On montrera ainsi que, etant donne la taille des cristaux, le solide peut etre considere comme traceur du liquide sans que les ecoulements phase liquide et phase solide soient differencies. La mise au contact intime des reactifs relative aux processus du micromelange, le macromelange etant deja etudie dans la troisieme partie, fera l'objet de la cinquieme partie. On regardera quelles sont les performances de melange des alimentations, particulierement importantes pour la creation des cristaux et le spectre granulometrique qui en resulte, comme cela est decrit dans la litterature. La sixieme et derniere partie tentera de valider les tendances pressenties au cours de l'analyse des ecoulements et exprimees par une premiere modelisation simple du precipitateur quant a la mise en oeuvre d'une precipitation. Par exemple, on mettra en evidence experimentalement la specificite de l'effet vortex, en comparaison d'un fonctionnement classique, sur la precipitation d'un compose de la famille des oxalates presentant les memes caracteristiques que l'oxalate de plutonium (caractere tres insoluble et tendance a l'entartrage). (auteur)

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Original title (French)
Modelisation du fonctionnement d'un precipitateur a effet vortex

Publishing Information

Imprint Pagination
210 p.
Report number
FRNC-TH--9182

Optional Information

Notes
109 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/