بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی در داخل یک روتور سانتریفیوژ گازی در حضور گازهای سبک هیدروژن فلوراید و هوا با روش های DSMC و تابع توزیع بولتزمن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، ایران

2 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 هیئت علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

4 شرکت فناوری های پیشرفته ایران، سازمان انرژی اتمی ،تهران ، ایران

چکیده

معادله بولتزمن معادله‌ای بسیار مهم در علم فیزیک و دینامیک سیالات می‌باشدکه برخورد‌های دوتایی بین مولکول‌ها را توصیف می‌نماید. به دلیل غیر خطی بودن و پیچیدگی عبارت‌های انتگرال برخورد، استفاده مستقیم از معادله بولتزمن برای گاز‌های رقیق دشوار و پیچیده می‌باشد. یکی از روش های حل معادله بولتزمن روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو می‌باشد. از آنجائیکه فشار اغلب تجهیزات واحد‌های فرآیند غنی سازی کمتر از فشار اتمسفر می‌باشد، ممکن است در طی عملیات غنی سازی رطوبت هوا به دفعات و در مکان‌های مختلف زنجیره‌ها به لوله سیال نشت کند و طی واکنش با گاز هگزافلوراید اورانیوم سبب تولید رسوب بر روی سطوح داخلی روتور سانتریفیوژ و گاز هیدروژن فلوراید ‌گردد. در این تحقیق تاثیر غلظت و فشار کل داخل روتور سانتریفیوژ فرضی برای شرایط دو جزئی (97/0=ZUF6 و 03/0=ZHF)، (93/0=ZUF6 و 07/0=ZHF)، (9/0=ZUF6 و 1/0=ZHF)، (85/0=ZUF6 و 15/0=ZHF) و سه جزئی (9/0=ZUF6، 05/0=ZHF و 05/0=ZAir) و (8/0=ZUF6، 1/0=ZHF و 1/0=ZAir) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج با روش تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش میزان گاز سبک به همراه گاز UF6باعث کاهش فلاکس جرمی محوری می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of hydrodynamic parameters inside a gas centrifuge rotor in the presence of hydrogen fluoride and air light gases using DSMC and Boltzmann distribution function

نویسندگان [English]

  • Masoud Khajenoori 1
  • Ali Haghighi Asl 2
  • Ali Norouzi 4
1 F
2 H
4 Tehran
چکیده [English]

The Boltzmann equation is a very important equation in the physics and fluid dynamics which describes binary collisions between molecules. The direct use of Boltzmann equation for rarefied gases is difficult and hard due to nonlinearity and complexity of collision integral expressions. Direct simulation Monte-Carlo is one of the methods to solve the Boltzmann equation. Moisture may leaks to the fluid pipelines in the various places of cascades so many times through the enrichment operations since pressure of the most enrichment process units is less than the atmospheric pressure. It causes the solid uranium precipitation on the inner surfaces of rotor and HF production upon the reaction with UF6. It has been investigated the impact of concentration and total pressure inside a hypothetical centrifuge for binary component conditions (ZUF6=0.97, ZHF=0.03), (ZUF6=0.93, ZHF=0.07), (ZUF6=0.9, ZHF=0.1), (ZUF6=0.85, ZHF=0.15) and three component conditions (ZUF6=0.9, ZHF=0.05, ZAir=0.05) and (ZUF6=0.8, ZHF=0.1, ZAir=0.1) in this research. The results have been compared with the Boltzmann distribution function. Moreover, increase in the amount of light gas along with UF6 results in the decrease of ρv_z.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boltzmann equation
  • Hydrogen fluoride
  • Gas Centrifuge
  • DSMC