نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش اموخته پژوهشگاه علوم فنون هسته ای

2 ریاست سازمان انرژی اتمی ایران

3 هیات علمی

4 شرکت فناوری های پیشرفته ایران

10.24200/nst.2020.549.1370

چکیده

برای افزایش عملکرد یک سانتریفیوژ گازی که در صنعت غنی‌سازی اورانیم استفاده می‌گردد میدان جریان گاز درون آن بررسی و شبیه‌سازی می-گردد. در این مطالعه، برای شبیه‌سازی جریان گاز درون روتور، از روش دقیق و کامل معادلات ناویراستوکس با استفاده از روش CFD بهره‌گیری می-شود. برای استفاده از روش CFD، برای اولین بار یک حلگر ضمنی کوپل و بر مبنای دانسیته در نرم‌افزار اپن فوم توسعه داده شد که از آن برای شبیه-سازی جریان گاز درون روتور استفاده گردید. در یک روتور نمونه، توان جداسازی با تنظیم پارامترهای دبی خوراک، فشار دیواره، گرادیان دمای دیواره و نیروی درگ اسکوپ بهبود یافت. با بررسی نتایج مشخص گردید کمیت‌های عملیاتی مقدار بهینه‌ای دارند که در آن مقدار بهینه، توان جداسازی بیشینه شده است. شرایط بهینه روتور در دبی خوراک 90 گرم بر ساعت، فشار دیواره 44 تور، گرادیان دمای 25 کلوین و نیروی درگ 1557 دین تعیین شد تا روتور مدل به بیشینه توان جداسازی 87/12 کیلوگرم سو UF6 بر سال برسد. با انجام این مطالعه گام مهمی در ارتقا عملکرد جداسازی سانتریفیوژ برداشته شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Parametric studies for a gas centrifuge using numerical method in OpenFOAM

نویسندگان [English]

  • Valiyollah Ghazanfari 1
  • Ali AKBAR Salehi 2
  • Mohammad Mahdi Shadman 4
  • Mohammad Hossein Askari 4

1 Nuclear Science and Technology Research Institute

2 Head of the Atomic Energy Organization

4 engineer in atomic energy

چکیده [English]

In order to increase the performance of a gas centrifuge used in the uranium enrichment industry, the gas flow field is studied and simulated inside it. In this study, to simulate the gas flow inside the rotor, the full Navier-Stokes equations using CFD method is used. For the CFD method, a density-based implicit coupling solver was developed in OpenFOAM software, which was used to simulate the gas flow inside the rotor. In a sample rotor, the separation power was improved by adjusting feed flow parameters, wall pressure, wall temperature gradient, and scoop drag force. The results showed that the process variable had an optimal value at which in this value the separation power is maximum. The optimum rotor conditions were determined at feed rate of 90 g/h, wall pressure of 44 torr, temperature gradient of 25 K and drag force of 1557 dyne to achieve maximum separation power of 12.87 kg UF6 SWU/year. This study has taken an important step in improving the performance of centrifuge separation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Centrifuge
  • Parametric studies
  • numerical method
  • OpenFoam