乏燃料剪切机气固两相流分析及结构优化

摘要

后处理厂普遍采用机械法的剪切机系统进行乏燃料破解,剪切产生的放射性粉尘需进行包容设计,确保乏燃料芯块的充分利用和热室的可维修性,研究乏燃料剪切机内气流形态和颗粒物分布运动规律对于保障剪切机的正常运行具有重要意义.为补充试验研究和理论研究的不足,改善剪切机内粉尘分布、降低粉尘水平和优化剪切机设计,本文以注入模拟颗粒的乏燃料剪切机为研究对象、离散颗粒模型为基础,对剪切机内气固两相流进行了计算流体力学模拟.通过分析剪切机内流体的速度、压力和湍动能的分布规律,以及粉尘颗粒对箱体内部的破坏作用,对剪切机的结构和边界条件设计进行了优化.结果表明:改进流道结构和输入条件可有效避免剪切机内涡流、湍流和高冲击力的产生,箱体内气固两相流的速度场、压力场和湍动能分布规律较为均匀,梯度变化较小,可有效降低箱壁损伤.