后處理工藝Purex流程計算機模擬研究現狀及展望

陳延鑫，何 輝，唐洪彬，張春龍，于 婷

中國原子能科學研究院 放射化學研究所，北京 102413

Purex流程是復雜的多級逆流萃取流程，該流程的設計和優化往往需要耗費大量的人力物力，得到的結果卻很有限。利用Purex流程中相應組分的分配比、萃取設備的水力學參數等基礎數據開展計算機模擬研究，能夠在較寬的范圍內開展流程的分析和優化工作，找出最佳的工藝條件，具有極其重要的實用價值。

計算機模擬方法的歷史可以追溯到20世紀30年代的圖表計算方法，當時的Varterressian和Fenske[1]利用該方法計算了符合萃取、洗滌和反萃設計要求所需要的萃取分配系數、兩相相對流速和反應器級數等。但這種計算方法只適合于單一溶質或者溶質之間沒有相互作用的體系，只是計算機模擬的雛形。

20世紀50年代后期，以計算機技術為基礎的圖表計算方法繼續發展，隨后被用于核工業回收和濃縮U、Pu的TBP-煤油液-液萃取流程以及工廠的相關工藝設計。盡管這種方法是圖表性質的，并不能解決過程中涉及的動力學問題或對時間有依賴關系的相關問題，但由于其對很多問題能快速給出合適的答案，所以早期采用Purex流程的很多后處理廠的設計是在這種圖表計算方法的基礎上完成的[2]。

20世紀70年代以來，隨著計算機技術的迅猛發展和計算機的普及，大量的計算機模擬程序被開發出來，主要有SIMTEX[3]、SOLVEX[4]、SEPHIS(MOD1—MOD4)[5-7]、VISCO[8]、PULCO[9]、EXTRA·M[10]、CUSEP[11]和PARC[12]。其中SOLVEX、SEPHIS(MOD1—MOD4)、EXTRA·M等程序用來模擬混合澄清槽中各組分的萃取行為，PULCO和CUSEP程序用來模擬脈沖萃取柱，PARC可以模擬混合澄清槽和脈沖萃取柱，VISCO程序則對混合澄清槽、脈沖萃取柱和離心萃取器都能進行模擬?！?br>