鈾氣溶膠在通風(fēng)柜中的擴(kuò)散與沉積特性研究.pdf

1、鈾是重要的核電原料，也是重要的國防戰(zhàn)略資源。為了確保我國核電燃料和國防戰(zhàn)略核材料的穩(wěn)定可靠供應(yīng)，必須確保其生產(chǎn)工藝的安全性，營造安全健康作業(yè)環(huán)境。金屬鈾真空熔煉工藝是鈾循環(huán)中的一種先進(jìn)工藝，鈾真空熔煉工藝處理過程屬于開放型放射性操作。由于鈾真空熔煉工藝處理過程屬于開放型放射性操作，這些鈾氣溶膠將在實驗人員浸沒操作過程中進(jìn)入人體，并首先沉積在肺組織，部分鈾氣溶膠在肺部溶解并與生物分子反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞毒性效應(yīng)。由于鈾的各種同位素衰變產(chǎn)生的α射線

2、有很強(qiáng)的內(nèi)照射效應(yīng)，因此，內(nèi)照射是金屬鈾真空熔煉工藝導(dǎo)致電離輻射個人劑量的主要貢獻(xiàn)來源。
　　金屬鈾真空熔煉工藝鈾物料的處理是在專用通風(fēng)柜或相當(dāng)于通風(fēng)工作箱的主工藝裝置中操作的，其作業(yè)環(huán)境中放射性氣溶膠的濃度高低很大程度上取決于通風(fēng)柜性能的優(yōu)劣，本文以金屬鈾真空熔煉工藝所用專用通風(fēng)柜為原型，根據(jù)實際幾何尺寸和氣溶膠在流場中擴(kuò)散與沉積的理論模型，搭建了放射性氣溶膠在通風(fēng)柜內(nèi)逸出與沉積規(guī)律實驗平臺，著重研究了：1)溫度對鈾氣溶膠在通風(fēng)

3、柜內(nèi)逸出率和沉積率的影響規(guī)律；2)操作面風(fēng)速對鈾氣溶膠在通風(fēng)柜內(nèi)逸出率和沉積率的影響規(guī)律；3)顆粒粒徑對放射性氣溶膠在通風(fēng)柜內(nèi)逸出率和沉積率的影響規(guī)律；4)風(fēng)幕的風(fēng)量和送風(fēng)角度對通風(fēng)柜防護(hù)性能的影響規(guī)律。
　　通過以上研究，獲得了以下研究成果：
　　(1)依據(jù)氣溶膠遷移動力學(xué)理論與金屬鈾真空熔煉工藝特點(diǎn)，確定源點(diǎn)溫度、粒徑和操作面風(fēng)速為影響放射性氣溶膠在通風(fēng)柜中逸出率和沉積率的主要因素，并設(shè)計、加工并組裝了專門的實驗裝置。<

4、br>　　(2)提供了一種計算鈾氣溶膠在通風(fēng)柜內(nèi)逸出率和沉積率的計算模型，通過室內(nèi)試驗和CFD數(shù)值模擬技術(shù)，研究了無風(fēng)幕通風(fēng)柜的源點(diǎn)溫度、氣溶膠顆粒物的粒徑和操作面風(fēng)速對通風(fēng)柜防護(hù)性能的影響。結(jié)果表明：1）實驗結(jié)果與CFD數(shù)值模擬結(jié)果基本一致；2）操作面風(fēng)速對鈾氣溶膠粒子在通風(fēng)柜內(nèi)逸出率和沉積率具有決定性的影響，通過提高操作面風(fēng)速，能顯著地降低氣溶膠粒子的逸出率。
　　(3)通過CFD數(shù)值模擬技術(shù)，研究了風(fēng)幕風(fēng)量和送風(fēng)角度對通風(fēng)柜