玻璃固化用電磁冷坩堝優(yōu)化設(shè)計(jì)及溫度場(chǎng)和流場(chǎng)研究.pdf

1、核燃料在反應(yīng)后會(huì)殘留下具有放射性的廢料，這種放射性無法用物理或者化學(xué)方法將其消除，只能依靠自身的衰變，而這些放射性核素的半衰期往往長達(dá)幾萬年甚至幾十萬年。使用冷坩堝對(duì)核廢料進(jìn)行固化處理，將固化體深埋可以防止核廢料對(duì)環(huán)境的危害。因此，研究冷坩堝固化工藝對(duì)核廢料安全處置有著重要意義。
　　建立了冷感坩堝電磁場(chǎng)3-D有限元模型，計(jì)算結(jié)果表明：在空載條件下線圈中間高度位置磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，隨著高度變化向兩端遞減。在開縫截止區(qū)域由于電流疊加效應(yīng)

2、磁場(chǎng)強(qiáng)度有突變。對(duì)比坩堝A與坩堝B兩種不同結(jié)構(gòu)坩堝內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度，坩堝A的磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯大于坩堝壁。電流從500A增加到1500A，磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)。頻率由50kHz升高到200kHz磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，但是在開縫處以及坩堝中心不明顯。電流頻率的增大可以提高冷坩堝的加熱效率，在200kHz時(shí)可以提高到40％。
　　依據(jù)磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果結(jié)合本課題組已有的研究成果，參考國外文獻(xiàn)及專利，并根據(jù)玻璃固化的高放射性的工作環(huán)境設(shè)計(jì)出可以自由控制開始與停止卸料的水

3、冷滑閥結(jié)構(gòu)。結(jié)合工藝要求與電磁場(chǎng)分布規(guī)律，設(shè)計(jì)坩堝壁由Φ16mm的不銹鋼管圍成的內(nèi)徑330mm，高度為500mm，有效容積為30L的冷坩堝。并設(shè)計(jì)出相關(guān)的感應(yīng)線圈、上下水冷環(huán)、水冷底盤以及坩堝蓋。
　　計(jì)算了熔體內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布情況，對(duì)熔體上不同位置以及不同電源參數(shù)條件的溫度分布進(jìn)行分析。隨著電流值和頻率的增加，加熱到工作溫度的時(shí)間縮短，但是溫度梯度增大，使熔體內(nèi)部分布不均勻。熔煉過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況添加機(jī)械攪拌。
　　玻璃