Précipitation turbulente d'oxalate d'uranium en réacteur vortex : étude expérimentale et modélisation

Turbulent precipitation of uranium oxalate in a vortex reactor : experimental study and modelling

• Auteur / Autrice : Yann Sommer de Gélicourt
• Direction : Edouard Plasari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie industrielle

Réactivité (chimie)

Uranium

Précipitation (chimie)

Résumé

Le procédé industriel de précipitation oxalique conduit dans une cuve non chicanée agitée magnétiquement, le Réacteur Vortex, a été étudié sur simulant du plutonium: l'uranium. La modélisation de la précipitation nécessite un modèle de mélange pour la phase liquide continue et la résolution du bilan de population pour la phase solide dispersée. La réaction chimique étant influencée par le mélange à l'échelle moléculaire, non résolu par les codes commerciaux de CFD, un modèle de mélange en sous-maille a été introduit: les fonctions de densité de probabilités en modes finis, et couplé à un modèle de cascade d'énergie des liquides. L'évolution de la phase dispersée est résolue par une méthode de quadrature des moments, avec des cinétiques expérimentales de nucléation et de croissance, et un noyau d'agglomération fonction du cisaillement local. Le potentiel de cette approche locale, sans aucun ajustement, est renforcé par la cohérence des résultats de simulation et expérimentaux.

Industrial oxalic precipitation processed in an unbaffled magnetically stirred tank, the Vortex Reactor, has been studied with uranium simulating plutonium. Modelling precipitation requires a mixing model for the continuous liquid phase and the solution of population balance for the dispersed solid phase. Being chemical reaction influenced by the degree of mixing at molecular scale, that commercial CFD code does not resolve, a sub-grid scale model has been introduced : the finite mode probability density functions, and coupled with a model for the liquid energy spectrum. Evolution of the dispersed phase has been resolved by the quadrature method of moments, first used here with experimental nucleation and growth kinetics, and an aggregation kernel based on local shear rate. The promising abilities of this local approach, without any fitting constant, is strengthened by the similarity between experimental results and simulations.