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燃料の抽出操作におけるウラン、プルトニウムおよびFP等の抽質の移動を支配する界面現象を理解するためには、理想的な均一液滴分散状態を仮定した解析では不充分で、抽出装置内の複雑な乱流場に形成される液滴群の滴径スペクトルおよびこれに基く解析が必要である。本研究ではミキサーセトラーのミキサー部に着目し、ミキサー速度を大にした時に不可避的である空気まき込み条件下でのミキサー内乱流場における液滴径スペクトルの変化を実験的に検討するとともに、その相関式の導出を行った。また気体〜液体〜液体分散系の液滴径生成分散機構についても考察を試みた。
ミキサー内の乱流場に置かれた液滴は、ミクロ又はマクロスケールの乱れやフローパタンに強い影響を受ける。空気まき込みや通気を加えることによってミキサー部のフローパタンや乱流運動は変化を受けるのでこれに従属的な液滴径分布も大きな変化を受けることが予想される。本研究成果によると、ミキサー内での気泡群の存在は微小滴を大巾に増加せしめると同時に気泡群の無い場合より大きい液滴も生成する。このため気泡群の吸引は中間サイズの液滴の存在確率をかなり低下せしめてしまう。このため、気泡の存在する場合の液滴径スペクトルは無い場合に較べてかなりなだらかなものになる。又液滴の体積分布スペクトルは3本の正規分布の組合せで相関することができた。一方数平均スペクトルは2本の対数正規分布の組合せで相関することができた。なお、体面積平均径の撹拌エネルギー依存性および分散性容積比依存性の実験結果は、空気まき込み又は通気のあるミキサー内での液滴は総括的にみて合一現象に支配されていることを示唆した。
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