مدلسازی ریاضی و شبیه‌سازی تبدیل دی‌اکسید اورانیوم به هگزا فلوئورید اورانیوم و بررسی دقت مدل‌های مربوط به واکنش‌های گاز-جامد در پیش‌بینی شدت واکنش و درصد تبدیل

در این مطالعه واکنش فلوئوراسیون ذرات دی‌اکسید اورانیوم و تبدیل آن به هگزافلوئورید اورانیوم بر اساس مدل واکنش همگن در بخش ماده واسطه و واکنش سطحی بر روی هسته واکنش نداده مورد مدلسازی و شبیه‌سازی قرار گرفته است. این مهم به منظور اصلاح معایب و ضعف‌های مدل‌های قبلی ارائه شده که عموماً بر مبنای انجام واکنش‌های تولید (UO2F2) و UF6 به ترتیب در سطح هسته واکنش نداده و سطح ماده واسطه تبیین گردیده‌اند صورت گرفته است. گرچه مدلهای قبلی منجر به ارائه راه‌حل‌های تحلیلی برای پیش‌بینی درصد تبدیل و شدت واکنش‌ها شده‌اند، با وجود این به دلیل اهمیت پدیده نفوذ گاز در ماده حد واسط و انجام واکنش در توده آن از یکسو و تأثیر شرایط عملیاتی مانند دما و اندازه ذرات بر توزیع غلظت گاز و شدت واکنش‌ها، نمی‌توان به نتایج آنها در کلیه دامنه‌های عملیاتی اعتماد کرد. بنابراین، معادلات حاکم بر مبنای قانون بقای جرم جزیی تبیین و برای اولین بار معادلات بدون بعدی با کاربری ویژه در حل معادلات با روش‌های عددی جهت پیش‌بینی مقادیر سرعت واکنش و محصولات میانی و نهایی واکنش بدست آمده است. مقایسه نتایج مدل با نتایج ارائه شده مربوط به پیشرفت واکنش و تغییرات درصد تبدیل مواد موجود در آن بیانگر دقت قابل قبول این مدل می‌باشد. همچنین پس از تأیید دقت مدل، تأثیر پارامترهای عملیاتی شامل دمای واکنش و اندازه ذرات بر شدت واکنش و درصدهای تبدیل مواد واسطه و نهایی، مورد بررسی قرار گرفته است.