The removal mechanisms of multicomponent fission product by activated charcoal bed was investigated. Mathematical models with linear driving force approximation for the adsorption of multicomponent fission products and the numerical method of a third order characteristic algorithms were used to analyze the dynamics characteristics of charcoal bed system. In this model, the competitive adsorption between adsorbable species was considered. The multicomponent gas phase adsorption isotherm is expressed by Langmuir type. The equilibrium concentration between adsorbent and adsorbates is calculated using this isotherm and compared it with other results, which agrees well to each other.
As a result of this investigation, the removal efficiency of activated charcoal bed for radioactive multicomponent fission products is found to be influenced by the operation time and various operating conditions such as the mass transfer coefficient, the number of adsorbable component, bed length, relative humidity, particle density and bed voidage, and inlet concentration.
Among these parameters, the mass transfer coefficient between adsorbates and adsorbent materials is the most important factors on the removal efficiency. That is, the removal efficiency increases with the increase of the value of the mass transfer coefficient. Also, as the number of adsorbable component is increased, the breakthrough time is decreased due to the increase of the value of competitive adsorption. In humid conditions, the decrease of the removal efficiency on the multicomponent fission gases was investigated. As the relative humidity is increased, the breakthrough time is decreased due to the reduction of equilibrium adsorption capacity and the decrease of the effective pore diffusivity.
활성탄층을 이용한 다성분 분열가스( fission gas ) 혼합물의 제거 mechanism을 조사하였다. 흡착계의 동적 특성을 해석하기위해서 linear driving force를 가정한 수학적 model과 3차의 characteristic algorithm의 수치해석적 방법이 이용되었다. 이 수학적 model에서는 물질 상호간의 경쟁 흡착이 고려되었다. 다성분 기체상 흡착은 Langmuir 등온식으로 표시할 수 있으며, 이 형태의 등온식을 이용해 흡착제와 흡착질간의 평형농도를 계산하였는데 다른 결과와 비교해서 잘 일치하였다.
이 결과에서 다성분 분열가스 혼합물에 대한 활성탄의 제거효율은 사용된 시간과 운전인자 즉 활성탄과 흡착질의 물질전달계수, 흡착질의 수, 활성탄층의 길이, 상대습도, 온도, 기체 유속, 입자 밀도와 공극률, 그리고 초기유입 농도등의 복합적인 함수로 나타내었다.
제거효율에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 흡착질과 흡착제간의 물질전달계수이며, 이 계수가 증가할수록 제거효율이 증가함을 볼 수 있었다. 또한 흡착질의 수가 증가하면 흡착질 상호간의 경쟁흡착이 심화되어 파괴시간 (제거효율)의 감소를 가져오며, 습윤조건에서는 평형흡착량과 유효확산계수의 감소로 제거효율이 감소함을 볼 수 있었다.