Naotake Katoh

Multivariable Cascade Control of Purex Process

A differential-difference equation model is introduced which can describe the dynamics of any type of extractor, whether, mixer settler, pulsed column or rapid contactor. The differential or difference equation models used by several investigators prove to be particular cases of this model. From the results calculated by this model, it is shown that there exist an optimal stage and an optimal component for monitoring the performance in the control of extractors. A computer control system for the solvent extraction step of the Purex process is devised with use made of a generalized version of the classical cascade control law, which the authors have named the Multivariate Cascade Control Law. This law can easily be extended for application to the control of the Purex process as a whole.

Nonlinear Phenomena. Multiple Steady States in Continuous Crystallization.

工業連続晶析操作において, 核化速度は, 懸濁密度すなわちポピュレーション密度についての3次モーメントに依存する式で表されることが通例であるが, 1次, 2次モーメントに依存する場合も含めて, 核化速度の形と晶析操作の定常状態との関連性を検討した.K2SO4の冷却晶析を想定して計算したところ核化速度が2次モーメント又は3次モーメントに依存する場合, 定常状態の多重性が存在する可能性のあることがわかった.各定常操作点についてHurwitzの安定判別法を用いて安定性の判別および不安定性の原因の解明について検討した.

Frequency Response of a Continuous Cooling Crystallizer.

本研究では, 連続冷却晶析装置の, 冷却温度を入力, 結晶生成速度を出力とする周波数応答を, シミュレーションおよびコハク酸-水系の実験の両面から検討している.連続冷却晶析装置における結晶化現象は操作条件次第では持続振動を起すことが知られているが, 冷却温度入力の振幅や角周波数を変えることにより, その持続振動が増幅されたり低減されたりすることがわかった.冷却温度を適切な振幅と角周波数をもつ正弦波状入力として晶析槽に与えることにより持続振動を防止できる可能性のあることわかった.

A New Zone Melting Process based on Control of Distributed Parameter System.

化学プロセス制御は, 大きな装置内の温度や濃度を希望する値に一致させる従来型の制御はもちろんのこと, 先端化学でしばしば現れる微小な対象の制御も今後発展させなければならない.本研究で検討したゾーンメルティングプロセスもその一例で, 試料管またはヒータの移動などの外乱に対して, 正確な温度分布を維持しなければならない.本研究では, これまでのゾーンメルティング操作法とは異なり, 試料管やヒータを移動させることなく, 希望する温度分布を刻々実現する新しい操作法を検討した.すなわち, プロセスを分布定数系としてとらえ, 分布定数系における制御を適用した.シミュレーションおよび実験を行い, 新しいゾーンメルティングプロセスの実現可能性を示すことができた.

Dynamics and Control of Uranium Product Evaporator

It was established that the dynamics of an evaporator show markedly asymmetric responses. These phenomena are closely related to the response of the liquid level which directly affects the heat capacity. What is more, the time constants of an evaporator are so large that the transfer functions expressing uranium product evaporator are better approximated by a form representing no self-regulation. Examination of the controllability aspects of three different control algorithms, i.e. control by boiling point raising, cascade control and multivariable control, resulted in the conclusion that the last-mentioned algorithm is superior to the two others for controlling the uranium concentration which is the most important element in uranium product evaporation.