2025年11月17日，能源与动力工程学院徐乐瑾副教授团队在国际化工领域权威期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》上以封面论文形式正式刊发了题为“Experimental Investigation of Hydrodynamic Characteristics in Industrial Pulsed Liquid-Liquid Extraction Column”（工业脉冲液液萃取柱中流体动力学特性的实验研究）的研究论文。通过可视化手段系统探究了脉冲强度、流量等参数对脉冲折流板萃取柱（pulsed disc and doughnut column，PDDC）与脉冲筛板萃取柱（pulsed sieve plate column，PSPC）内流体动力学行为的影响，为脉冲萃取柱在乏燃料后处理中的工业应用提供了验证与指引。rabey雷竞技为第一完成单位，博士生喻修成为论文第一作者，徐乐瑾副教授为通讯作者。
随着核燃料后处理需求的日益增长，脉冲液液萃取柱作为普雷克斯（PUREX）流程中的核心设备，其流体动力学特性直接影响核素分离效率与运行稳定性。然而，工业级萃取柱的复杂内部结构、多相流行为以及尺度放大效应，使得传统实验室模型或模拟方法难以真实反映实际工况。尤其对于PDDC和PSPC两类主流工业设备，其流动形态、滞留率与平均停留时间（mean residence time，MRT）的量化规律长期缺乏系统实验验证。
本研究首次构建了全透明玻璃工业级脉冲萃取柱实验系统，通过可视化手段系统探究了脉冲强度、流量等参数对PDDC与PSPC内流体动力学行为的影响。揭示了在PDDC中的水相分散流以团聚状流动为主，对脉冲强度和流量变化均不敏感；而在PSPC中的有机相分散流随脉冲强度升高液滴直径显著减小，甚至发生乳化现象。并发现PDDC内分散相滞留率沿柱高分布均匀，且显著低于其流量占比；PSPC在低脉冲强度下滞留率分布均匀，但高脉冲强度下柱顶滞留率显著升高，形成阻塞区。首次发现PDDC中MRT随脉冲强度增加而线性下降，而PSPC中MRT则线性上升。上述研究发现对优化脉冲萃取柱的结构设计具有重要指导意义。
本研究为工业脉冲萃取柱的放大设计提供了关键实验数据与理论依据，成果不仅适用于核燃料后处理领域，还可推广至化工、制药等液液萃取过程，为高放射性环境下设备安全运行提供技术支撑。
徐乐瑾副教授团队长期致力于核废料处理及纳米材料改性研究，在放射性废物资源化处理、萃取柱流体动力学实验与模拟等领域积累了系列创新成果，对推动我国乏燃料后处理工艺的进步和持续发展有着重要意义。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c02249
