Тред №176359

Очень удачное дополнение к предыдущей информации и вопросам и вообще хороший текст для самообразования (извините за "лежачие" фото, так оно в оригинале, все подписи ПОД снимками) :

http://atominfo.ru/news/air8598.htm


Деконверсия ОГФУ - как это делают в Зеленогорске

18 декабря в России был замкнут обогатительный топливный цикл. На предприятии ГК "Росатом" в Зеленогорске приступила к работе установка W-ЭХЗ, конвертирующая гексафторид урана в закись-окись. С тем, что это за оборудование и какие задачи с его помощью можно решать, разбирался корреспондент AtomInfo.Ru.

Многопрофильный Зеленогорск



От Красноярска настоящего до Красноярска номерного добираться не ближний свет. Между Коммунальным мостом, знакомым всем россиянам по 10-рублевой купюре, и Зеленогорском расстояние без малого полтораста километров.

История электрохимического завода ЭХЗ насчитывает более полувека. Решение о создании завода и города Зеленогорск было принято в декабре 1955 года. Конечно, тогда город назывался по-другому - сначала Заозёрный-13, а потом Красноярск-45.
Датой основания города принято считать 1956 года, а днём рождения завода, он же день выпуска первой продукции - 30 октября 1962 года. Многие десятилетия ЭХЗ выпускал для Родины оружейный уран, и лишь в конце 80-ых завод был переведен на мирные рельсы. Теперь здесь получают низкообогащённый уран для нужд атомной энергетики.

"С тех пор мы работаем в этом направлении. Потребители у нас - это практически все страны мира, которые имеют атомную энергетику. Естественно, все договоры идут у нас через "Техснабэкспорт" как уполномоченный государственный орган", - рассказывает директор ЭХЗ Сергей Филимонов.


Директор ЭХЗ Сергей Филимонов.

В трудные 90-ые завод как градообразующее предприятие создал дополнительные производства, чтобы не допустить обнищания города и сохранить кадры. "Наше принципиальное отличие состоит в том, что наши непрофильные производства - это не наследие прошлого", - уточняет директор.

В Зеленогорске была крупная строительная индустрия, другие заводы. Всё это встало, и приходилось в буквальном смысле слова спасать оставшихся без работы людей. На ЭХЗ был налажен выпуск магнитных носителей (аудио- и видео лент и кассет при содействии фирмы BASF). До сих пор свою нишу занимает машиностроительное производство, где создают трубные сборки для АЭС и тепловых станций. "Непрофильную" продукцию ЭХЗ можно встретить не только в России, но и на Тяньване и Куданкуламе.

Но главным для ЭХЗ по-прежнему остаётся обогащение. "Основное производство выполняет все договорные обязательства по поставкам нашей продукции - обогащённого гексафторида урана для ТВЭЛа и "Техснабэкспорта". Кроме этого, мы участвуем практически с самого начала в программе ВОУ-НОУ", - отмечает Филимонов.

Российское обогащение - это центрифуги. Только Россия и только европейский концерн URENCO умеют использовать центрифуги для обогащения урана в промышленных масштабах (французская группа AREVA, как известно, свои центрифуги покупает у URENCO).
"Центрифуга - она имеет, естественно, какой-то срок жизни, она морально и физически устаревает. Поэтому, чтобы не терять позиций российской разделительной отрасли на мировом рынке, непрерывно ведётся работа по их совершенствованию. У нас идёт уже вторая полная модернизация после пуска в 1970 году всего предприятия… Сейчас мы ставим машины 8-ого поколения, то есть, меняем машины 5-ого поколения на 8-ое", - рассказывает директор ЭХЗ.



Центрифугу пятого поколения можно видеть в заводском музее. Центрифуги восьмого поколения, а тем более девятого, да тем более с привязкой к размерам, посторонним лицам снимать строго не рекомендуется. Конечно, кремлёвские фотографы могут порой работать на грани фола, но в Зеленогорске таких случаев пока не наблюдалось {Ну, с тем же успехом могли бы сфотографировать любой огнетушитель....}


Стенд с основными датами развития разделительного производства в нашей стране.

Теперь к профильным и непрофильным производствам на ЭХЗ добавилось ещё одно - установка W-ЭХЗ, предназначающаяся для переработки UF6 в закись-окись урана.

Два пути ОГФУ

Привычные глазу стандартные схемы ЯТЦ годятся, на самом деле, только для ведения войны по глобусу или для образования широкой общественности. Для экономии места и для придания общности картине на них почти всегда опускаются жизненные циклы многих вовлекаемых в ЯТЦ продуктов и образующихся отходов.
В случае разделительного предприятия важным для рассмотрения отходом являются отвалы - хвосты, или обеднённый уран, образующийся в процессе обогащения. По российской стратегии он считается не отходом, а сырьём для будущей широкомасштабной атомной энергетики с быстрыми реакторами, работающими в составе замкнутого ЯТЦ.

Обеднённый уран на разделительных заводах образуется, естественно, в форме обеднённого гексафторида урана (ОГФУ). Для нынешнего атомного сектора России он практически не нужен, и его необходимо хранить в безопасном состоянии до наступления светлого будущего в лице быстрых реакторов. По данным Всемирной ядерной ассоциации, общее количество накопленного в нашей стране ОГФУ составляет 445 тысяч тонн, или почти 30% от общемировых запасов.

Удивительно, но факт! Развитые атомные страны не в состоянии строго определить юридический статус ОГФУ, потому что не понимают до конца - как же будет развиваться атомная энергетика.

Наилучший выход из ситуации обнаружила комиссия по ядерному регулированию США. Она постановила считать ОГФУ низкоактивным отходом, но только при условии, если он "не рассматривается в качестве ресурса". Такое определение позволяет собственникам самостоятельно решать, что они думают по поводу ОГФУ.

В Европе дальше всех пошла Франция. Аппеляционный суд этой страны в 2008 году признал ОГФУ сырьевым материалом прямого использования и дал разрешение неограниченно хранить его в форме U3O8 в специализированных хранилищах.

 Хранение обеднённого гексафторида в стальных ёмкостях, которые находятся в удобном для инспектирования вертикальном положении на открытых охраняемых складах - процесс, постоянно привлекающий к себе внимание экологов. В западной прессе время от времени публикуются апокалипсические картины ядерной свалки под открытым небом.

У профессионалов, однако, никаких особых эмоций лицезрение ёмкостей и контейнеров типа 48'' и им подобных не вызывают. Во-первых, хранение на открытых складах - общемировая практика, а не исключительно российское изобретение. Во-вторых, контейнеры рассчитаны на безопасную службу сроком 80-100 лет с вероятностным риском утечки на уровне менее 0,001% с возможностью оперативного перелива и ремонта дефектных ёмкостей. И в-третьих - в контейнерах находится отнюдь не газ. Из школьного курса физики должно быть известно, что температура возгонки UF6 равна 56,5°C.


Контейнеры типа ''48 с ОГФУ в удобном для инспектирования вертикальном положении.

Тем не менее, на разделительных заводах во всём мире принята стратегия по постепенной деконверсии ОГФУ и переводу его в стабильную химическую форму. Дальше всех продвинулась Франция, где силами бывшей "COGEMA", а ныне "AREVA NC", были созданы две установки W1 и W2 для деконверсии ОГФУ в закись-окись урана.

В России аналогичные работы ведутся по двум направлениям. В Ангарске, где на одной площадке сконцентрированы как разделительные, так и конверсионные мощности, рецикл фтора оправдан. Здесь на опытной стадии находится установка "Кедр", предназначенная для химического восстановления ОГФУ во фтор-водородном пламени.

Реакции, по которым работает проект "Кедр":

H2 + F2 = 2HF

UF6 + H2 = UF4 + 2HF

 В отличие от Ангарска, в Зеленогорске не занимаются конверсией. Плавиковая кислота ЭХЗ в промышленных количествах не нужна, кроме небольшого потребления на собственные нужды - при мойке оборудования и т.д. По этой и по другим причинам, на ЭХЗ была установлена российская адаптация готовой французской технологии, уже упоминавшаяся W-ЭХЗ. На ней получают не тетрафторид, а закись-окись урана. Побочным продуктом служит, как и у "Кедра", HF.

Сравнивать два процесса деконверсии по экономическим показателям в ГК "Росатом" категорически отказываются, ссылаясь на коммерческую тайну, требования контрактов и разные стадии проработки технологий.

Осведомлённые источники отмечают, что себестоимость процесса деконверсии на "Кедре" значительно ниже, чем на W-ЭХЗ. Но зеленогорская установка, в отличие от ангарской, полностью обесфторивает гексафторид.

Именно по пути полного обесфторивания идут французы, перевод в тетрафторид их не устраивает. Достаточно напомнить об уже приводившемся решении французского аппеляционного суда.

 W-ЭХЗ - вид со стороны

Сама установка W-ЭХЗ выглядит довольно-таки просто. На следующей фотографии представлен общий вид цеха, в котором производится деконверсия. Ёмкости с твёрдым гексафторидом помещаются в люки - на фотографии люки закрыты крышками зелёного цвета.
Всего в цехе сделано 42 люка. Установка способна одновременно обрабатывать две ёмкости с UF6 объёмом по 2,5 м3. По технологии, оператор в респираторе отбалчивает люк, контейнер вертикально опускаётся в каньон и соединяется с коммуникациями установки.
После этого ёмкость нагревают, гексафторид газифицируется и подаётся по коммуникациям на узел обесфторивания. По другим цепочкам в цех возвращается конденсат. Закись-окись собирается в специализированные контейнеры, а плавиковая кислота - в специализированные ёмкости. Вот, собственно, и всё описание технологического процесса.

Установка W-ЭХЗ работает на принципе пирогидролиза парами воды (или их смесью с незначительным количеством HF). В ней происходят следующие химические реакции:

UF6 + 2H2O = UO2F2 + 4HF

3UO2F2 + 3H2O = U3O8 + 6HF + 1/2O2



Общий вид цеха обесфторивания гексафторида урана.


Контейнер с гексафторидом урана, готовый к загрузке в W-ЭХЗ.


Двигать контейнеры вручную, разумеется, физически невозможно. Для переноски контейнеров в цехе установлен мостовой кран.


На этой фотографии вид цеха из кабины крана. В стеклянном "домике" расположена компрессорная станция.


Справа от компрессорной станции находится система управления установкой.



Французский узел обесфторивания, интегрированный в W-ЭХЗ, выглядит вот так. Цех, в котором устанавливаются контейнеры с гексафторидом, расположен слева от узла - это видно по подходящим слева трубам.


Контейнер для сбора закиси-окиси урана. Его объём - 3,5 м3.


Пульт управления французским узлом W-ЭХЗ.


Новые вызовы

Зрелище сданной в эксплуатацию установки порадует сердце любого технаря. Но впадать в безудержную эйфорию не стоит. Каждый новый пуск - повод поговорить о будущих проблемах и трудностях.
Первая проблема - конечно же, надёжность эксплуатации установки и её экономика. На прямой вопрос корреспондента AtomInfo.Ru "Планируется ли строительство новых установок, ведь лицензия куплена на пять экземпляров?" был дан не менее прямой ответ: "Нет, в ближайшее время не планируется".

Заводчане хотят прежде всего понять, какие результаты даст работа первой установки W-ЭХЗ. Французская технология подразумевает получение 70%-ной плавиковой кислоты, которая в России не используется и не транспортируется. В 2010 году будет введена дополнительная колонна ректификации для получения безводного фтористого водорода (БФВ). После этого будет определяться судьба новых установок, исходя из коммерческих перспектив использования плавиковой кислоты.

Это действительно так, и об этом не раз говорилось на различных семинарах и конференциях. Российская промышленность не ориентирована на работу с 70%-ной фтористоводородной кислотой (ФВК), а российские железные дороги не имеют цистерн с защитными покрытиями для её перевозки в условиях низких температур.
Предполагаемая ректификация W-ЭХЗ должна обеспечить получение из 70%-ной ФВК сразу два товарных продукта - БФВ и 40%-ная ФВК. Но до недавнего времени практического опыта разделения 70%-ной ФВК методом ректификации у отечественных специалистов не было.
Первые исследования в этом направлении ЭХЗ, СХК и ВНИИХТ провели в 2007 году. Возможность ректификации была показана, причём получаемые продукты соответствовали требованиям ГОСТ 14022-88 и ГОСТ 10484-78. Теперь лабораторные результаты предстоит реализовать в промышленном масштабе, а также наладить внутриотраслевой рынок на БФВ и 40%-ную ФВК.

До решения этой проблемы сказать, что W-ЭХЗ окупается, нельзя. Со временем, учитывая возрастающие требования по безопасности, экономика должна измениться к лучшему, но для этого придётся немало поработать. Пока что заводчане и "Росатом" склонны подчёркивать, что программа по деконверсии гексафторида носит, скорее, экологический, а не экономический характер.

И конечно, любой разговор об ОГФУ в конце концов сводится к нашим известным контрактам на дообогащение иностранных отвалов. Позиция ГК "Росатом" необычайно жёсткая - новых подобных контрактов с зарубежными компаниями не будет.

С этой позицией можно не соглашаться. Можно называть это капитуляцией перед радикальными экологистами и напоминать о том, что зарубежные контракты на дообогащение позволяли нашим предприятиям не только зарабатывать деньги, но и увеличивать общее количество обеднённого урана - ценного сырья, предназначенного для будущих быстрых реакторов.
Но осведомлённый источник в "Росатоме", к которому наше издание обратилось за консультацией при подготовке статьи, привёл нам аргумент, с которым трудно спорить.

Дообогащение урана роняет наш престиж и недостойно России, считает наш собеседник. Дообогащая, мы остаёмся субподрядчиками иностранных производителей, которые потом продают сделанный нами товар. Задача российских предприятий - самостоятельно выходить на зарубежные рынки, поставлять потребителям первичный, а не вторичный продукт, и выступать как основные исполнители, а не субподрядчики.

Что ж, пожалуй, это разумный и достойный ответ на все сомнения.