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 с малым полтораста километров.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

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.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

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.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Стенд с основными датами развития разделительного производства в нашей стране.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

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.

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.

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.

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 опускается 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.

Общий вид цеха обесфторивания гексафторида урана.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Контейнер с гексафторидом урана, готовый к загрузке в W-ЭХЗ.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Двигать контейнеры вручную, разумеется, физически невозможно. Для переноски контейнеров в цехе установлен мостовой кран.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

На этой фотографии вид цеха из кабины крана. В стеклянном "домике" расположена компрессорная станция.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Справа от компрессорной станции находится система управления установкой.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

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.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Контейнер для сбора закиси-окиси урана. Его объём - 3,5 м³.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Пульт управления французским узлом W-ЭХЗ.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Исторические ножницы - ими приглашённые гости торжественно перерезали ленточку на церемонии открытия установки.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

Торжественная церемония открытия W-ЭХЗ. Перед собравшимися выступает гендиректор "Техснабэкспорта" Алексей Григорьев.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра фотографии.

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.

ИСТОЧНИК: Игорь Балакин, AtomInfo.Ru

ДАТА: 27.12.2009

Темы: ЯТЦ, Россия, Мнения, Игорь Балакин