16 июня 2011

ОГФУ: хранение и переработка

Atomic-Energy.ru
Рис. 1. Контейнеры для транспортирования и хранения ОГФУ

Обедненный гексафторид урана – важный сырьевой ресурс атомной энергетики. Безопасное хранение и современные технологии переработки позволят использовать его в качестве источника урана и фтороводорода, а также уникального компонента синтеза ценных фторорганических соединений.

Обедненный гексафторид урана – ценный сырьевой ресурс атомной энергетики

Сегодня большинство атомных энергетических реакторов работает на урановом топливе, обогащенном изотопом 235U. Для проведения процесса обогащения природный уран переводят в форму гексафторида урана (UF6), из которого частично (около 50%) извлекают 235U. В результате обогащения образуется урановый продукт, предназначенный для получения ядерного топлива, и обедненный гексафторид урана (ОГФУ), который отправляют на длительное хранение.

В соответствии с Федеральным законом «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.10.1995 г. и заключением экспертов Международного агентства по атомной энергии (ISBN 92-64-195254, 2001) обедненный гексафторид урана классифицируется как ценный энергетический ресурс и потенциальный источник фтора.

Возможность доизвлечения изотопа 235U (в России этот процесс осуществляется с использованием центрифужной технологии) позволяет рассматривать ОГФУ как дополнительный источник сырья для получения уранового топлива. Фтор, содержащийся в ОГФУ, целесообразно возвращать в сублиматно-разделительный цикл для получения сырьевого гексафторида урана.

ОГФУ представляет собой ядерно чистый продукт, готовый к использованию в производстве топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Кроме того, он является потенциальным сырьевым источником для производства керметов, спецбетонов, хладонов и других продуктов, используемых в народном хозяйстве, а также новых спецматериалов, содержащих оксиды урана или металла.

Хранение ОГФУ

Обедненный гексафторид урана хранится на открытых площадках в стальных контейнерах различных видов. Многолетний мировой опыт свидетельствует о высокой степени экологической безопасности такого метода хранения. В США, Великобритании, Франции и России не зафиксировано ни одного случая серьезной аварии с выходом в окружающую среду значительного объема гексафторида, создающего угрозу населению.

Согласно результатам проведенных научных исследований, продолжительность безопасной эксплуатации контейнеров составляет 80-100 лет. Риск техногенной аварии оценивается величиной 10-6-7, что показывает высокую надежность этого способа хранения. Серьезные последствия могут быть только при проведении теракта (например, при взрыве или падении самолета), но и в этом случае радиационное воздействие будет ограниченно территорией предприятия.

Организационные и технические меры, принимаемые на предприятиях Росатома для поддержания и повышения уровня безопасности при обращении с ОГФУ, обеспечивают соблюдение всех отечественных и международных стандартов. В число таких мер входят:

  • развитие нормативно-технической базы;
  • совершенствованию технологий хранения и переработки ОГФУ;
  • сертификация контейнеров;
  • обновление парка контейнеров;
  • нанесение специального антикоррозионного покрытия;
  • визуальный и инструментальный контроль состояния контейнеров;
  • использование современных технических средств охраны складов;
  • санитарный, дозиметрический и производственный контроль, постоянный мониторинг состояния окружающей среды;
  • оценка рисков и последствий возможных аварий, разработка мер по их предотвращению;
  • поддержание высокого уровня компетентности персонала за счет использования специальных обучающих программ.

Наряду с этим на Ангарском электролизном химическом комбинате (АЭХК) создана современная система автоматического контроля радиационной обстановки. Результаты такого контроля доступны как контрольным органам, так и населению, в том числе через сеть Интернет.

Технологии переработки

Несмотря на высокую надежность метода хранения в контейнерах, разрабатываются новые технологии обращения с ОГФУ, для того чтобы перевести его в более безопасные формы, которые могут использоваться для получения металла и создания на разделительно-сублиматных производствах замкнутого цикла по фтору. В зависимости от дальнейшего применения продуктов переработки, это предполагает различные технологические подходы.

В настоящее время на разделительных производствах госкорпорации «Росатом» идут работы по внедрению технологий переработки ОГФУ с участием ведущих российских научных организаций. В 2009-2010 годах планируется создать и ввести в эксплуатацию две установки по переработке ОГФУ для перевода его в два устойчивых продукта, которые в дальнейшем будут использованы на различные нужды ядерно-топливного цикла.

На базе ОАО «Электрохимический завод» (город Зеленогорск, Красноярский край) будут разработаны и опробованы технологии получения из ОГФУ оксидов урана для синтеза керметов, используемых для производства спецбетонов, изготовления новых типов контейнеров для ОЯТ, защитных конструкций и приспособлений. В процессе переработки ОГФУ предполагается высвободить фтористый водород и ректифицировать его, получив качественную 40%-ную плавиковую кислоту и 100%-ный фтористый водород (рис. 2).

Рис. 2. Схема установки W-ЭХЗ (Зеленогорск)

С помощью установки «Кедр» (рис. 3), которую планируется ввести в эксплуатацию на Ангарском электролизном химическом комбинате, можно будет перевести ОГФУ в безопасную форму хранения – тетрафторид урана. Этот материал предполагается использовать для получения урана высокой чистоты, необходимого для военной техники, производства нитридного топлива, защитных конструкций и т.д. Образовавший в процессе переработки фтористый водород будет возвращен в производство сырьевого гексафторида урана. Им планируется заместить фтористый водород, синтезируемый из плавикового шпата и серной кислоты.

Рис. 3. Схема установки «Кедр» (АЭХК)

Автор

В.В. Шаталов, д.т.н., (ФГУП «ВНИИХТ»)