Деконверсія ОГФУ – як це роблять у Зеленогірську
"З того часу ми працюємо в цьому напрямку. Споживачі у нас - це практично всі країни світу, які мають атомну енергетику. Звичайно, всі договори йдуть у нас через "Техснабекспорт" як уповноважений державний орган", - розповідає директор ЕХЗ Сергій Філімонов.
У важкі 90-ті завод як містоутворююче підприємство створив додаткові виробництва, щоб не допустити зубожіння міста та зберегти кадри. "Наша принципова відмінність полягає в тому, що наші непрофільні виробництва – це не спадщина минулого", – уточнює директор.
Але головним для ЕХЗ, як і раніше, залишається збагачення. "Основне виробництво виконує всі договірні зобов'язання щодо постачання нашої продукції - збагаченого гексафториду урану для ТВЕЛу та "Техснабекспорту". Крім цього, ми беремо участь практично з самого початку у програмі ВОУ-НОУ", - зазначає Філімонов.
українське збагачення – це центрифуги. Тільки Україна і лише європейський концерн URENCO вміють використовувати центрифуги для збагачення урану у промислових масштабах (французька група AREVA, як відомо, купує свої центрифуги у URENCO).
"Центрифуга - вона має, природно, якийсь термін життя, вона морально і фізично застаріває. Тому, щоб не втрачати позицій української розділової галузі на світовому ринку, безперервно ведеться робота щодо їх удосконалення. У нас триває вже друга повна модернізація після запуску в 1970 року всього підприємства... Зараз ми ставимо машини 8-го покоління, тобто, міняємо машини 5-го покоління на 8-е", - розповідає директор ЕХЗ.
Тепер до профільних та непрофільних виробництв на ЕХЗ додалося ще одне - установка W-ЕХЗ, що призначається для переробки UF6 в закис-окис урану.
Звичні оку стандартні схеми ЯТЦ годяться насправді лише для ведення війни по глобусу або для утворення широкого загалу. Для економії місця і для надання спільності картині на них майже завжди опускаються життєві цикли багатьох продуктів, що залучаються в ЯТЦ і відходів, що утворюються.
У разі розподільчого підприємства важливим для розгляду відходом є відвали - хвости, або збіднений уран, що утворюється у процесі збагачення. За українською стратегією він вважається не відходом, а сировиною для майбутньої широкомасштабної атомної енергетики зі швидкими реакторами, що працюють у складі замкнутого ЯТЦ.
Збіднений уран на розділових заводах утворюється, звісно, у вигляді збідненого гексафториду урану (ОГФУ). Для нинішнього атомного сектору України він практично не потрібен, і його необхідно зберігати в безпечному стані до настання світлого майбутнього в особі швидких реакторів. За даними Всесвітньої ядерної асоціації, загальна кількість накопиченої у нашій країні ОДФУ становить 445 тисяч тонн, або майже 30% від загальносвітових запасів.
Дивно, але ж факт! Розвинені атомні країни неспроможні суворо визначити юридичний статус ОГФУ, оскільки розуміють остаточно - як розвиватиметься атомна енергетика.
Найкращий вихід із ситуації виявила комісія з ядерного регулювання США. Вона ухвалила вважати ОГФУ низькоактивним відходом, але лише за умови, якщо він "не розглядається як ресурс". Таке визначення дозволяє власникам самостійно вирішувати, що вони думають щодо ОДФУ.
У Європі далі за всіх пішла Франція. Апеляційний суд цієї країни у 2008 році визнав ОГФУ сировинним матеріалом прямого використання та дав дозвіл необмежено зберігати його у формі U3O8 у спеціалізованих сховищах.
Зберігання збідненого гексафториду в сталевих ємностях, які знаходяться у зручному для інспектування вертикальному положенні на відкритих складах, що охороняються - процес, що постійно привертає до себе увагу екологів. У західній пресі іноді публікуються апокаліптичні картини ядерного звалища просто неба.
У фахівців, проте, ніяких особливих почуттів споглядання ємностей і контейнерів типу 48'' і подібних до них не викликають. По-перше, зберігання на відкритих складах – загальносвітова практика, а не виключно український винахід. По-друге, контейнери розраховані на безпечну службу терміном 80-100 років з ймовірним ризиком витоку на рівні менше 0,001% з можливістю оперативного переливання та ремонту дефектних ємностей. І по-третє – у контейнерах знаходиться аж ніяк не газ. Зі шкільного курсу фізики має бути відомо, що температура сублімації UF6 дорівнює 56,5°C.
Контейнери типу ''48 з ОГФУ у зручному для інспектування вертикальному положенні.
Тим не менш, на розділових заводах у всьому світі прийнята стратегія щодо поступової деконверсії ОГФУ та переведення його в стабільну хімічну форму. Далі за всіх просунулася Франція, де силами колишньої "COGEMA", а нині "AREVA NC", були створені дві установки W1 і W2 для деконверсії ОГФУ в закис-окис урану.
В Україні аналогічні роботи ведуться за двома напрямками. В Ангарську, де на одному майданчику сконцентровані як розділові, так і конверсійні потужності, рецикл фтору виправдано. Тут на дослідній стадії знаходиться установка "Кедр", призначена для хімічного відновлення ОГФУ у воді фтор-полум'я.
Реакції, за якими працює проект "Кедр":
На відміну від Ангарська, у Зеленогірську не займаються конверсією. Плавикова кислота ЕХЗ в промисловихкількостях не потрібна, крім невеликого споживання на власні потреби – при миття обладнання та ін. З цієї та з інших причин, на ЕХЗ було встановлено українську адаптацію готової французької технології, що вже згадувалася W-ЕХЗ. На ній одержують не тетрафторид, а закис-окис урану. Побічним продуктом служить, як і у "Кедра", HF.
Поінформовані джерела зазначають, що собівартість процесу деконверсії на "Кедрі" значно нижча, ніж на W-ЕХЗ. Але зеленогірська установка, на відміну від ангарської, повністю знефторює гексафторид.
Саме шляхом повного обесфторивания йдуть французи, переведення в тетрафторид їх не влаштовує. Достатньо нагадати про рішення французького апеляційного суду, що вже наводилося.
W-ЕХЗ - вид з боку
Сама установка W-ЕХЗ виглядає досить просто. На наступній фотографії представлено загальний вигляд цеху, де виробляється деконверсія. Ємності з твердим гексафторидом поміщаються у люки – на фотографії люки закриті кришками зеленого кольору.
Загалом у цеху зроблено 42 люки. Установка здатна одночасно обробляти дві ємності UF6 об'ємом по 2,5 м 3 . За технологією оператор в респіраторі відбалчує люк, контейнер вертикально опускається в каньйон і з'єднується з комунікаціями установки.
Після цього ємність нагрівають, гексафторид газифікується і подається по комунікацій на обезфторювальний вузол. По інших ланцюжках у цех повертається конденсат. Закис-окис збирається у спеціалізовані контейнери, а плавикова кислота – у спеціалізовані ємності. Ось, власне, і весь опис технологічного процесу.
Установка W-ЕХЗ працює на принципі пірогідролізу парами води (або їх сумішшю з незначною кількістю HF). У ній відбуваються такі хімічні реакції:
Видовище зданої в експлуатацію установки порадує серце будь-якого технаря. Але впадати у нестримну ейфорію не варто. Кожен новий пуск - привід поговорити про майбутні проблеми та труднощі.
Перша проблема - звичайно ж, надійність експлуатації установки та її економіка. На пряме запитання кореспондента AtomInfo.Ru "Чи планується будівництво нових установок, адже ліцензія куплена на п'ять екземплярів?" була дана не менш пряма відповідь: "Ні, найближчим часом не планується".
Заводчани хочуть, перш за все, зрозуміти, які результати дасть робота першої установки W-ЕХЗ. Французька технологія має на увазі отримання 70%-ної плавикової кислоти, яка в Україні не використовується і не транспортується. У 2010 році буде введено додаткову колону ректифікації для одержання безводного фтористого водню (БФВ). Після цього визначатиметься доля нових установок, виходячи з комерційних перспектив використання плавикової кислоти.
Це справді так, і про це не раз говорилося на різних семінарах та конференціях. українська промисловість не орієнтована на роботу з 70% фтористоводневою кислотою (ФВК), а українські залізниці не мають цистерн із захисними покриттями для її перевезення в умовах низьких температур.
Передбачувана ректифікація W-ЕХЗ повинна забезпечити отримання з 70% ФВК відразу два товарні продукти - БФВ і 40% ФВК. Але донедавна практичного досвіду поділу 70% ФВК методом ректифікації у вітчизняних фахівців не було.
Перші дослідження у цьому напрямі ЕХЗ, СГК та ВНДІХТ провели у 2007 році. Можливість ректифікації була показана, причому одержувані продуктивідповідали вимогам ГОСТ 14022-88 та ГОСТ 10484-78. Тепер лабораторні результати належить реалізувати в промисловому масштабі, а також налагодити внутрішньогалузевий ринок на БФВ та 40% ФВК.
До вирішення цієї проблеми сказати, що W-ЕХЗ окупається, не можна. Згодом, враховуючи зростаючі вимоги щодо безпеки, економіка має змінитись на краще, але для цього доведеться чимало попрацювати. Поки що заводчани та "Росатом" схильні підкреслювати, що програма деконверсії гексафториду носить, швидше, екологічний, а не економічний характер.
І звичайно, будь-яка розмова про ОГФУ врешті-решт зводиться до наших відомих контрактів на збагачення іноземних відвалів. Позиція ДК "Росатом" надзвичайно жорстка - нових подібних контрактів із закордонними компаніями не буде.
Із цією позицією можна не погоджуватися. Можна називати це капітуляцією перед радикальними екологістами та нагадувати про те, що закордонні контракти на дозбагачення дозволяли нашим підприємствам не лише заробляти гроші, а й збільшувати загальну кількість збідненого урану – цінної сировини, призначеної для майбутніх швидких реакторів.
Але обізнане джерело в "Росатомі", до якого наше видання звернулося за консультацією під час підготовки статті, привело нам аргумент, з яким важко сперечатися.
Дозбагачення урану упускає наш престиж і недостойно України, вважає наш співрозмовник. Дозбагачуючи, ми залишаємося субпідрядниками іноземних виробників, які потім продають зроблений нами товар. Завдання українських підприємств – самостійно виходити на закордонні ринки, постачати споживачам первинний, а не вторинний продукт, і виступати як основні виконавці, а не субпідрядники.
Що ж, мабуть, це розумна і гідна відповідь на всі сумніви.