BABR.ru

Wystąpienie słynnego rosyjskiego specjalisty ds. bezpieczeństwa radiacyjnego Władimira Kuzniecowa z wynikami sondażu niektórych rejonów miasta Angarsk wbrew oczekiwaniom nie wywołało sensacji.

Przypomnijmy, że 11 lutego w sali posiedzeń Zgromadzenia Ustawodawczego obwodu irkuckiego Władimir Kuzniecow i jego asystentka Marina Chwostowa przeprowadzili prezentację wyników badań radiologicznych południowo-zachodniej i południowo-wschodniej dzielnicy Angarska , w pobliżu Zakładów Elektrolizy i Chemii w Angarsku (AEC). Wyniki badań okazały się dość pocieszające – w większości przypadków poziom promieniowania gamma nie przekraczał 13-15 mikroroentgenów na godzinę, czyli nawet nieznacznie poniżej naturalnego tła.

Oczywiście, biorąc to pod uwagę badanie przeprowadzono za pieniądze Rosatomu, można wątpić w jego obiektywność- jednak na długo przed Kuzniecowem ekolodzy z Irkucka dokładnie zbadali całe otoczenie AECC i przekonali się, że roślina rzeczywiście nie była „fonitem”. Co jednak nie jest zaskakujące: w końcu AECHK zbudowano jeszcze w czasach sowieckich, kiedy wymagania dotyczące tajemnicy były niezwykle wysokie. Wymagania te obejmowały brak podwyższonych poziomów tła.

Jednak technologia produkcji w AEKhK nie oznacza zwiększonego promieniowania. Naturalny koncentrat uranu (zwany „yellowcake”) jest redukowany bezwodnym amoniakiem do tlenku uranu, a następnie traktowany kwasem fluorowodorowym w celu wytworzenia tetrafluorku uranu. Następnie tetrafluorek uranu w strumieniu płonącego wodoru łączy się z fluorem, w wyniku czego powstaje sześciofluorek uranu.

Proces ten odbywa się w zakładach chemicznych AEKhK. Sam proces nie jest nuklearny, ale chemiczny i nie zachodzą żadne procesy nuklearne. Oczywiście w warsztacie produkcji sześciofluorku uranu występuje zwiększone promieniowanie tła, ale przy czterogodzinnym dniu pracy jest całkiem bezpiecznie. A co najważniejsze, to promieniowanie nie opuszcza warsztatu.

Powstały produkt wyjściowy – sześciofluorek uranu – zawiera ponad 99% uran-238 o wyjątkowo niskim poziomie radioaktywności, poniżej 1% uran-235 i jedną dziesiątą procenta uran-234. W celu wzbogacenia heksafluorek kierowany jest do instalacji wzbogacania, gdzie poprzez wirowanie kaskadowe gazowy heksafluorek doprowadzany jest do zawartości izotopu uranu-235 5% .

Na tym kończy się cały proces w AECC. Pięć procent HFC ładuje się do kontenerów i wysyła do zakładu produkującego ogniwa paliwowe dla elektrowni jądrowych. Wydaje się, że w normalnym trybie pracy AECC nie powinny wystąpić żadne wycieki promieniowania.

Ale.

Po pierwsze, musisz gdzieś umieścić „odpadowy” kamień pozostały po etapie odzyskiwania „żółtego ciasta”. Poziom radioaktywności tej skały płonnej jest niezwykle niski - w każdym razie wyższy niż tło naturalne. Szacunkowa ilość tych odpadów to setki ton rocznie. Naukowcy nuklearni nie mówią, gdzie przechowują pozostałości „żółtego ciasta” - a ekolodzy mogą zadowolić się jedynie plotkami.

Po drugie, podczas wszystkich metamorfoz uranu w zakładzie pozostają duże ilości różnych cieczy, w tym bardzo aktywnych chemicznie. W kontakcie z rudą uranu ciecze te również jonizują i stają się radioaktywne. Miejsce utylizacji tych płynów jest ściśle strzeżoną tajemnicą.

Po trzecie – i to jest najważniejsze. Podczas działalności produkcyjnej należy utylizować ogromną ilość sprzętu, który uległ awarii. A to dziesiątki i setki ton radioaktywnego metalu. To, co się z nim dzieje, również jest tajemnicą.

Problem w tym, że nikt nie pozwoli na dokonywanie pomiarów na terenie samego AECC. Zakład oczywiście wykonuje takie pomiary na swoje potrzeby, ale ich wyniki są objęte tajemnicą.

Pomiary wykonane przez ekologów na składowisku popiołów CHPP-10 są wystarczające wysoki poziom promieniowania gamma. To prawda, że ​​​​wyjaśnienie tego może nie być związane z przemysłem uranowym - naturalny węgiel zawiera wystarczającą ilość uranu, który po spaleniu częściowo odparowuje do powietrza, a częściowo pozostaje w popiele. Ciekawe jest jednak, że w bunkrach węglowych tej samej CHPP-10 promieniowanie gamma jest nadal niższe niż na składowisku popiołów.

Oczywiście w pobliżu obu elektrowni cieplnych w Angarsku występuje wysoki poziom promieniowania gamma. Oczywiście one, podobnie jak wysypisko popiołu, są oddalone od dzielnicy mieszkalnej. Ale dym z kominów rozprzestrzenia się bardzo daleko, a wraz z nim zwiększone tło radioaktywne. Pomiary przeprowadzone przez ekologów wzdłuż ulicy Dekabristowa (która faktycznie biegnie od AEKhK do ANKhK i CHPP-9) wyraźnie wskazują na stopniowy wzrost tła radioaktywnego w miarę zbliżania się do strefy przemysłowej ANKhK.

Jednocześnie, niezależnie od tego, jak bardzo niektórzy czytelnicy chcieliby otrzymywać sensacyjne informacje, promieniowanie gamma tła w Angarsku, nawet w najbardziej problematycznych obszarach, nie przekracza 30 mikroroentgenów na godzinę. Nawiasem mówiąc, w Irkucku, gdzie nie ma produkcji uranu (a wkrótce nie będzie jej wcale), tło jest nieco wyższe.

Temat ESK w Angarsku jednak w dalszym ciągu niepokoi mieszkańców Irkucka i Angarska. Faktem jest, że roślina jest bardzo słabo zlokalizowana. Znajduje się pomiędzy Irkuckiem a Angarskiem, które faktycznie łączą się w jedno miasto. Na południe od AECC, w niewielkiej odległości, przebiega Autostrada Moskiewska. A na terenie AECC, jak wspomniano powyżej, znajduje się dość niebezpieczny zakład produkcji chemicznej. A dodatkowo znajduje się tu ogromne składowisko tzw. „odpadów” (czyli substancji niewykorzystywanych w produkcji) sześciofluorku uranu.

Oczywiście w normalnej eksploatacji Zakłady Chemiczne AEKhK nie stanowią poważnego zagrożenia. Ale. Żyjemy w złożonym świecie. I nikt nie wie, co stanie się jutro.

Absolutnie nie chciałbym wywoływać paniki ani wzbudzać strachu. Prawdopodobieństwo wystąpienia jakiejkolwiek sytuacji awaryjnej jest naprawdę niskie. Ale to tam jest.

Na przykład

Maksymalne jednorazowe maksymalne dopuszczalne stężenie kwasu fluorowodorowego w powietrzu wynosi 0,02 miligrama na metr sześcienny.

Maksymalne dopuszczalne stężenie fluoru w powietrzu wynosi 4 miligramy na litr.

Maksymalne dopuszczalne stężenie par sześciofluorku uranu w powietrzu wynosi 0,015 miligrama na metr sześcienny.

Czytając ponownie to, co nazwałem „Cykl paliwa jądrowego”, ze sporą dozą bezczelności, poczułem, że czegoś wyraźnie brakuje. Wydaje mi się, że potrzebujemy małej notatki, aby dać pogląd na to, jak wygląda „ścieżka pracy” uranu dzisiaj, kiedy istnieją jasno nakreślone plany całkowitego pokonania zamkniętego cyklu paliwa jądrowego, a praktyka w 90% pozostaje samo, czym stało się gdzieś w latach 70-80 ubiegłego wieku. Spróbuję więc stworzyć taki artykuł - wygodnie będzie wrócić, jeśli nagle o czymś zapomnisz.

Jak wiadomo, wszystkie elektrownie jądrowe działają na uranie. Mimo że jest najcięższym z „cudownych”, uran jest nadal pierwiastkiem chemicznym i zgodnie z przypuszczeniem jest zawarty w skorupie ziemskiej w postaci różnych rud. Wchodzi w skład tych rud w postaci różnorodnych tlenków i soli, różne są także skały macierzyste: węglany, krzemiany, siarczki. Czasami wygląda to pięknie, a nawet imponująco.

Ruda uranu, fot. staticflickr.com

Oto jak uran świeci w świetle ultrafioletowym:

Uran w ultrafiolecie, fot. Seasons-goda.rf

A to na przykład uraninit przeplatany rodzimym złotem.

Uraninit przeplatany rodzimym złotem, fot. dakotamatrix.com

Znanych jest ponad sto minerałów zawierających uran, ale tylko 12 z nich ma znaczenie praktyczne. Rudy dzieli się na kategorie: od ubogich (o zawartości uranu poniżej 0,1%) do bogatych (o zawartości uranu powyżej 1%). W Kanadzie występują rudy o zawartości uranu 14–18% - nawet nie wiem, jak to się nazywa. Super-super bogaty? A rudy z Konga Belgijskiego, które w 60% zapewniły realizację Projektu Manhattan, to rudy „Rockefellera”?..

Na początku projektu nuklearnego istniały płytkie rudy uranu - 150-300 metrów, ale teraz prawie wszystkie takie kamieniołomy zostały opracowane, a aby uzyskać rudę, trzeba zejść na głębokość kilometra lub nawet większą. Oto pierwsze zadania: wydobyć z takiej głębokości i oczyścić ją ze skał płonnych.

Jeśli mamy do czynienia z mocnymi skałami, w których wyraźnie widoczne są żyły rudy, będziemy budować kopalnie, rozdrabniać rudę specjalnymi maszynami (promieniowanie, wiadomo, era pracy ręcznej już minęła) i wyciągać ją. W Rosji jest to pole Priargunskoye w regionie Chitinchka. Tańszą, bardziej „zaawansowaną” i mniej szkodliwą dla środowiska metodą jest tzw. „technologia ISR” (ługowanie z odwiertów podziemnych). Z grubsza: wiercimy otwór w środku na wymaganą głębokość i jeszcze kilka po bokach. Do studni centralnej pompujemy kwas siarkowy, który wypłukuje uran ze skały, a powstały roztwór wypompowuje się na powierzchnię studniami bocznymi. Oto na przykład, jak wyglądają kopalnie uranu w złożach Khiagda (Buryacja) i Dalur (region Kurgan):

Kopalnie uranu na złożach Chiagda (Buryacja) i Dalur (obwód Kurgan), Fot. armz.ru

Praca ludzi kończy się na etapie wiercenia, całą inną pracę wykonują mechanizmy i pompy. Utrzymanie niezbędnego ciśnienia to cała sprawa. Na powierzchni nie ma „ran”, nie ma hałd rudy, a na głębokości ponad kilometra nie ma kwasu siarkowego - nie szkodzi nawet wodom gruntowym. Metoda PSV jest jednak na tyle ciekawa, że ​​warto wrócić do rozmowy na jej temat ze szczegółami.

Rozważamy przypadek wydobycia rudy uranu z kopalń. Duże kawałki skały: 1) sortowane według stopnia radioaktywności; 2) rozdrobnione do stanu drobnego; 3) umieszczane w autoklawach, gdzie uran ługuje się w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem roztworami kwasu siarkowego, azotowego lub węglanu sodu. Jednocześnie uran przechodzi do tych cudownych roztworów, a skała płonna dosłownie się wytrąca. Następnie następuje etap nr 4: uran z roztworów wytrąca się porcjami nowych odczynników chemicznych, w wyniku czego powstają prawie czyste związki uranu i tych odczynników. Ale co powinny robić odczynniki w reaktorze, pytasz? Nic. W związku z tym są one również zbędne na tym okresowym święcie, dlatego konieczny jest etap nr 5: rafinacja przy użyciu wodorowęglanu amonu. To nazwa powalająca, ale ktoś właśnie to robi!.. I teraz pozostaje etap nr 6 - otrzymane po rafinacji suche, czyste osady soli uranu kalcynuje się w temperaturach od 240 do 850 stopni w celu uzyskania makucha, szeroko stosowanego znany w wąskich kręgach (znany również jako tlenek uranu, znany również jako U3O8). Oto on, kochanie.

Żółte ciasto, Zdjęcie: Fresher.ru

Choć kolor oczywiście nie zawsze jest taki wesoły, może być też dużo skromniejszy.

Żółte ciasto, fot. http://umma.ua/

Zwrócę uwagę na fakt, że wszystkie sześć opisanych etapów odbywa się bezpośrednio przy kopalniach. Każda kopalnia uranu jest miejscem koncentracji produkcji chemicznej.

Ciasto żółte jest wygodne, ponieważ jest bardzo stabilne, ma niską radioaktywność - dlatego nadaje się do transportu. I przybliżają go do wirówek, aby przeprowadzić ostatnią procedurę chemiczną - konwersję z tlenku uranu na fluorek uranu. Naukowcy nuklearni nazywają ten proces konwersją uranu, a bez niego po prostu nie ma mowy. Fluorek uranu jest wygodny, ponieważ po podgrzaniu do 53 stopni nie topi się, ale natychmiast zamienia się w gaz, który jest wysyłany do wzbogacania za pomocą wirówek. Wzbogacanie to wzrost stężenia uranu-235 z naturalnej wartości 0,7% do wymaganych 4% (w rzeczywistości średnio z 2,6% do 4,8% dla różnych typów reaktorów jądrowych). Jeśli ktoś już przeoczył pojawienie się naszych kompleksów wzbogacających (a mamy je w czterech miejscach: UEKhK - Uralskie Zakłady Elektrochemiczne w Nowouralsku w obwodzie swierdłowskim; SKhK - Syberyjskie Zakłady Chemiczne w Seversku w obwodzie tomskim; AEKhK - Angarskie Zakłady Elektrochemiczne; EKhZ - Zakład Elektrochemiczny w Zelenogorsku na terytorium Krasnojarska), to proszę bardzo:

Kompleks wzbogacający, Foto: http://atomicexpert.com/

Oczywiście produktem z wirówek jest ten sam gaz, ten sam fluorek uranu, tyle że teraz zawiera on więcej uranu-235. Do reaktora nie można wtłoczyć gazu - w związku z tym fluor należy ponownie przekształcić w tlenek uranu (a dokładniej w dwutlenek, UO2), a to już jest proszek.

Za pomocą metalurgii proszków proszek dwutlenku uranu przekształca się w granulki paliwowe o średnicy około 1 cm i grubości od 1 do 1,5 cm, które ostrożnie umieszcza się w cienkościennych rurkach wykonanych ze stopu cyrkonu i 1% niobu o długości 3,5 metra długo dla współczesnych VVER. Ta rura wypełniona 1,5 kg granulek uranu jest tym samym prętem paliwowym: elementem paliwowym. Oto one, piękne:

Praca ta odbywa się w Rosji w Zakładzie Budowy Maszyn w mieście Elektrostal w obwodzie moskiewskim oraz w Nowosybirskiej Fabryce Koncentratów Chemicznych. Cyrkon jest odlewany w Glazowie w Republice Udmurckiej, w Zakładach Mechanicznych w Czepetsku. Pręty paliwowe są strukturalnie łączone w zespoły paliwowe - zespoły paliwowe. Wyglądają tak:

FA – zespoły paliwowe, Zdjęcie: atomic-energy.ru

Przekrój, jak widać, jest sześciokątny o strukturze plastra miodu i jest to konstrukcja radziecko-rosyjska. Ale TVS - „kwadrat” zachodniego projektu:

TVS-"kwadrat", fot.: http://nuklear.ru/

Część dzieciństwa spędziłam w pasiece mojego dziadka, więc jestem dość stronnicza – bardziej podobają mi się nasze „plastry miodu”.

Teraz uran w postaci tabletek, który umieszcza się w prętach paliwowych, z których łączy się w zespoły paliwowe, można umieścić w „piecu” – w rdzeniu reaktora elektrowni jądrowej. W ciągu następnych 18 miesięcy, które zwykle nazywa się „firmą paliwową”, uran „spala się”, stopniowo zamieniając się w wypalone paliwo. Oto zdjęcie jak wygląda reaktor przed rozpoczęciem kampanii paliwowej:

Reaktor, fot.: http://publicatom.ru/

Wydaje mi się, że taka historia uranu ze zdjęciami była potrzebna już od samego początku opowieści o cyklu paliwa jądrowego. Proszę, nie karz mnie zbytnio za to, że w ogóle mi się nie udało - jestem starą blogerką tylko wiekiem, a w młodości błędy są powszechne. Proponuję, aby tę notatkę uznać za „nr 0” w cyklu opowieści o paliwie nuklearnym!

Przemysł uranowy Kazachstanu pod względem wpływów do budżetu kraju ustępuje chyba jedynie wydobyciu ropy naftowej. W tej branży pracuje ponad 25 tysięcy osób, jednak ze względu na bezpieczeństwo obiektów goście w kopalniach uranu są zjawiskiem niezwykle rzadkim.

Dziś zobaczymy, jak działa przedsiębiorstwo wydobywcze Ortalyk, zlokalizowane w dystrykcie Suzak w regionie południowego Kazachstanu

Zmiana pracy pracowników Ortalyk Mining Enterprise LLP rozpoczyna się od obowiązkowych badań lekarskich

Pracownikom przedsiębiorstwa wydobywającego uran poddaje się pomiary ciśnienia krwi i temperatury, a także bada się je alkomatem. Chociaż zdaniem lekarza w placówce obowiązuje całkowity zakaz spożywania alkoholu i nie było ani jednego przypadku, w którym ostatnie badanie „nie wyszło”

Po badaniu lekarskim – śniadanie w stołówce kopalnianej

Specyfika produkcji stwarza dodatkowe wymogi bezpieczeństwa – pracownicy zakładają odzież roboczą w wydzielonej szatni, zabronione jest wychodzenie na teren obozu zmianowego i na teren czysty kopalni.

Kierownik zmiany wydaje polecenie – zadanie określające treść, miejsce pracy, godzinę rozpoczęcia i zakończenia, warunki bezpiecznego wykonania, niezbędne środki bezpieczeństwa

Jednym ze środków bezpieczeństwa jest noszenie masek oddechowych w warsztatach. Wynika to z faktu, że do produkcji uranu wykorzystuje się takie odczynniki jak kwas siarkowy i azotan amonu

Wydobycie uranu jest w pełni zautomatyzowane. W sterowni możesz śledzić wszystkie procesy zachodzące w obiekcie

Wydobycie uranu w Ortalyku, podobnie jak we wszystkich innych przedsiębiorstwach w Kazachstanie, prowadzone jest metodą ługowania z odwiertów podziemnych. Wybrano tę metodę, ponieważ jest ona najbardziej przyjazna dla środowiska. Tło promieniowania na polach nie odbiega od tła promieniowania w dużych miastach

Zasada metody podziemnego ługowania jest następująca: 2% roztwór kwasu siarkowego wpompowuje się pod ziemię do warstw zawierających uran, które wchodząc w interakcję ze skałami rozpuszczają uran, a następnie ten wzbogacony w uran roztwór wypompowuje się na powierzchnię. Nad każdą studnią znajduje się panel sterowania pompą

W tym pomieszczeniu na terenie składowiska ze studniami znajduje się zespół dystrybucji roztworu

Pracownicy otrzymują okulary i czapki, które chronią ich przed niesamowitym upałem.

Rurami tymi do studni pompowany jest roztwór kwasu siarkowego. Podobnie wyglądają studnie pompujące wypompowujące uran z ziemi.

Następnie roztwór zawierający uran przesyłany jest rurami do warsztatu w celu przetworzenia roztworów produktywnych (cykl sorpcyjno-regeneracyjny).

Dzięki tej metodzie wydobycia w Ortalyk zużywa się około 15 ton kwasu siarkowego na godzinę

W produkcji uranu wszystkie procesy są zautomatyzowane, ale możliwa jest również kontrola ręczna

Warsztat ten otrzymuje roztwór uranu – komercyjny desorbat uranu

Roztwór reaguje z solą węglanu amonu, otrzymując koncentrat naturalnego uranu - „żółty placek”

Sprawdzenie odczytów filtra ciśnieniowego

Produktem końcowym przedsiębiorstwa jest produkt końcowy przedsiębiorstwa, który jest pakowany w specjalne pojemniki. Właściwie uran w tym związku wynosi około 45-50%. W tym roku planowane jest wydobycie 2000 ton uranu. Samo pole zaprojektowano na 25 lat eksploatacji.

Pompy głębinowe praktycznie nie wymagają napraw, wytrzymują około 30 tysięcy godzin pracy. Konieczne jest jednak ciągłe sprawdzanie i, jeśli to konieczne, wymiana wirników.

Równolegle z bezpośrednim wydobyciem uranu laboratorium prowadzi badania pozwalające na najbardziej efektywne zagospodarowanie złoża.

Według przyjętych norm w roztworze odesłanym pod powierzchnię po przetworzeniu nie powinno pozostać więcej niż 3 miligramy uranu na litr, jednak według wyników próbek straty nie przekroczyły 1,2 miligrama.

Po zakończeniu zmiany pracownicy mają obowiązek sprawdzić swoją dawkę promieniowania.

Kiedy pojechaliśmy do przedsiębiorstwa, spodziewaliśmy się, że obóz pracowników uranu będzie wyglądał jak za starych, dobrych czasów - przyczepy, w których tłoczą się robotnicy. Zupełnie inaczej wygląda jednak obóz rotacyjny na Ortalyku – to nowoczesny kompleks budynków, w których jest wszystko, czego człowiek potrzebuje, aby odpocząć po pracy.

Po obiedzie wielu pracowników spędza czas grając w tenisa stołowego.

Obóz rotacyjny posiada także własne boisko do mini piłki nożnej

W zależności od metody desorpcji uranu z anionitów, przedsiębiorstwa IPS stosują różne metody jego zagęszczania i oddzielania od desorbatów handlowych. W przypadku desorpcji roztworami soli uran wytrąca się najczęściej wodnymi roztworami amoniaku w postaci poliuranianów amonu lub, w przypadku stosowania roztworów sody kaustycznej, w postaci poliuranianów sodu. Wytrącone poliurany są wyciskane na prasach filtracyjnych, a placek transportowany jest do zakładu hydrometalurgicznego w celu dalszej rafinacji. W celu oczyszczenia uranu z zanieczyszczeń można przeprowadzić jego wytrącanie frakcyjne, najpierw wytrącając żelazo i niektóre inne zanieczyszczenia przy pH = 3,6-3,8, a po sklarowaniu ługu macierzystego wytrącając poliuraniany przy pH = 6,5-8,0. Zawartość uranu w otrzymanych koncentratach chemicznych, w zależności od ich czystości, może wynosić od 40 do 64%. Do przygotowania roztworów desorbujących stosuje się wytrącające się roztwory macierzyste poliuranianów.

W niektórych przypadkach placek poliuranianowy rozpuszcza się w mocnym kwasie siarkowym i stężony roztwór uranu przesyła się do przetworzenia do GMZ.

Czasami uran wyodrębnia się z zakwaszonych desorbatów chlorkowych w postaci nadtlenku.

Pomimo prostoty i wydajności hydrolitycznej metody ekstrakcji uranu, ma ona poważną wadę - gromadzenie się niezrównoważonej objętości roztworów azotanów lub chlorków, które należy zrzucić do podziemnych poziomów wraz z krążącymi, zużytymi roztworami produktywnymi.

Metoda desorpcji uranu za pomocą kwasu siarkowego nie ma tej wady, ponieważ uran z komercyjnych desorbatów można zagęścić metodą sorpcyjną lub ekstrakcyjną i wyodrębnić w postaci bogatych desorbatów sodowych lub reekstrahowanych o stężeniu uranu 80...100 g/l, a oczyszczone roztwory kwasu siarkowego można zawrócić do desorpcji lub wykorzystać do ługowania rudy.

Do zatężania i oddzielania uranu od desorbatów kwasu siarkowego i azotanów można zastosować proces elektrodializy z membranami jonowymi. Ustalono, że stopień odzysku odczynników – kwasu siarkowego, azotowego, soli azotanowych – w procesie elektrodializy może sięgać 70...80%, a uran uwalnia się w postaci bogatych koncentratów (uwodniony dwutlenek uranu). Izolacja uranu z desorbatów węglanowo-wodorowęglanowych może być przeprowadzona poprzez termiczny rozkład soli węglanu amonu w temperaturze 90...100°C lub 12O...13O°C z wychwytem gazów odlotowych i wytrąceniem uranu w procesie w postaci mieszaniny monowęglanu uranylu, uranu i diuranianu amonu. Gdy powstały osad kalcynuje się w GMZ, powstaje mieszanina dwu- i trójtlenku uranu.

Innym możliwym sposobem izolowania uranu z desorbatów węgla amonowego jest wytrącanie go w postaci kryształów triwęglanu uranylu amonu przez dodanie suchego wodorowęglanu amonu. Powstałe kryształy charakteryzują się znacznie większą czystością niż konwencjonalne koncentraty chemiczne, a po przewiezieniu do GMZ, nawet bez dodatkowego oczyszczania, mogą zostać poddane rozkładowi termicznemu w celu wytworzenia trójtlenku, dwutlenku lub tlenku uranu, w zależności od kalcynacji tryb.

Opady z odzysku azotanów

W praktyce przemysłowej jako środki strącające stosuje się suchy wodorowęglan amonu, roztwór amoniaku i roztwór wodorotlenku sodu.

Kryształy triwęglanu uranylu amonu (AUTC) po osadzeniu za pomocą wodorowęglanu amonu mają wysoką wilgotność (30-40%), zawartość uranu w mokrych kryształach waha się od 25 do 45%.

Osad jest filtrowany stosunkowo powoli ze względu na tworzenie się bardzo małych kryształów AUTK.

Ważną rolę w wysoleniu kryształów AUTK odgrywa resztkowe stężenie wodorowęglanu amonu, które musi być utrzymywane w granicach 20-40 g/l. W tym przypadku zawartość uranu w roztworze kształtuje się na poziomie 11,5 g/l.

W procesie chłodzenia uranu z roztworów kwasu azotowego wodorowęglanem amonu lub amoniakiem do pH + 24 roztwory są przezroczyste i stabilne. Przy dalszej neutralizacji do pH + 5-6 obserwuje się wytrącanie uranu, a wraz ze wzrostem czasu osiadania wzrasta kompletność wytrącania uranu.

Przy pH = 7,17,5 kompletność wyodrębnienia kryształów AUTK jest największa: zawartość uranu w ługu macierzystym węglanowym wynosi 0,61-0,84 g/l.

Wytrącając koncentrat chemiczny amoniakiem o pH większym niż 7,6, można obniżyć zawartość uranu w roztworze macierzystym do wartości poniżej 0,1 g/l, niezależnie od początkowej zawartości uranu.

Wytrącając uran zasadą, można otrzymać koncentrat chemiczny w postaci diuranianu sodu o zawartości uranu w mokrym osadzie 26-45%. Stężenie resztkowe uranu w roztworze macierzystym wynosi 0,005-0,008 g/l w temperaturze osadzania 3045°C i wzrasta do 0,036-0,078 g/l w temperaturze 70°C. Wilgotność koncentratu chemicznego waha się w granicach 30%. Szybkość filtracji jest niska i praktycznie nie zależy od temperatury osadzania koncentratu chemicznego.

Zastosowanie bardziej stężonych roztworów alkalicznych zmniejszy rozcieńczenie oryginalnych regeneratów.

Koncentrat chemiczny wytrącony wodorowęglanem amonu, w porównaniu do wytrąconych zasad, charakteryzuje się wyższą szybkością klarowania (15+20 razy) i wyższą szybkością filtracji (10+15 razy). Wadą strącania wodorowęglanem amonu jest jego wysokie zużycie jednostkowe (30+35 kg/kg uranu).

Prowadzone są badania nad bezodczynnikowym wytrącaniem kryształów z komercyjnych odzysku azotanów. Po odparowaniu komercyjnych regeneratów otrzymuje się roztwory przesycone, z których po ochłodzeniu wytrącają się kryształy. Aby zwiększyć szybkość i kompletność osadzania, konieczne jest dodanie kryształów otrzymanych w wyniku desorpcji uranu roztworami zawierającymi azotany do odparowanego handlowego regeneratu jako „zarodka”.

Treść artykułu

PRZEMYSŁ URANOWY. Uran jest głównym źródłem energii w energetyce jądrowej, wytwarzającym około 20% światowej energii elektrycznej. Przemysł uranowy obejmuje wszystkie etapy produkcji uranu, w tym poszukiwania, zagospodarowanie i wzbogacanie rud. Przerób uranu na paliwo reaktorowe można uznać za naturalną gałąź przemysłu uranowego.

Zasoby.

Wystarczająco wiarygodnie zbadane na całym świecie zasoby uranu, który można wyizolować z rudy kosztem nie większym niż 100 dolarów za kilogram, szacuje się na około 3,3 miliarda kg U 3 O 8 . Z tego około 20% (ok. 0,7 miliarda kg U 3 O 8, cm. Ryc.) przypada na Australię, a następnie na Stany Zjednoczone (ok. 0,45 miliarda kg U 3 O 8). Republika Południowej Afryki i Kanada posiadają znaczne zasoby do produkcji uranu.

Produkcja uranu.

Główne etapy produkcji uranu to wydobycie rudy metodą podziemną lub odkrywkową, wzbogacanie (sortowanie) rudy oraz ekstrakcja uranu z rudy poprzez ługowanie. W kopalni rudę uranu wydobywa się z górotworu metodą wiertniczo-wybuchową, rozdrobnioną rudę sortuje się i kruszy, a następnie przenosi do roztworu mocnego kwasu (siarki) lub roztworu zasadowego (najkorzystniej węglan sodu). w przypadku rud węglanowych). Roztwór zawierający uran oddziela się od nierozpuszczonych cząstek, zatęża i oczyszcza poprzez sorpcję na żywicach jonowymiennych lub ekstrakcję rozpuszczalnikami organicznymi. Koncentrat, zwykle w postaci tlenku U 3 O 8 zwanego żółtym placekiem, następnie wytrąca się z roztworu, suszy i umieszcza w stalowych pojemnikach o pojemności ok. 1000 l.

Do ekstrakcji uranu z porowatych rud osadowych coraz częściej stosuje się ługowanie in situ. Roztwór zasadowy lub kwaśny jest w sposób ciągły wprowadzany przez odwierty wywiercone w złożu rudy. Roztwór ten wraz z przeniesionym do niego uranem zatęża się i oczyszcza, a następnie przez wytrącanie otrzymuje się z niego placek żółty.

Przetwarzanie uranu na paliwo jądrowe.

Naturalny koncentrat uranu – ciastko żółte – jest surowcem w jądrowym cyklu paliwowym. Aby przekształcić uran naturalny w paliwo spełniające wymagania reaktora jądrowego, potrzebne są jeszcze trzy etapy: konwersja do UF 6, wzbogacanie uranu i produkcja elementów paliwowych (elementów paliwowych).

Konwersja do UF6.

Aby przekształcić tlenek uranu U 3 O 8 w sześciofluorek uranu UF 6, placek żółty zwykle redukuje się bezwodnym amoniakiem do UO 2, z którego następnie otrzymuje się UF 4 za pomocą kwasu fluorowodorowego. W ostatnim etapie, działając na UF 4 z czystym fluorem, otrzymuje się UF 6 - produkt stały, który sublimuje w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem, a topi się pod podwyższonym ciśnieniem. Pięciu największych producentów uranu (Kanada, Rosja, Niger, Kazachstan i Uzbekistan) może łącznie wyprodukować 65 000 ton UF 6 rocznie.

Wzbogacanie uranu.

W kolejnym etapie cyklu paliwa jądrowego wzrasta zawartość U-235 w UF 6. Uran naturalny składa się z trzech izotopów: U-238 (99,28%), U-235 (0,71%) i U-234 (0,01%). Reakcja rozszczepienia w reaktorze jądrowym wymaga wyższej zawartości izotopu U-235. Wzbogacanie uranu odbywa się dwiema głównymi metodami separacji izotopów: metodą dyfuzji gazu i metodą wirowania gazu. (Energię zużywaną podczas wzbogacania uranu mierzy się w jednostkach pracy separacji, SWU.)

Metodą dyfuzji gazowej stały sześciofluorek uranu UF 6 pod wpływem obniżenia ciśnienia przechodzi w stan gazowy, a następnie pompowany jest przez porowate rurki wykonane ze specjalnego stopu, przez których ścianki może dyfundować gaz. Ponieważ atomy U-235 mają mniejszą masę niż atomy U-238, dyfundują łatwiej i szybciej. W procesie dyfuzji gaz wzbogaca się w izotop U-235, a gaz przechodzący przez rurki ulega wyczerpaniu. Wzbogacony gaz ponownie przepuszcza się przez rurki i proces trwa do momentu, gdy zawartość izotopu U-235 w próbce osiągnie poziom (3–5%) wymagany do pracy reaktora jądrowego. (Uran do celów wojskowych wymaga wzbogacenia do poziomu większego niż 90% U-235.) Tylko 0,2–0,3% izotopu U-235 pozostaje w odpadach ze wzbogacania. Metoda dyfuzji gazowej charakteryzuje się dużą energochłonnością. Fabryki oparte na tej metodzie dostępne są jedynie w USA, Francji i Chinach.

W Rosji, Wielkiej Brytanii, Niemczech, Holandii i Japonii stosowana jest metoda wirowania, w której gaz UF 6 jest bardzo szybko obracany. Ze względu na różnicę w masie atomów, a co za tym idzie w siłach odśrodkowych działających na atomy, gaz w pobliżu osi obrotu przepływu jest wzbogacony w lekki izotop U-235. Wzbogacony gaz jest zbierany i ekstrahowany.

Produkcja prętów paliwowych.

Wzbogacony UF 6 dociera do zakładu w 2,5-tonowych stalowych kontenerach. Z niego przez hydrolizę otrzymuje się UO 2 F 2, które następnie traktuje się wodorotlenkiem amonu. Wytrącony diuranian amonu jest filtrowany i spalany w celu wytworzenia dwutlenku uranu UO 2 , który jest prasowany i spiekany w małe granulki ceramiczne. Tabletki umieszcza się w rurkach wykonanych ze stopu cyrkonu (Zircaloy) i uzyskuje się pręty paliwowe, tzw. elementy paliwowe (elementy paliwowe), które składają się z około 200 sztuk w kompletne zespoły paliwowe, gotowe do wykorzystania w elektrowniach jądrowych.

Wypalone paliwo jądrowe jest wysoce radioaktywne i wymaga specjalnych środków ostrożności podczas przechowywania i usuwania. Zasadniczo można go ponownie przetworzyć, oddzielając produkty rozszczepienia od pozostałego uranu i plutonu, które można ponownie wykorzystać jako paliwo jądrowe. Jednak takie przetwarzanie jest drogie, a obiekty komercyjne są dostępne tylko w kilku krajach, takich jak Francja i Wielka Brytania.

Wielkość produkcji.

W połowie lat 80., gdy zawiodły nadzieje na szybki rozwój energetyki jądrowej, produkcja uranu gwałtownie spadła. Wstrzymano budowę wielu nowych reaktorów, a w istniejących przedsiębiorstwach zaczęto gromadzić zapasy paliwa uranowego. Wraz z upadkiem Związku Radzieckiego podaż uranu na Zachodzie jeszcze bardziej wzrosła.