235
продукту, збагаченого U .
Плазма, що утворена за допомогою іонізації уранового пару, утримується у вакуумній камері з магнітним полем високої напруженості, утвореним за допомогою надпровідного магніту. Основні технологічні системи процесу включають систему генерації уранової плазми, розділювальний модуль із надпровідним магнітом, (див. пункт 3.10 документа INFCIRC/254/Rev. I/Part 2) і системи вилучення металу для збору "продукту" і "хвостів".
5.8.1. Мікрохвильові джерела енергії й антени
Спеціально призначені або підготовлені мікрохвильові джерела енергії та антени для генерації або прискорення іонів, що мають такі характеристики: частота вище 30 ГГц і середня вихідна потужність для генерації іонів більше 50 кВт.
5.8.2. Соленоїди для збудження іонів
Спеціально призначені або підготовлені соленоїди для радіочастотного збудження іонів у діапазоні частот більше 100 кГц і спроможні працювати при середній потужності більше 40 кВт.
5.8.3. Системи генерації уранової плазми
Спеціально призначені або підготовлені системи генерації уранової плазми, що можуть містити високопотужні смугові або растрові електронно-променеві пушки з потужністю, що передається на мішень більш 2,5 кВт/см.
5.8.4. Системи для обробки рідко металевого урану
Спеціально призначені або підготовлені системи для обробки рідкого металу для розплавленого урану або уранових сплавів, що складаються з тиглів і устаткування для охолодження тиглів.
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Тиглі й інші компоненти цієї системи, що вступають у контакт із розплавленим ураном або урановими сплавами, виготовлені з корозійностійких і термостійких матеріалів або захищені покриттям із таких матеріалів. Прийнятні матеріали включають тантал, покритий оксидом ітрію графіт, графіт, покритий окислами інших рідкоземельних елементів (див. INFCIRC/254/Rev.I/Part 2, пункт 2.7) або їхніми сумішами.
5.8.5. Агрегати для збору "продукту" і "хвостів" металевого урану
Спеціально призначені або підготовлені агрегати для збору "продукту" і "хвостів" для металевого урану в твердій формі. Ці агрегати для збору виготовлені з матеріалів, стійких до нагрівання і корозії, що спричиняються парами металевого урану, таких, як графіт, покритий оксидом ітрію, або тантал, або захищені покриттям із таких матеріалів.
5.8.6. Кожухи розділювального модуля
Циліндричні камери, спеціально призначені або підготовлені для використання на збагачувальних установках з плазменним розділенням, для розміщення в них джерела уранової плазми, енергетичного соленоїду радіочастоти і колекторів "продукту" і "хвостів".
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Ці кожухи мають велику кількість вхідних отворів для подачі електроживлення, з'єднань дифузійних насосів, а також для діагностики і контролю контрольно-вимірювальних приладів. Вони мають пристосування для відкриття і закриття, щоб забезпечити обслуговування внутрішніх компонентів і виготовлені з відповідних немагнітних матеріалів, таких, як нержавіюча сталь.
5.9. Спеціально призначені або підготовлені системи, устаткування і компоненти для використання на установках електромагнітного збагачення
ВСТУПНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
При електромагнітному процесі іони металевого урану, отримані за допомогою іонізації матеріалу для живлення із солей (звичайно UCl4), прискорюються і проходять через магнітне поле, що змушує іони різних ізотопів проходити по різних напрямках. Основними компонентами електромагнітного ізотопного сепаратора є: магнітне поле для відхилення/розділення ізотопів іонного пучка, джерела іонів із його системою прискорення, і системи збору відділених іонів. Допоміжні системи для цього процесу включають систему постачання магнітною енергією, системи високовольтного живлення джерела іонів, вакуумну систему і великі системи хімічної обробки для відновлення продукту та очищення/регенерації компонентів.
5.9.1. Електромагнітні сепаратори ізотопів
Електромагнітні сепаратори ізотопів, спеціально призначені або підготовлені для поділу ізотопів урану, устаткування і компоненти для цього, включаючи:
a) Джерела іонів
Спеціально призначені або підготовлені окремі або численні джерела іонів урану, що складаються з джерела пару, іонізатора і прискорювача пучка, виготовлені з відповідних матеріалів, таких, як графіт, нержавіюча сталь або мідь, і спроможних забезпечувати загальний струм у пучку іонів 50 мА або більше.
b) Колектори іонів
Колекторні пластини, що мають дві або більш щілини і паза, спеціально призначені або підготовлені для збору пучків іонів збагаченого та збідненого урану і виготовлені з відповідних матеріалів, таких, як графіт або нержавіюча сталь.
c) Вакуумні кожухи
Спеціально призначені або підготовлені вакуумні кожухи для електромагнітних сепараторів урану, виготовлені з відповідних немагнітних матеріалів, таких, як нержавіюча сталь, і призначені для роботи при тисках 0,1 Па або нижче.
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Ці кожухи спеціально призначені для розміщення в них джерела іонів, колекторних пластин і водоохолоджуючих вкладишів і мають пристосування для з'єднань дифузійних насосів і пристосування для відкриття і закриття з метою вилучення і заміни цих компонентів.
d) Магнітні полюсні наконечники
Спеціально призначені або підготовлені магнітні полюсні наконечники, що мають діаметр більш 2 м, що використовуються для забезпечення постійного магнітного поля в електромагнітному сепараторі ізотопів і для переносу магнітного поля між розташованими поруч сепараторами.
5.9.2. Високовольтні джерела живлення
Спеціально призначені або підготовлені високовольтні джерела живлення для джерел іонів, що мають повний набір таких характеристик: можуть працювати в безперервному режимі, вихідна напруга 20000 В або більше, вихідний струм 1 А або більше і стабілізація напруги менше 0,01% протягом 8 годин.
5.9.3. Джерела живлення електромагнітів
Спеціально призначені або підготовлені потужні джерела живлення постійного струму для електромагнітів, що мають повний набір таких характеристик:
вихідний струм у безперервному режимі 500 А або більше при напрузі 100 В або більше, при стабілізації по струму або напрузі менше 0,01% протягом 8 годин.
6. Установки для виробництва важкої води, дейтерію і дейтерієвих сполук і устаткування, спеціально призначене або підготовлене для цього
ВСТУПНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Важку воду можна робити, використовуючи різноманітні процеси. Проте комерційно вигідними є два процеси: процес ізотопного обміну води і сірководню (процес GC) і процес ізотопного обміну аміаку і водню.
Процес GC заснований на обміні водню і дейтерію між водою і сірководнем у системі колон, що експлуатуються з холодною верхньою секцією і гарячою нижньою секцією. Вода тече вниз по колонах, у той час як сірководневий газ циркулює від дна до вершини колон. Для сприяння змішуванню газу і води використовується ряд дірчастих лотків. Дейтерій переміщається у воду при низьких температурах і в сірководень при високих температурах. Збагачені дейтерієм газ або вода виводяться з колон першого рівня на стику гарячих і холодних секцій, і процес повторюється в колонах другого рівню. Продукт останньої фази - вода, збагачена дейтерієм до 30%, направляється в дистиляційну установку для виробництва реакторно-чистої важкої води, тобто 99,75% окису дейтерію.
У процесі обміну між аміаком і воднем можна вилучати дейтерій із синтез-газу за допомогою контакту з рідким аміаком в присутності каталізатора. Синтез-газ подається в обмінні колони і потім в аміачний конвертер. Всередині колон газ піднімається від дна до вершини, у той час як рідкий аміак тече від вершини до дна. Дейтерій у синтез-газі позбавляється водню і концентрується в аміаку. Аміак надходить потім в установку для крекінгу аміаку на дні колони, тоді як газ збирається в аміачному конвертері на вершині. На наступних рівнях відбувається подальше збагачення, і шляхом остаточної дистиляції виробляється реакторно-чиста важка вода. Подача синтез-газу може бути забезпечена аміачною установкою, що у свою чергу може бути споруджена разом з установкою для виробництва важкої води шляхом ізотопного обміну аміаку і водню. В процесі аміачно-водневого обміну в якості джерела вихідного дейтерію може також використовуватися звичайна вода.
Багато предметів ключового устаткування для установок по виробництву важкої води, що використовують процеси GC або аміачно-водневого обміну, широко поширені в деяких галузях нафтохімічної промисловості. Особливо це стосується невеликих установок, що використовують процес GC. Проте деякі предмети устаткування є стандартними. Процеси GC і аміачно-водневого обміну потребують обробки великих кількостей займистих, корозійних і токсичних рідин при підвищеному тиску. Відповідно при розробці стандартів по проектуванню й експлуатації для установок і устаткування, що використовують ці процеси, варто приділяти велику увагу добору матеріалів і їхніх характеристик для того, щоб забезпечити тривалий термін служби при зберіганні високої безпеки і надійності. Визначення масштабів обумовлюється головним чином розуміннями економіки і необхідності. Таким чином, велика частина предметів устаткування виготовляється відповідно до вимог замовника.
Нарешті, слід зазначити, що як у процесі GC, так і в процесі аміачно-водневого обміну, предмети устаткування, що окремо не призначені або підготовлені спеціально для виробництва важкої води, можуть збиратися в системи, спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води. Прикладами таких систем, які застосовуються в обох процесах, є система каталітичного крекінгу, яка використовується в процесі обміну аміаку і водню, і дистиляційні системи, які використовуються в процесі остаточної концентрації важкої води, що доводить її до рівня реакторно-чистої.
Предмети устаткування, що спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання або процесу обміну води і сірководню, або процесу обміну аміаку і водню, включають:
6.1. Водо-сірководні обмінні колони
Обмінні колони, що виготовляються з дрібнозернистої вуглецевої сталі (наприклад, ASTM A516), діаметром від 6 м (20 футів) до 9 м (30 футів), що можуть експлуатуватися при тисках понад або рівним 2 МПа (300 фунт/кв. дюйм) і мають корозійний допуск у 6 мм або більше, спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання процесу ізотопного обміну води і сірководню.
6.2. Газодувки і компресори
Одноступінчаті, малонапірні (тобто 0,2 МПа або 30 фунт/кв. дюйм) відцентрові газодувки або компресори для циркуляції сірководневого газу (тобто газу, що містить більш 70% H2S), спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання процесу обміну води і сірководню. Ці газодувки або компресори мають продуктивність, що перевищує або рівну 56 куб. м/с. (120000 SSFM) при експлуатації під тиском, понад або рівним 1,8 МПа (260 фунт/кв.дюйм) на вході, і споряджені сальниками, стійкими до впливу H2S.
6.3. Аміачно-водневі обмінні колони
Аміачно-водневі обмінні колони висотою більше або рівної 35 м (114,3 футів) діаметром від 1,5 м (4,9 футів) до 2,5 м (8,2 футів), що можуть експлуатуватися під тиском, що перевищує 15 МПа (2225 фунт/кв. дюйм), спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання процесу обміну аміаку і водню. Ці колони мають також, щонайменше, один відбортований осьовий отвір того ж діаметру, що і циліндрична частина, через яку можуть вставлятися або вийматися внутрішні частини колони.
6.4. Внутрішні частини колони і ступінчаті насоси
Внутрішні частини колони і ступінчаті насоси, спеціально призначені або підготовлені для колон для виробництва важкої води шляхом використання процесу аміачно-водневого обміну. Внутрішні частини колони включають спеціально призначені контактори між ступенями, що сприяють тісному контакту газу і рідини. Ступінчаті насоси включають спеціально призначені насоси, що занурюються в рідину для циркуляції рідкого аміаку в межах обсягу контакторів, що знаходяться всередині ступенів колон.
6.5. Установки для крекінгу аміаку
Установки для крекінгу аміаку, що експлуатуються під тиском, що перевищує або рівним 3 МПа (450 фунт/кв. дюйм), спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання процесу ізотопного обміну аміаку і водню.
6.6. Інфрачервоні аналізатори поглинання
Інфрачервоні аналізатори поглинання, спроможні здійснювати аналіз співвідношення між воднем і дейтерієм у реальному масштабі часу, коли концентрації дейтерію рівні або перевищують 90%.
6.7. Каталітичні печі
Каталітичні печі для переробки збагаченого дейтерієвого газу у важку воду, спеціально призначені або підготовлені для виробництва важкої води шляхом використання процесу ізотопного обміну аміаку і водню.
7. Установки для конверсії урану і устаткування, спеціально призначене або підготовлене для цього
ВСТУПНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
В установках і системах для конверсії урану може здійснюватися одне або декілька перетворень з одного хімічного ізотопу урану в інший, включаючи: конверсію концентратів уранової руди в UO3, конверсію UO3 в UO2, конверсію оксидів урану в UF4 або UP6, конверсію UF4 в UF6, конверсію UF6 в UF4, конверсію UF4 в металевий уран і конверсію фторидів урану в UO2. Багато ключових компонентів устаткування установок для конверсії урану характерні для деяких секторів хімічної обробної промисловості. Наприклад, види устаткування, що використовується в цих процесах, можуть включати: печі, карусельні печі, реактори з псевдоскрапленим прошарком каталізатора, жарові реакторні башти, рідинні центрифуги, дистиляційні колони і рідинно-рідинні екстракційні колони. Проте не багато компонентів устаткування є в "готовому виді"; більшість із них повинні бути підготовлені відповідно до вимог і специфікацій замовника. У деяких випадках потрібно враховувати спеціальні проектні і конструкторські особливості для захисту від агресивних властивостей деяких з оброблюваних хімічних речовин (HF, F2, ClF3 і фториди урану). Нарешті, слід зазначити, що у всіх процесах конверсії урану компоненти устаткування, що окремо спеціально не призначені або підготовлені для конверсії урану, можуть бути об'єднані в системи, що спеціально призначені або підготовлені для використання з метою конверсії урану.
7.1. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії концентратів уранової руди в UO3
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія концентратів уранової руди в UO3 може здійснюватися спочатку за допомогою розчинення руди в азотній кислоті та екстракції очищеного гексагідрату уранілдінітрату за допомогою такого розчинника, як трибутіл фосфат. Потім гексагідрат уранілдінітрата перетвориться в UO3 або за допомогою концентрації і денітрації, або за допомогою нейтралізації газоподібним аміаком для одержання діуранату амонію з наступною фільтрацією, сушінням і кальцинуванням.
7.2. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UO3 в UF6
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UO3 в UF6 може здійснюватися безпосередньо за допомогою фторування. Для процесу потрібно джерело газоподібного фтору або трифтористого хлору.
7.3. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UO3 в UO2;
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UO3 в UO2 може здійснюватися за допомогою відновлення UO3 газоподібним крекінг-аміаком або воднем.
7.4. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UO2 в UF4
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UO2 в UF4 може здійснюватися за допомогою реакції UO2 із газоподібним фтористим воднем (HF) при температурі 300-500 град. C.
7.5. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UF4 в UF6
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UF4 в UF6 здійснюється за допомогою екзотермічної реакції з фтором у реакторній башті. UF6 конденсується з гарячих летучих газів за допомогою пропускання потоку газу через холодну пастку, охолоджену до -10 град. C. Для процесу потрібно джерело газоподібного фтору.
7.6. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UF4 у металевий уран
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UF4 у металевий уран здійснюється за допомогою його відновлення магнієм (значні партії) або кальцієм (малі партії). Реакція здійснюється при температурах вище точки плавлення урану (1130 град. C).
7.7. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UF6 у UO2
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UF6 у UO2 може здійснюватися за допомогою одного з трьох процесів. У першому процесі UF6 відновлюється і гідролізується в UO2 із використанням водню і пару. В другому процесі UF6 гідролізується розчиненням у воді, для осадження діуранату амонію добавляється аміак, а діуранат відновляється в UO2 воднем при температурі 820 град. C. При третьому процесі газоподібні UF6, CO2 і NH3 змішуються у воді, осаджуючи уранілкарбонат амонію. Уранілкарбонат амонію змішується з паром і воднем при температурі 500-600 град. C для виробництва UO2.
Конверсія UF6 в UO2 часто здійснюється на першому рівні установки по виготовленню палива.
7.8. Спеціально призначені або підготовлені системи для конверсії UF6 в UF4
ПОЯСНЮВАЛЬНЕ ЗАУВАЖЕННЯ
Конверсія UF6 в UF4 здійснюється за допомогою відновлення воднем.