Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
Большинство, металлов также подвергается коррозии. Никель пассивируется слоем хемосорбированного фторида никеля, а алюминий — пленкой окиси алюминия, оба металла и их сплавы (монель, инконель, легкие сплавы) оказались превосходными конструкционными материалами для оборудования заводов. Малоуглеродистые стали, медь, золото, серебро, платина и индий в этом отношении были бы посредственными материалами. На газодиффузионных заводах малоуглеродистые стали (в случае их применения) покрываются слоем никеля (электролитически или химически) на всех поверхностях, контактирующих с гексафторидом урана. Загрязнения типа осадков сульфидов, силикатов или карбидов реагируют с гексафторидом урана и газообразными продуктами его разложения — F2 и HF в первую очередь [3.14, 3.18, 3.205].
3.4. ГАЗОДИФФУЗИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Газодиффузиониый завод состоит из одного или нескольких прямоугольных каскадов (см. разд. 2.6). Каждый каскад делается из одинаковых ступеней, чтобы реализовать преимущества,
123
вытекающие нз более низкой стоимости при массовом производстве. Ступени каскада группируются в блоки, представляющие собой наименьшие группы ступеней, оборудованные блочными клапанами и байпасными линиями. Поэтому они могут быть легко демонтированы из каскада для ремонта или других целей. На существующих заводах блок содержит 5 [3.206], 8, 10 [3.207], Гб [3.208, 209] или 20 [3.181] ступеней.
Газоднффузионный завод содержит следующие основные составные элементы:
а. Стандартные элементы каждого каскада, к которым относятся: делители, содержащие диффузионные фильтры, компрессоры и трубопроводы внутренних и внешних коммуникаций ступени, моторы, приводящие в действие компрессоры, теплообменники и система охлаждения для отвода теплоты сжатия, регулирующие и блочные клапаны.
б. Коммуникации между концевыми ступенями двух соседних каскадов, обеспечивающие ввод питающего газа, удаление потоков отбора и отвала в головной или хвостовой части завода, очистку от легких примесей в головной части завода.
в. Системы технологического контроля завода, собирающие информацию о давлениях, температурах и концентрациях технологического газа, а также рабочих характеристиках оборудования в каскадах.
г. Производственное здание завода и установки для пусковых и аварийных ситуаций для ремонта блоков или завода в целом.
3.4.1. Разновидности пористых фильтров
Объем контура с технологическим газом внутри газодиффузионного завода, спроектированного для заданной производительности, определяется уровнем давления газа внутри контура и полной площадью пористых фильтров. При заданной конфигурации и заданном КПД ступени уровень давления определяется значением характеристического давления Рс (3.66), обратно пропорциональным среднему радиусу пор а. Полная площадь пористых фильтров обратно пропорциональна проницаемости фильтров (3.18), которая в свою очередь пропорциональна ад/l, т. е. отношению произведения а на й к толщине фильтра I. Хорошие пористые фильтры должны поэтому иметь противоречивые характеристики: очень малый радиус (10 нм или меньше) [3.14, 3.182, 3.210], по возможности самую высокую пористость и самую малую толщину, достаточную механическую прочность и чрезвычайно низкую химическую активность. Все эти характеристики необходимы, так как после установки пористых фильтров в диффузионный делитель внутренняя поверхность пор должна противостоять годами воздействию постоянного потока коррозионно-агрессивного гексафторида урана при наличии большого перепада давлений поперек фильтра. Пористый материал должен иметь геометрию хорошего катализатора, будучи химически инертным.
124
Такие строгие требования серьезно ограничивают выбор пористых материалов.
Пористые фильтры играют ключевую роль в технологии. Методы их изготовления и рабочие характеристики остаются в высшей степени засекреченными. Однако некоторые сведения о пористых фильтрах, созданных во время второй мировой войны в США [3.14, 3.20, 3.21] и Великобритании [3.23], были опубликованы, равно как и сведения о пористых фильтрах, разработанных позднее в пилотном или лабораторном масштабе во Франции [3.182], в Италии [3.211], Японии [3.212] и Швеции [3.213].
В качестве пористых материалов рассматривались металлы (Au, Ag, Ni, А1, Си), окислы металлов (А1203, керамика), фториды (CaF2) или нитриды (Ni) и фторопласты (тефлон) (см. разд. 3.3.2).
В зависимости от структуры пористые фильтры можно подразделить на два вида: пленочные, в которых поры протравливаются в первоначально непористой фольге, и агрегатные, в которых поры представляют собой пустоты, остающиеся при спрессовывании под давлением тонких порошков или спекании их при соответствующей температуре.
В пористых фильтрах пленочного типа поры могут образовываться в результате удаления одного из компонентов мелкодисперсного сплава. Один из первых пористых фильтров с радиусом пор около 10 нм и плотностью пор 109 см-2 был получен в США [3.14] путем вытравливания Zn соляной кислотой из сплава AgZn, Хорошие пористые фильтры получаются вытравливанием Ag азотной кислотой из сплава 40—60 AuAg [3.182, 3.184]; этот способ применяется с XVII в. при изготовлении ювелирных изделий из золота.
