Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
Одна из наиболее важных проблем, возникающих при проектировании и строительстве газодиффузионного завода, связана с необходимостью обеспечить почти полное устранение натечки воздуха внутрь оборудования. Необходимо проверять па вакуумную плотность каждый элемент оборудования, а также каждую ступень или каждый блок после сборки. Испытания на вакуумную плотность производятся методом гелиевой масс-спектромет-рии, разработанным для обнаружения течей на гексафторидных заводах [3.17] в начале 1940-х годов. Например, гелий вводится в испытуемый элемент оборудования изнутри, и течь обнаруживается благодаря появлению линии гелия в масс-спектре внешней атмосферы [3.234]. Используются и другие методы поиска » течей [3.235]. При испытаниях на вакуумную плотность необходимо производить откачку установок мощными диффузионными насосами, работающими па фторированных маслах. Измерения вакуумной плотности элемента оборудования после его откачки производятся путем периодической регистрации приращения давления пробного газа, просачивающегося туда извне. Поскольку для данной течи это приращение давления обратно пропорционально внутреннему объему испытуемого элемента, то единицу натекания, которая не зависит от этого объема, можно определить как приращение в единицу времени произведения внутреннего объема на измеряемое давление [3.28]. Единицей натекания служит мкм рт. ст-л. с. [или мм рт. ст-л. с.]. К вакуумной плотности всех узлов контура с технологическим газом предъявляются очень жесткие требования, а именно натечка воздуха не должна превышать 10-4 мкм рт. ст - л. с. до монтажа и нескольких
136
единиц, умноженных на 10 4 мкм рт. ст-л. с., для контура в целом [3.17, 3.28, 3.236].
Такие низкие скорости натекания достигаются благодаря применению специальных уплотнений между фланцами монтируемого оборудования [3.228]. Композитные металлические уплотнения, разработанные для завода в Трикастене, изготавливаются в виде твердого сердечника тороидальной спиральной пружины, покрытого тонкой мягкой оболочкой из меди и алюминия [3.228]. Такая оболочка обеспечивает желаемую степень уплотнения между тороидальным сердечником и двумя фланцами при сжатии. Мелкие трещины на поверхностях фланцев заполняются при деформации оболочки. Вакуумная плотность таких уплотнений соответствует скорости натекания воздуха не более 10-5 мкм рт. ст!Х Хл. с. [3. 234]. Такие уплотнения позволяют получать вакуумноплотное по отношению к гелию соединение металлов различной природы, таких как сталь и легкий сплав, которые могут иметь различную шероховатость поверхности.
Все элементы оборудования завода должны быть изготовлены в натуральную величину и проверены в работе перед их промышленным производством [3.234]. Единственным смелым и удачным исключением из этого правила был первый завод в Ок-Ридже, который строился в условиях недостатка времени [3.14, 3.20, 3.21].
Меры ядерной безопасности. При проектировании каждого элемента оборудования завода для разделения изотопов урана или пристроенного к нему завода необходимо выбирать геометрическую форму и размеры таким образом, чтобы предотвратить возникновение самопроизвольной цепной реакции как в рабочем состоянии, так и при остановке [3.228]. Критическая масса не должна образовываться нигде как для смесей UF6 с замедлителем нейтронов (например, с водой), так и для конденсированного чистого UF6. Требования безопасности по отношению к возникновению критической массы не накладывают особенно обременительных ограничений на элементы оборудования (за исключением системы теплоотвода) разделительного завода, спроектированного для получения урана сравнительно низкого обогащения, используемого в качестве топлива ядерных реакторов.
Временное хранение гексафторида урана. Для перекачки технологического газа из диффузионных блоков в большие емкости, где он может конденсироваться и вновь испаряться, необходимы специальные установки.
Для обслуживания или ремонта ступени применяются подвижные установки откачки и хранения; блок сначала изолируется от каскада и перед вскрытием системы из него удаляются малейшие следы UF6 с помощью повторения цикла операций откачки и напуска сухого воздуха [3.207]. Таким способом предотвращаются потери технологического газа, образование порошкообразных фторидов урана и забитие пористых фильтров.
Необходимо также предусматривать меры на случай возникновения критических ситуаций, например частичного или полного
прекращения работы разделительного завода при внезапном отключении электроэнергии [3.232]. На этот случай вдоль каскада должно быть установлено достаточное количество емкостей, чтобы можно было избежать слишком больших потерь работы разделения вследствие смешивания газа с различным изотопным составом и чтобы откачать технологический газ из блоков прежде, чем он сконденсируется в порах фильтров. Решение о том, строить или не строить такие громоздкие аварийные установки, принимается с учетом местных условий надежного снабжения электроэнергией, например наличия построенных в данном месте электростанций [3.181], или наличия поблизости мощной энергетической сети [3.181], или заключения надежных контрактов с соседними энергетическими предприятиями на первоочередное снабжение в случае отключения электроэнергии [3.209].
