Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 8.2. Контейнер для транспортировання и хранения UF6:
/ — пробка; 2 — корпус; 3 — верхняя юбка; 4 — клапан; J — сварной шов; 6 — ребра жесткости; 7 — нижняя юбка
Для гексафторида урана со средним и высоким обогащением 235U введены емкости, выполненные из mo-нель-металла на 200, ПО, 25, 2 и 0,45 кг. Каждый контейнер имеет запорный клапан специальной конструкции.
Если обедненный уран уже не будет перерабатываться для более глубокого извлечения из него 235U, то он должен переводиться в металлическую или иную форму, пригодную для использования в реакторах на быстрых нейтронах как воспроизводящий материал для получения плутония.
Малое давление паров U1F6 при температуре до 50—6O0C дает возможность организовать его безопасное и сколь угодно длительное хранение в простых складских помещениях. Большие количества не облученного в реакторах природного, отвального и обогащенного урана в виде гексафторида можно хранить и перевозить в относительно недорогих, компактных и легко транспортируемых емкостях. Транспортирование необлучен-ного гексафторида урана возможно практически всеми видами транспорта с соблюдением соответствующих инструкций и правил безопасной перевозки.
Необходимо отметить и те свойства UF6, которые создают серьезные трудности при его промышленном использовании и требуют специальных технических решений в подборе материалов и в конструкциях оборудования. UF6 весьма реактивен. На воздухе он дымит, с водой и парами воды мгновенно взаимодействует, гидролизуется, образуя нелетучее соединение уранилфторид UO2F2 и очень агрессивную плавиковую кислоту. Со всеми органическими соединениями UF6 взаимодействует, образуя нелетучий тетрафторид UF4 и ряд промежуточных соединений.
Из сказанного следует, что оборудование для работы с UF6 должно быть надежно, герметично, тщательно обезжирено, обезвожено и осушено, пропассивировано и в целом «хирургически» чисто. В нем недопустимо присутствие не только влаги, но и каких-либо органических веществ (масла, ткани, древесины).
. Потери (коррозия) UF6 при взаимодействии с поверхностями некоторых металлов велики, особенно с цинком, кремнием, свинцом, оловом, железом. Эти потери в заметных количествах недо-17—6105 257
пустимы не только потому, что они вызывают образование ме-таллофторидных пленок на рабочих поверхностях, на подвижных деталях, что снижает надежность оборудования, но и потому, что прореагировавший с влагой, органическими веществами и металлами газообразный гексафторид, отдав часть своего фтора превращается в нелетучее соединение (порошок) — тетрафторид и, осаждаясь на внутренних поверхностях разделительных машин, выводится из технологического процесса. Возникают коррозионные потери рабочего газа, нарушается его баланс и снижается разделительная способность отдельных машин и завода в целом. Наиболее устойчивыми материалами при взаимодействии с UF6 являются никель, алюминий, магний, медь и их сплавы, из синтетических материалов — тефлон, фторидная смазка. Большое влияние на стабильность UF6 и его химическую активность оказывает температура газа и омываемых им поверхностей.
Очень высокие технические требования предъявляются к чистоте гексафторида урана, поступающего на обогащение. Уран регенерированный, т. е. извлеченный из отработавшего в реакторах уранового топлива и достаточно очищенный от радиоактивных продуктов деления, должен строго удовлетворять определенным техническим условиям. Очень жесткие ограничения относятся к содержанию 232U, являющегося источником радиоактивных нуклидов с жестким у-излучением (допускается не более 3 - Ю-7 % 232U в UF6) *.
В США установлены следующие технические требования к чистоте гексафторида урана, направляемого на обогащение:
Максимальное давление пара в наполненном контейнере при 93 0C, ат..............5,3 (-0,5 МПа)
Минимальное массовое содержание UF6, %.....99,5
Максимальное массовое содержание углеводородов, в том числе с галогенными соединениями, %.......0,01
Содержание элементов, образующих нелетучие фториды (например, алюминия, бария, висмута, кадмия, меди, железа и др.), %..............0,03
Максимальное массовое содержание некоторых элементов в UF6 (сурьмы, хлора, ниобия, рутения, кремния, тантала, титана, фосфора), %.............<0,026
* Изотоп 232U в природном уране отсутствует, так как период его полураспада мал (~72 года). Образуется 232U только при облучении нейтронами "2Th, 235U, 238U и 236U, а также продуктов а-распада изотопов урана: 230Th и 231Pa. Образование 232U приводит через цепочку радиоактивных распадов к получению радиоактивных 212Bi и 208Tl, имеющих жесткое -у-излучение (1,6 и 2,6 МэВ). Поэтому при обогащении регенерированного урана, полученного из отработавшего в реакторах ядерного топлива, содержание 232U в UF6 ограничено и допускается (по нормам США) не более 30-10-9%. Такой гексафторид должен быть разбавлен гексафторидом, полученным из природного продукта, в целях снижения у-активности до допустимого значения, при этом содержание 232U должно быть не более 1—3 мг/т U. Удельная активность 232U 21,4 Ки/г.