Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

В тему Already Yet. Как можно еще использовать наши уранообогатительные центрефуги

Аватар пользователя Савва

Этот странный термин - "изотопно-смещенные материалы" вне круга посвященных лиц всплывает не часто. В конце августа он снова прозвучал на совещании с участием аж двух вице-президентов ТВЭЛа одновременно. Озвучил его один из руководителей группы Новоуральского научно-конструкторский центра Сергей Геннадьевич Хомяков. Так что, когда в один из сентябрьских дней он согласился поменять бизнес-ланч на беседу о перспективах развития ННКЦ и Новоуральского научно-производственного кластера, я задал вопрос в лоб.

-Что, и золото можно сделать?!

- Ну конечно. Берешь ртуть 196Hg, помещаешь ее в ядерный реактор , дзынь и достаешь 197Au… Если быть точным, то на бумаге это выглядит так:196Hg + n = 197Hg* + γ

197Hg* + e- = 197Au.

Это еще в 1947 году сделали. Но сейчас это неинтересно.

- Как неинтересно?! Это же ЗОЛОТО!!! – я откинулся на спинку дивана и озадаченно посмотрел на собеседника.

Сергей Геннадьевич казался несколько раздосадованным тем, что разговор про изотопно-смещенные материалы свернулся к такой банальной вещи, как золото.

- Потому как дорого и… дорого. И вообще,  о каком золоте можно говорить, когда есть такие замечательные, я бы сказал, удивительные вещи, как цирконий -90, свинец-207, да тот же моноизотопный кремний. Вот где настоящий Клондайк!

- Свинеец? – теперь настала моя очередь сделать недоуменное лицо.

В некоторой растерянности я перевел взгляд на окно. Там, борясь с собственным трафиком, кипела жизнью небольшая офисная улица. Аккуратные двухэтажные здания, построенные вплотную друг к другу, образовывали две неприступные "крепостные стены", надёжно огораживая от внешнего мира то, что в журналистской среде фигурирует под штампом "ядерный щит страны". Целый промышленный город со своими улицами и площадями, километровыми цехами и подземными туннелями, крупнейшее не то, что в стране, в мире разделительное ядерное производство, Уральский Электрохимический комбинат. Сверхтехнологии, суперсекретность, обогащенный уран… а тут, какой-то банальный свинец.

- Ну свинец свинцу рознь, – видимо заметив мой скепсис продолжил собеседник – природный свинец, это целый коктейль из его различных изотопов от 204-го до 208-го, причем последнего больше половины, а  в некоторых рудах его концентрация и до 99% доходит. И чем же интересен свинец для нашей атомной отрасли? А . И в чем там основная проблема? Вот там этих основных проблем несколько.

Во – первых, температура плавления и коррозия. Для того, чтобы  свинец оставался жидким и работал как теплоноситель, он не должен остывать ниже 327 градусов Цельсия. А поддержание данной температуры при любых возможных ситуациях, это серьезная технологическая проблема .

Приплюсуем к этому угрозу коррозии, зашлаковывания и образование радиогенных свинцов, висмутов и полония. Но стоит природный свинец  заменить  на стабильный изотоп 206, и реактору станет дышать гораздо легче  - образование радиогенных элементов изменяются значительно. Попадая в активную зону,природный свинец получает такую мощную дозу излучения, что на выходе он уже не совсем свинец, а частично висмут. Но и с висмутом проблем еще нет. Дело в том, что у теплоносителя цикл замкнутый, а значит, висмут снова попадает в реактор, и облучившись, превращается в полоний, а вот это уже проблема. Ядовитей вещество трудно себе представить, а значит, его утилизация влетает в большую копеечку.

Запустив в реактор свинец 206, про образование в теплоносителе полония и других опасных радиогенных элементов можно забыть. Риск запроектных аварий тоже нельзя сбрасывать со счетов, так что использование высококипящего (Ткип=2024 К), радиационно - стойкого и слабо активируемого свинцового теплоносителя, химически пассивного при контакте с водой и воздухом позволяет осуществлять теплоотвод при низком давлении. И исключает пожары, химические и тепловые взрывы при разгерметизации контура, течах парогенератора и любых перегревах теплоносителя.

Теперь возьмем Свинец 208, практически "прозрачный" - с малым сечением захвата нейтронов. Он уже планируется использоваться в реакторах на быстрых нейтронах -выжигателях актинидов. При его использовании,  КПД реактора -выжигателя повышается на 25%! Также  Свинец 208 может использоваться в уникальных приборах - спектрометрах.Дальше на очереди свинец 207. Из всех своих собратьев-изотопов он отличается наибольшим сечением захвата электронов. В плане радиационной безопасности трудно найти лучшую защиту, а значит ее можно делать меньше, тоньше и легче, что для космических аппаратов, реакторов подводных лодок и ледоколов очень актуально.Ну и, наконец, свинец 204.

Изотоп примечателен тем, что он наиболее удален от радиогенного изотопа свинца 210 (его содержание в рудах ничтожно мало) и соответственно содержание его в качестве микропримеси при разделении на каскаде ГЦ будет минимальным из-за большой (максимальной) разности масс между изотопами 210 и 204. Поэтому, альфа-излучение свинца 210 в качестве примеси в свинце 204 стремится к нулю. Нет альфа-частиц – нет сбоев в работе электронных схем. Для производителей электроники, это просто мечта, а не материал. И его потребность для изготовления одних только процессоров оценивается в 300 тонн в год! По закону подлости - его в природе очень мало, всего – 1.4%.

Но вернемся к нашим реакторам. Практически все внутрикорпусные устройства изготавливаются из циркония, вернее, его сплавов Э110 иЭ635. Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов и высокую температуру плавления. Но и он не без греха. Так же, как и в ситуации со свинцом, цирконий под воздействием радиации внутри реактора имеет неприятную способность превращаться из циркония 92 в радиоактивный цирконий 93 с периодом полураспада 1,53 млн. лет.  Когда из активной зоны достают отработавшие свое "сборки", то оснастка "фонит" по бета-излучению на 200-300 ПДУ (предельно допустимый уровень радиационного излучения). Ну и куда его потом девать? Туда, откуда и взяли – в мать сыру-землю на веки вечные. Так никакого циркония не напасёшься.

А вот если в конструкции ТВС (тепловыделяющей сборки) использовать только изотоп цирконий 90, то получим весьма долгоиграющий материал. Внутри реактора он вначале перейдёт в цирконий 91, потом в цирконий 92, и только потом - в 93-й изотоп. Да и то - не факт. Вероятность того, что в один и тот же атом три раза попадет нейтрон, да еще с поглощением, крайне мала. Поэтому цирконий можно использовать вновь и вновь. Экономия денег просто огромная. Ну и про сечение захвата давайте упомянем. Тепловые нейтроны пролетают сквозь него без задержек и нагревают теплоноситель, а не сборку. Топливо равномерней выгорает, сами ТВС меньше деформируются, тех же высокоактивных отходов меньше в 5-10 раз - и это уже громадная экономия.

Сергей Геннадьевич сделал паузу, ожидая мою реакцию.

- Звучит это конечно крайне заманчиво, но только вот главный вопрос остался открытым – КАК? Как получить это цирконий 90 или 206-й свинец?

- Так это вообще не вопрос. А как мы обогащенный уран получаем? Вот же, – Сергей Геннадьевич кивнул в сторону окна – целый завод стоит. Круглые сутки только и делает, что 235 уран от 238-го отделяет. Что уран, что цирконий, все одно – металлы. Достаточно превратить металл в подходящее "летучее" вещество", загнать его в каскад центрифуг, и отделить тяжелые изотопы от легких - эту задачу мы решили еще 50 лет назад.

Сейчас вообще уникальная ситуация сложилась, и если удастся ей воспользоваться, то мы захватим весь мир, хоть и в узком производственном сегменте, но с мощным потенциалом, соизмеримым даже с мировым рынком урана. При этом, данные материалы востребованы и после первого удачного опыта их применения потребность в них может резко возрасти. Вот давайте разложим все по полочкам. Если смотреть на изотопно-смещенные материалы как на продукт, то будет видно видим, что потенциальная потребность в них есть, а вот рынка, как такового, нет.

Почему не используют эти металлы до сих пор - потому что никто не производит в промышленных масштабах (требуемые объемы десятки, сотни, тысячи тонн). Спрашивается, почему не производят и не производили? Потому что все разделительное производство занято под разделение урана. И вот тут мы имеем так называемое "окно возможности", когда в нашу пользу играют сразу несколько обстоятельств. Мы обладаем уникальными технологиями центрифужного разделения изотопов, и у нас высвобождаются мощности под производство чего-то еще, кроме урана. Совсем недавно мы откупоривали шампанское по поводу запуска в производство центрифуг девятого поколения. А "девятка" не просто лучше, чем предыдущие поколения, она имеет производительность лучшую в разы. Это значит, что установив в цепочку одну "девятку", мы безболезненно, сможем вывести даже не одну "семерку", а поболее. А ведь "семерки" еще способны работать и работать.

С точки зрения технологии нам разницы нет, что уран обогащать, что свинец обеднять. Сейчас изотопы, о которых мы говорили выше, производятся в лабораторных условиях в мизерных количествах, в считанных граммах. Естественно, что их цена имеет астрономические масштабы.  Мы же говорим о производстве сотен тонн на готовых площадях, с оборудованием и обученным персоналом! Не стоит, думаю, объяснять, как это скажется на себестоимости продукции. Выйдя на рынок, а вернее создав этот рынок, мы станем и законодателями, и монополистами.

Даже если конкуренты решатся броситься вдогонку, им придется либо высвобождать мощности от урана (на чем тогда их АЭС будут работать – непонятно), либо строить новые производства с нуля (а это большие капиталовложения, которые будут влиять на стоимость продукта)! Ну вот, как-то так, – Сергей Геннадьевич потянулся к чашке с уже остывшим кофе, – а вы говорите "золото"...

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя tokomak
tokomak(6 лет 6 дней)(04:04:35 / 01-11-2012)

Трижды баян Российской федерации!!! Но, приятный, надо сказать.

Аватар пользователя Савва
Савва(6 лет 1 неделя)(04:38:00 / 01-11-2012)

У нас так давно запустили в производство центрефуги девятого поколения?

Извините, не знал.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(6 лет 6 дней)(04:53:42 / 01-11-2012)

"Новость" от 2011 года:

"Состоялась отгрузка последней опытной партии газовых центрифуг девятого поколения, изготовленных на Ковровском механическом заводе (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»). Эта партия – завершающий этап испытаний новой центрифуги перед её серийным выпуском. Центрифуги были отправлены на Уральский электрохимический комбинат. Планируется, что уже 20 декабря (2011 года) они начнут работать.

 Заводчане уверены в высоком качестве центрифуг. Это подтверждают испытания уже работающих опытных партий."

Аватар пользователя Пепелац

Вообще-то корпорация "ТВЭЛ" анонсировала разработку центрифуг уже следующего поколения:

Топливная компания "ТВЭЛ" (входит в ГК "Росатом") начала создание новой центрифуги для производства ядерного топлива.

Об этом рассказал президент компании Юрий Оленин. "Мы приступили к созданию принципиально новой центрифуги, и в районе 2014-2015 гг. мы сможем, наверное, принять решение о ее запуске в промышленное производство", - сказал он.

Президент ТВЭЛа напомнил, что ранее компания завершила испытания центрифуг девятого поколения, и уже начато ее серийное производство на базе ОАО "КМЗ".

Довольно свежая новость, от 11 октября 2012. Источник 

Аватар пользователя serghey
serghey(5 лет 11 месяцев)(13:54:24 / 01-11-2012)

В отличие от многих других источников, АфтерШок нужно читать регулярно, целиком и полностью. Это оправдывает себя и экономит время. Тогда не будет таких "проколов")))

Аватар пользователя CCAPMX
CCAPMX(5 лет 11 месяцев)(05:23:43 / 01-11-2012)

>либо строить новые производства с нуля

у конкурентов-то и первого поколения центрифуг нет, вроде как

Аватар пользователя Nordicx86
Nordicx86(5 лет 11 месяцев)(07:08:00 / 01-11-2012)

есть, но понашей классификации примерно 4-5 поколение те уровень наших 70-х годов прошлого века

Комментарий администрации:  
*** Криптобес ***
Аватар пользователя Vlad1m1R
Vlad1m1R(5 лет 3 месяца)(08:11:38 / 01-11-2012)

http://aftershock.news/?q=node/17323

Аватар пользователя Тракторист
Тракторист(5 лет 8 месяцев)(09:45:55 / 01-11-2012)

Прочитав еще раз убедился что ученые не от мира нашего ))) в хорошем смысле слова.

золото, не не слышал ))))

Аватар пользователя roman.kuvaldin
roman.kuvaldin(6 лет 1 неделя)(11:39:39 / 01-11-2012)

Не, ну реально - золото во-первых в промышленности мало используется, а во-вторых - даже в ТОП10 материалов по стоимости не входит :-)

Аватар пользователя segerist
segerist(5 лет 11 месяцев)(12:26:39 / 01-11-2012)

беркем со степаном демурой за такие слова тебя анафеме придали бы

гы гы

Аватар пользователя jamaze
jamaze(5 лет 11 месяцев)(12:16:00 / 01-11-2012)

Ничто человеческое ему не чуждо. Просто там реальные проблемы с реакторным философским камнем:

Теперь нам известно, как действительно получить золото. Вооруженные знанием ядерной физики рискнем на мысленный эксперимент: 50 кг ртути превратим в атомном реакторе в полновесное золото - в золото-197. Настоящее золото получается из ртути-196. К сожалению, этого изотопа содержится в ртути только 0,148%. Следовательно, в 50 кг ртути присутствует лишь 74 г ртути-196, и только такое количество мы можем трансмутировать в истинное золото.

...

74 г ртути-196 содержат 2,27 . 1023 атомов. В секунду с данным потоком нейтронов мы можем трансмутировать 1,69 . 1015атомов ртути. Сколько времени потребуется для превращения всего количества ртути-196? Вот ответ: потребуется интенсивная бомбардировка нейтронами из реактора с большим потоком в течение четырех с половиной лет! Эти огромные затраты мы должны произвести, чтобы из 50 кг ртути в конце концов получить только 74 г золота, и такое синтетическое золото надо еще отделить от радиоактивных изотопов золота, ртути и др.

http://www.alhimik.ru/read/hoffman64.html

Аватар пользователя Алевтина Николаевна

ЦентрИфуга, все-таки;)

Поправьте, пожалуйста.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...