С грехом пополам чиновники МАГАТЭ выкарабкались из бюрократических препон и сочинили резолюцию по ядерной программе Ирана. Мягкая резолюция мало чем отличается от прошлых вариантов, а о санкциях в ней даже речь не заходит. Судя по всему, Иран так и продолжит делать "желтый кек", а мир на это пока закроет глаза.
Чрезвычайная сессия Совета управляющих МАГАТЭ, посвященная текущей ситуации, сложившейся вокруг ядерной программы Ирана, была созвана еще во вторник, однако темпы написания итоговой резолюции вряд ли можно назвать чрезвычайными.
Пока чиновники Международного агентства по атомной энергетике вели напряженный торг за формулировки конкретных параграфов проекта резолюции, в Иране успели, не спеша и в присутствии инспекторов, снять пломбы с оборудования Исфаханского ядерного центра и полностью возобновить работу.
Еще в понедельник Иран частично возобновил работы в Исфаханском ядерном центре на том оборудовании, где не были установлены пломбы МАГАТЭ. Началась подача концентрата урановой руды, включающей первую часть технологического процесса по конверсии урана. После снятия пломб с другого оборудования, которое произошло в среду, Исфаханский ядерный центр постепенно переходит на полное использование своих мощностей.
На предприятии началась конверсия урана - переработка урановой руды в газ (гексафторид урана). В принципе, следующим этапом после получения газа является выделение нужного компонента урана, а это, в свою очередь, уже последний шаг для создания готового уранового топлива. Но, по утверждениям иранской стороны, полученное после переработки ураносодержащих руд очищенное вещество, известное под названием "желтый кек", будет просто храниться в специальных емкостях. Действительно: ведь в ядерном центре в Исфахане нет газовых центрифуг для производства урана.
В среду любопытные инспекторы из МАГАТЭ установили на заводе в Исфахане видеокамеры для наблюдения за процессом переработки урана.
Видимо, пока инспекторам остается только смотреть телевизор - остановить производство никто не в силах. По сути, об этом говорит текст резолюции, мало чем отличающийся от прошлых предупреждений Ирану.
В окончательном проекте резолюции, который попал в распоряжение агентства Reuters в четверг днем, МАГАТЭ выражает "cерьезную озабоченность" началом переработки урана на ядерном заводе в Исфахане. Совет управляющих МАГАТЭ в резолюции призывает Иран снова полностью остановить работу ядерного центра. Проект резолюции также поручает главе МАГАТЭ Мухаммеду эль-Барадею подготовить доклад по иранской ядерной программе к 3 сентября.
Хотя в кулуарах штаб-квартиры МАГАТЭ постоянно упоминают слово "санкции", никаких карательных решений против Ирана на данной сессии принято не было и не будет.
Дело в том, что обострение иранского "ядерного кризиса" уже привело к резкому росту цены на нефть, подобравшейся к 65 долларам за баррель. Сложно себе даже представить, что случится с нефтяным рынком в случае гипотетической передачи иранского досье в Совет Безопасности ООН, о чем говорилось в кулуарах МАГАТЭ.
Всю бесперспективность подобного развития событий понимают и в Тегеране. Вчера представитель Ирана Сирус Насери дал понять чиновникам МАГАТЭ, что передача вопроса о его ядерной программе на рассмотрение Совета Безопасности ООН будет "крупным просчетом".
В ЕС и США это сознают и без Насери. Генсек ООН Кофи Аннан призвал страны Европейского союза лишь продолжить диалог с Тегераном, несмотря на решение возобновить работы по конверсии урана на ядерном объекте в Исфахане. Так что теперь все вовлечённые в конфликт стороны будут заниматься поиском такого выхода из создавшегося положения, который позволит сохранить хотя бы видимость благополучного исхода, в то время как иранские специалисты в свете объективов видеокамер МАГАТЭ продолжат путь к обогащению урана.
В зависимости от способа десорбции урана с анионитов на предприятиях ПСВ применяют различные методы его концентрирования и выделения из товарных десорбатов. В случае десорбции солевыми растворами уран, как правило, осаждают водными растворами аммиака в виде полиуранатов аммония или, в случае использования растворов едкого натра, в виде полиуранатов натрия. Осадки полиуранатов отжимают на фильтр-прессах и кек транспортируют на гидрометаллургический завод для дальнейшего аффинажа. В целях очистки урана от примесей его осаждение можно вести дробно, осаждая вначале при рН=3,6-3,8 железо и некоторые другие примеси, а после осветления маточника осаждая полиуранаты при рН=6,5-8,0. Содержание урана в получаемых химических концентратах в зависимости от их чистоты может колебаться от 40 до 64%. Маточники осаждения полиуранатов используют для приготовления десорбирующих растворов.
В некоторых случаях кек полиуранатов растворяют в крепкой серной кислоте и концентрированный по урану раствор отправляют на переработку в ГМЗ.
Иногда уран выделяют из подкисленных хлоридных десорбатов в виде пероксида.
При всей простоте и эффективности гидролитического способа выделения урана ему присущ серьёзный недостаток - накопление дисбалансного объема нитратных или хлоридных растворов, которые приходится сбрасывать в подземные горизонты вместе с оборотными, отработанными продуктивными растворами.
Этого недостатка лишен способ сернокислотной десорбции урана, так как уран из товарных десорбатов может быть сконцентрирован сорбционным или экстракционным способом и выделен в виде богатых содовых десорбатов или реэкстрактов с концентрацией урана 80...100 г/л, а очищенные растворы серной кислоты могут быть возвращены на десорбцию или использованы для выщелачивания руды.
Для концентрирования и выделения урана из сернокислых и нитратных десорбатов может быть использован процесс электродиализа с ионными мембранами. Установлено, что степень рекуперации реагентов - серной и азотной кислот, нитратных солей- в процессе электродиализа может достигать 70...80%, причем уран выделяется в виде богатых концентратов (гидратированный диоксид урана). Выделение урана из карбонат-бикарбонатных десорбатов может быть осуществлено термическим разложением углеаммонийных солей при температуре 90...100°С или 12О...13О°С с улавливанием отходящих газов и осаждением урана в виде смеси монокарбоната уранила, ураната и диураната аммония. При прокали вании полученного осадка на ГМЗ образуется смесь ди- и триоксида урана.
Другой возможный способ выделения урана из углеаммонийных десорбатов -осаждение его в виде кристаллов аммонийуранилтрикарбоната добавкой сухого бикарбоната аммония. Полученные кристаллы характеризуются значительно большей чистотой, чем обычные химические концентраты, и после транспортировки на ГМЗ даже без дополнительной перечистки могут быть подвергнуты термическому разложению с получением три-, диоксида или закиси-окиси урана в зависимости от режима прокаливания.
Осаждение из нитратных регенератов
В качестве осадителей в промышленной практике используются сухой бикарбонат аммония, раствор аммиака и раствор едкого натра.
При осаждении бикарбонатом аммония кристаллы аммониуранилтрикарбоната (АУТК) имеют высокую влажность (30-40%), содержание урана во влажных кристаллах колеблется от 25 до 45%.
Осадок сравнительно медленно фильтруется из-за получения очень мелких кристаллов АУТК.
Немаловажную роль при высаливании кристаллов АУТК имеет остаточная концентрация бикарбоната аммония, которую необходимо поддерживать в пределах 20-40 г/л. При этом содержание урана в растворе находится на уровне 11,5 г/л.
В процессе охлаждения урана из азотнокислых растворов бикарбонатом аммония или аммиаком до рН+24 растворы прозрачны, устойчивы. При дальнейшей нейтрализации до рН+5-6 наблюдается осаждение урана, причем с увеличением времени отстаивания полнота осаждения урана возрастает.
При рН=7,17,5 полнота выделения кристаллов АУТК наибольшая: содержание урана в карбонатном маточнике -0,61-0,84 г/л.
При осаждении химконцентрата аммиаком при рН более 7,6 удается снизить содержание урана в маточнике до содержания менее 0,1 г/л, независимо от исходного содержания урана.
Осаждением урана щелочью удается получить химконцентрат в виде диураната натрия с содержанием урана во влажном осадке 26-45%. Остаточная концентрация урана в маточнике составляет 0,005-0,008 г/л температуре осаждения 3045 °С, и - возрастает до 0,036-0,078 г/л при температуре 70 °С. Влажность химконцентрата колеблется в пределах 30%. Скорость фильтрации невысока и практически не зависит от температуры осаждения химконцентрата.
Использование более концентрированных растворов щелочи позволит уменьшить разбавление исходных регенератов.
Химконцентрат, осажденный бикарбонатом аммония, по сравнению с осажденным щелочью обладает более высокой скоростью осветления (в 15+20 раз) и скоростью фильтрации в (10+15 раз). Недостатком осаждения бикарбонатом аммония является его высокий удельный расход (30+35 кг/кг урана).
Имеются исследования по безреагентному осаждению кристаллов из нитратных товарных регенератов. При упаривании товарных регенератов получаются пересыщенные растворы, из которых при охлаждении выпадают кристаллы. Для увеличения скорости и полноты осаждения необходимо добавлять в упаренный товарный регенерат в качестве «затравки» кристаллы, полученные при десорбции урана нитратсодержащими растворами.
Содержание статьи
УРАНОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Уран – это основной энергоноситель ядерной энергетики, вырабатывающей около 20% мировой электроэнергии. Урановая промышленность охватывает все стадии производства урана, включая разведку месторождений, их разработку и обогащение руды. Переработку урана в топливо для реакторов можно рассматривать как естественную отрасль урановой промышленности.
Ресурсы.
Общемировые достаточно надежно разведанные ресурсы урана, который можно было бы выделить из руды по себестоимости не выше 100 долл. за килограмм, оцениваются приблизительно в 3,3 млрд. кг U 3 O 8 . Примерно 20% этого (ок. 0,7 млрд. кг U 3 O 8 , см . рисунок) приходится на Австралию, за которой следуют США (ок. 0,45 млрд. кг U 3 O 8). Значительными ресурсами для производства урана располагают ЮАР и Канада.
Урановое производство.
Основные этапы производства урана – это добыча руды подземным или открытым способом, обогащение (сортировка) руды и извлечение урана из руды выщелачиванием. На руднике урановую руду извлекают из горного массива буро-взрывным способом, раздробленную руду сортируют и размельчают, а затем переводят в раствор сильной кислоты (серной) или в щелочной раствор (карбоната натрия, что наиболее предпочтительно в случае карбонатных руд). Раствор, содержащий уран, отделяют от нерастворенных частиц, концентрируют и очищают сорбцией на ионообменных смолах или экстракцией органическими растворителями. Затем концентрат, обычно в форме оксида U 3 O 8 , называемого желтым кеком, осаждают из раствора, сушат и укладывают в стальные емкости вместимостью ок. 1000 л.
Для извлечения урана из пористых руд осадочного происхождения все чаще применяется метод выщелачивания на месте. По скважинам, пробуренным в рудном теле, непрерывно прогоняют щелочной или кислый раствор. Этот раствор с перешедшим в него ураном концентрируют и очищают, а затем из него осаждением получают желтый кек.
Переработка урана в ядерное топливо.
Концентрат природного урана – желтый кек – это исходный компонент ядерного топливного цикла. Для превращения природного урана в топливо, соответствующее требованиям ядерного реактора, нужны еще три этапа: преобразование в UF 6, обогащение урана и изготовление тепловыделяющих элементов (твэлов).
Преобразование в UF6.
Для преобразования оксида урана U 3 O 8 в гексафторид урана UF 6 желтый кек обычно восстанавливают безводным аммиаком до UO 2 , из которого затем с помощью плавиковой кислоты получают UF 4 . На последнем этапе, действуя на UF 4 чистым фтором, получают UF 6 – твердый продукт, возгоняющийся при комнатной температуре и нормальном давлении, а при повышенном давлении плавящийся. Пять крупнейших производителей урана (Канада, Россия, Нигер, Казахстан и Узбекистан) вместе могут давать 65 000 т UF 6 в год.
Обогащение урана.
На следующем этапе ядерного топливного цикла повышается содержание U-235 в UF 6 . Природный уран состоит из трех изотопов: U-238 (99,28%), U-235 (0,71%) и U-234 (0,01%). Для реакции деления в ядерном реакторе необходимо более высокое содержание изотопа U-235. Обогащение урана осуществляется двумя основными методами разделения изотопов: газодиффузионным методом и методом газового центрифугирования. (Энергия, затрачиваемая на обогащение урана, измеряется в единицах разделительной работы, ЕРР.)
При газодиффузионном методе твердый гексафторид урана UF 6 переводят понижением давления в газообразное состояние, а затем прокачивают по пористым трубкам из специального сплава, сквозь стенки которых газ может диффундировать. Поскольку масса атомов U-235 меньше, чем атомов U-238, они легче и быстрее диффундируют. В процессе диффузии газ обогащается изотопом U-235, а газ, прошедший по трубкам, обедняется. Обогащенный газ снова пропускают по трубкам, и процесс продолжается до тех пор, пока содержание изотопа U-235 в отборе не достигнет уровня (3–5%), необходимого для работы ядерного реактора. (Для оружейного урана требуется обогащение до уровня свыше 90% U-235.) В отходах обогащения остается лишь 0,2–0,3% изотопа U-235. Газодиффузионный метод характеризуется высокой энергоемкостью. Заводы, основанные на этом методе, имеются только в США, во Франции и в КНР.
В России, Великобритании, Германии, Нидерландах и Японии применяется метод центрифугирования, при котором газ UF 6 приводится в очень быстрое вращение. Благодаря различию в массе атомов, а следовательно, и в центробежных силах, действующих на атомы, газ вблизи оси вращения потока обогащается легким изотопом U-235. Обогащенный газ собирается и экстрагируется.
Изготовление твэлов.
Обогащенный UF 6 поступает на завод в 2,5-т стальных контейнерах. Из него гидролизом получают UO 2 F 2 , который затем обрабатывают гидроксидом аммония. Выпавший в осадок диуранат аммония отфильтровывают и обжигают, получая диоксид урана UO 2 , который прессуют и спекают в виде небольших керамических таблеток. Таблетки вкладывают в трубки из циркониевого сплава (циркалоя) и получают топливные стержни, т.н. тепловыделяющие элементы (твэлы), которые объединяют примерно по 200 штук в законченные топливные сборки, готовые для использования на АЭС.
Отработанное ядерное топливо сильно радиоактивно и требует особых мер предосторожности при хранении и удалении в отходы. В принципе его можно переработать, отделив продукты деления от остатков урана и плутония, которые повторно могут служить ядерным топливом. Но такая переработка дорого стоит и соответствующие коммерческие предприятия имеются лишь в некоторых странах, например во Франции и Великобритании.
Объем производства.
К середине 1980-х годов, когда надежды на быстрый рост ядерной энергетики не оправдались, объем производства урана резко упал. Строительство многих новых реакторов было приостановлено, а на действующих предприятиях стали накапливаться запасы уранового топлива. С распадом Советского Союза дополнительно увеличилось предложение урана на Западе.
20.02.2013БАБР.ру
Выступление известного российского специалиста по радиационной безопасности Владимира Кузнецова с результатами обследования некоторых районов города Ангарска, вопреки ожиданиям, не стало сенсационным.
Напомним, 11 февраля в зале заседания Законодательного собрания Иркутской области Владимир Кузнецов и его помощница Марина Хвостова провели презентацию результатов радиологического исследования Юго-Западного и Юго-Восточного кварталов Ангарска, вплотную прилегающих в Ангарскому электролизно-химическому комбинату (АЭХК). Результат исследований оказались вполне утешительными - в большинстве случае уровень гамма-излучения не превышал 13-15 микрорентген в час, что даже несколько ниже природного фона.
Конечно, учитывая, что исследование проведено на деньги Росатома, можно было бы усомниться в его объективности - однако еще задолго до Кузнецова иркутские экологи тщательно обследовали все окрестности АЭХК и убедились в том, что комбинат действительно не «фонит». Что, впрочем, неудивительно: ведь АЭХК строился еще в советские времена, когда требования к секретности были чрезвычайно высокими. В число этих требований входило и отсутствие повышенного фона.
Впрочем, технология производства на АЭХК и не предполагает какой-либо повышенной радиации. Концентрат природного урана (так называемый «желтый кек») восстанавливают безводным аммиаком до окиси урана, затем обрабатывают ее плавиковой кислотой, получая тетрафторид урана. Затем тетрафторид урана в струе горящего водорода подвергается соединению с фтором, в результате чего получается гексафторид урана.
Этот процесс идет на химическом заводе АЭХК. Сам по себе процесс является не ядерным, а химическим, и никаких ядерных процессов при этом не происходит. Конечно, цех получения гексафторида урана имеет повышенный фон радиации, но он вполне безопасен при четырехчасовом рабочем дне. А главное - эта радиация не выходит за пределы цеха.
Получаемый исходный продукт - гексафторид урана - имеет более 99% урана-238 с крайне низким уровнем радиоактивности, менее 1% урана-235 и десятую долю процента урана-234 . Для обогащения гексафторид направляется на обогатительный завод, где методом каскадного центрифугирования газообразный гексафторид доводится до содержания изотопа урана-235 в 5% .
На этом весь процесс на АЭХК заканчивается. Пятипроцентный ГФУ грузится в контейнеры и отправляется на завод по изготовлению топливных элементов атомных станций. И в штатном режиме работы АЭХК никаких утечек радиации, казалось бы, происходить не должно.
Но.
Во-первых, нужно куда-то девать «пустую» породу, оставшуюся после этапа восстановления «желтого кека». Уровень радиоактивности этой отработанной породы крайне низок - но он в любом случае выше естественного фона. Предполагаемый объем этих отходов - сотни тонн в год. Атомщики не говорят, куда они складируют остатки «желтого кека» - а экологам остается лишь довольствоваться слухами.
Во-вторых, в ходе всех метаморфоз урана, на комбинате остаются большие объемы различных жидкостей, в том числе и весьма химически активных. Контактируя с урановой рудой, эти жидкости также ионизируются и становятся радиоактивными. Куда утилизируются эти жидкости - является тайной за семью печатями.
В-третьих - и это самое главное. В ходе производственной деятельности огромный объем оборудования, вышедшего из строя, должен подвергаться утилизации. А это - десятки и сотни тонн радиоактивного металла. Что происходит с ним - это тоже секрет.
Проблема в том, что на территории самого АЭХК никто не разрешит делать измерения. Комбинат для своих нужд такие измерения, безусловно, проводит - но их результаты являются секретными.
Измерения, сделанные экологами на золоотвале ТЭЦ-10, показывают достаточно высокие уровни гамма-излучения. Правда, объяснение этому может быть и не связано с урановой промышленностью - в природном угле достаточно урана, который при сжигании частично улетучивается в воздух, а частично остается в золе. Любопытно, однако, что в угольных бункерах той же ТЭЦ-10 гамма-излучение все-таки ниже, чем в золоотвале.
Само собой, высокие уровни гамма-излучения и возле обеих ангарских ТЭЦ. Конечно, они, как и золоотвал, удалены от жилой зоны. Но дым из труб распространяется очень далеко, а вместе с ним - и повышенный радиоактивный фон. Измерения экологов, сделанные вдоль улицы Декабристов (идущей фактически от АЭХК до АНХК и ТЭЦ-9), наглядно демонстрирует постепенное повышение радиоактивного фона по мере приближения к промзоне АНХК.
При этом, как бы ни хотелось некоторым читателям получить сенсационную информацию, но все-таки фон гамма-излучения в Ангарске, даже в самых проблемных районах, не превышает 30 микрорентген в час. К слову сказать, в Иркутске, где нет уранового производства (а скоро не будет вообще никакого), фон несколько выше.
Тема Ангарского ЭХК, однако, продолжает беспокоить жителей Иркутска и Ангарска. Дело в том, что комбинат весьма неудачно расположен. Он находится между Иркутском и Ангарском, которые фактически сливаются в один город. К югу от АЭХК, на незначительном расстоянии, проходит Московский тракт. А на территории АЭХК, как было сказано выше, находится достаточно опасное химическое производство. И, кроме того, размещено огромное хранилище так называемого «отвального» (то есть представляющего собой неиспользуемое в производстве вещество) гексафторида урана.
Само собой, в штатном режиме химический завод АЭХК не представляет серьезной угрозы. Но. Мы живем в сложном мире. И что произойдет завтра, не знает никто.
Отнюдь не хотелось бы создавать какую-то панику или нагнетать страхи. Вероятность какого-либо ЧП, действительно, мала. Но она есть.
Для справки
Максимальная разовая ПДК плавиковой кислоты в воздухе - 0,02 миллиграмма на кубометр.
ПДК фтора в воздухе - 4 миллиграмма на литр.
ПДК паров гексафторида урана в воздухе - 0,015 миллиграмм на кубометр.
