Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА «СОСНЫ» (ООО НПФ «Сосны»)

Основано в 1992 году

Комплекс оборудования участка доизвлечения трансурановых элементов

Участок доизвлечения трансурановых элементов (ТУЭ) входит в состав модуля фабрикации-рефабрикации (МФР) опытно-демонстрационного энергетического комплекса АО «СХК». Для выполнения взаимосвязанных операций по доизвлечению ТУЭ из жидких радиоактивных отходов (ЖРО) технологическое оборудование участка объединено в комплекс (далее – установка). Установка предназначена для дополнительной обработки упаренных ЖРО с целью выделения содержащихся в них актинидов (уран, плутоний, америций) и снижения уровня активности ЖРО.

Входными продуктами установки являются:

  • кислые и щелочные растворы, образующиеся при дезактивации боксов и технологического оборудования МФР;
  • кубовые растворы выпарной установки участка обращения с ЖРО;
  • отработанные технологические растворы из аналитической лаборатории;
  • дезактивационные растворы из аналитической лаборатории.

В результате работы установки образуются следующие продукты:

  • смешанный порошок оксидов урана, плутония и железа, направляемый на временное хранение;
  • щелочной раствор ЖРО активностью не более 1,9·106 Бк/л с содержанием плутония не более 15 мкг/л или содержанием америция не более 1,8 мкг/л, который направляется на установку цементирования.

Технологическая схема обращения с упаренными растворами ЖРО МФР включает щелочное осаждение ТУЭ, осветление растворов, сушку и прокаливание полученных осадков, направление механической смеси полученных порошков на хранение в ядерно безопасном виде. Предложенная схема позволяет сократить нетехнологические потери делящихся материалов при изготовлении СНУП-топлива до 0,1 % от их суммарного количества в производственном цикле.

В 2020 году НПФ «Сосны» разработала технический проект установки, в состав которой входит следующее технологическое оборудование:

  • осадительная вертикальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка из ротора, которая предназначена для отделения твердых включений осадка;
  • узел ультрафильтрации, предназначенный для отделения тонких взвесей твердой фазы из фугата после центрифуги на керамических фильтрах и получения концентрата методом осветления;
  • емкостное и баковое оборудование, в том числе сосуды ядерно-безопасного исполнения, обеспечивающие прием, корректировку и осаждение исходных растворов, сбор фугатов и пермеатов;
  • насосы, обеспечивающие дозирование растворов с установленным расходом;
  • центробежные насосы, обеспечивающие перемешивание и транспортировку растворов;
  • мерники для подачи необходимых реагентов;
  • электропечь для сушки и прокалки полученного на центрифуге осадка;
  • бокс обращения с осушенным осадком;
  • бокс химпробоотбора;
  • бункер приемный;
  • шнек-холодильник;
  • система локальной газоочистки;
  • система видеонаблюдения;
  • локальная система управления;
  • электрооборудование;
  • локализующая конструкция;
  • трубопроводы и арматура, контрольно-измерительные приборы.

 

Основные характеристики установки:

Производительность (объемный расход) установки (по исходному раствору)  не более 50 м3/год  
Установленная мощность   не более 230 кВт 
Расход пара температурой 140 °С и давлением 0,4 МПа   не более 100 кг/ч 
Расход охлаждающей воды   не более 10 м3/ч 
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150–69  УХЛ4.1 

Условия эксплуатации оборудования:

   - температура окружающей среды

   - относительная влажность воздуха 

 

от плюс10 °С до плюс 35 °С

не более 80 %

Режим работы установки круглосуточный, периодический,250 дней в году 

Класс безопасности по НП-016-05:

   - оборудование, контактирующее с радиоактивными продуктами

   - оборудование, не контактирующее с радиоактивными продуктами 

 

2Н, 3Н

 

В 2021 году на опытно-экспериментальном производстве НПФ «Сосны» было изготовлено оборудование, описание которого приведено ниже.

 

Аппарат приема исходного раствора предназначен для приема поступающих на участок растворов, их нагрева, перемешивания, охлаждения, формирования и выдачи партии рабочего раствора для извлечения ТУЭ. Аппарат представляет собой кольцевой сосуд типа К 1–80 по ОСТ 95 407–95 с рубашкой нагрева (охлаждения) и теплоизоляцией. Внутри сосуда установлена нейтронопоглощающая вставка. Рабочий объем аппарата 0,8 м3, высота 3040 мм, диаметр 1940 мм. Классификационное обозначение по НП-016−05 – 2Н.

Аппарат оснащен барботажным устройством для перемешивания, уровнемером, датчиком температуры, датчиками сигнализатора уровня и датчиком давления. Для контроля активности ионов водорода в растворах применяется промышленный pH-метр.

 

Аппарат приема исходного раствора

 

Центрифуга вертикальная отстойного типа предназначена для разделения полученной после осаждения суспензии на жидкую (фугат) и твердую (осадок) фазы под действием центробежной силы при вращении ротора. Твёрдая фаза осаждается на внутреннюю поверхность ротора и транспортируется шнеком к выгрузной горловине. Оставшаяся суспензия освобождается от мелких частиц твердой фазы путем их осаждения на тарелках. Конструкцией центрифуги предусмотрена возможность промывки технологической части путем подачи в ротор промывочного раствора и последующий отвод его в линию выдачи фугата.

Для контроля технического состояния во время работы центрифуга оснащена датчиками измерения виброскорости, частоты вращения ротора и шнека, температуры подшипников верхней опоры, а также датчиками измерения потребляемой двигателем мощности.

 

Центрифуга

Технические характеристики центрифуги:

Классификационное обозначение по НП-016-05  2Н 
Объемная производительность по суспензии  не более 0,01 м3/ч 
Массовая производительность по влажному осадку  не более 1 кг/ч 
Влажность осадка   не более 70 % 
Максимальный фактор разделения  1085 
Габаритные размеры (длина×ширина×высота)   915×600×1550 мм 
Масса  550 кг 
Основной конструкционный материал  Сталь 12Х18Н10Т 

 

Печь непрерывного действия горизонтальная герметичная с верхним расположением привода предназначена для сушки и прокалки осадка, полученного на центрифуге. Влажный продукт выгружается непосредственно из ротора центрифуги на вращающуюся тарелку печи, где он предварительно подсушивается и измельчается скребками, а затем через отверстия проваливается на «под» печи. Перемещаясь по поверхности «пода» от центра к периферии, продукт прокаливается и затем ссыпается в шнек-холодильник. 

 

Печь

Совместные испытания центрифуги и печи

 

Технические характеристики печи:

Классификационное обозначение по НП-016-05  
Габаритные размеры (длина×ширина×высота)   4660×2763×4273 мм 
Температура сушки  не более 340 °С 
Температура прокалки  не более 400 °С 
Время проведения процесса   2…8 ч 
Мощность нагревательного элемента   не более 20 кВт

 

Установка фильтрации. В состав установки фильтрации входят аппараты приема фугата, мембранные фильтры, центробежные насосы и другое оборудование. Фугат из центрифуги подается в аппарат приема фугата установки фильтрации. На мембранных фильтрах производится доочистка фугата от частиц ТУЭ. Осветленный раствор – пермеат – отводится с установки фильтрации в аппараты приема осветленного раствора, а полученный концентрат (щелочная радиоактивная пульпа) после фильтрации выдается в аппараты-осадители для проведения повторного осаждения. Циркуляция пульпы в аппаратах приема фугата, подача пульпы на мембранные фильтры и выдача пульпы осуществляется центробежным насосом.

 

Центробежные насосы установки фильтрации

Аппарат приема фугата

 

Технические характеристики установки фильтрации:

Классификационное обозначение по НП-016-05   2Н 
Суммарный объём переработки неосветлённого раствора   50 м3/год 
Производительность по пермеату  не менее 10 дм3/ч 
Объём исходного раствора, перерабатываемого за один технологический цикл  не более 200 дм3 
Рабочая среда  щелочной радиоактивный раствор 

 

 

Бокс обращения с осушенным осадком предназначен для приема осушенного порошка, отбора проб порошка, взвешивания пробы и выгрузки порошка на хранение.

В состав бокса входят:

  • узлы приточной, вытяжной и ремонтной вентиляции;
  • узлы крепления телекамер;
  • светодиодные светильники;
  • датчики для контроля разрежения и температуры в боксе;
  • циклон-пылесборник;
  • весы.

В комплект бокса входит оснастка для пробоотбора: пробоотборник, противень, скребок (шпатель), совок широкий и совок узкий, ступка с пестиком, воронка.

Осушенный порошок в стакане поступает в бокс из приемного бункера. После отбора пробы она в специальном контейнере отправляется в лабораторию по пневмопочте. После получения результатов анализа стакан с порошком выгружается через шлюзовой люк в герметично подсоединенный контейнер ТУК-30М2.

Бокс обращения с осушенным осадком

 

Бокс химпробоотбора предназначен для отбора и подготовки проб из аппаратов установки доизвлечения ТУЭ для передачи их в аналитическую лабораторию.

В состав бокса входят:

  • узлы приточной, вытяжной и ремонтной вентиляции;
  • стыковочный узел для соединения с боксом обращения с осушенным осадком;
  • форкамера для загрузки оснастки и реагентов;
  • датчики для контроля разрежения и температуры в боксе;
  • светодиодный светильник;
  • сливное устройство.

Отбор проб из аппаратов установки доизвлечения ТУЭ осуществляется дистанционно по команде оператора с АРМ локальной системы управления. Растворы из аппаратов по пробоотборной линии поступают в бокс, где оператор с помощью ручных кранов отбирает пробу для отправки в аналитическую лабораторию. 

 

Бокс химпробоотбора

 

Для защиты персонала от ионизирующего излучения перед боксами и приемным бункером устанавливается защитная стенка. Толщина биологической защиты составляет 40 мм стали и 20 мм полиэтилена. Смотровые окна выполнены из пластины марки ТФ 5 толщиной 36 мм и поликарбоната 10 мм. Высота защитной стенки составляет 2 м от уровня пола. Ниже уровня столешницы защита выполнена сдвижной для доступа в подбоксовое пространство.

 

Защитная стенка

 

Система локальной газоочистки предназначена для предварительной очистки сдувочных газов из аппаратов установки доизвлечения ТУЭ перед сбросом в централизованную систему газоочистки МФР.

В состав системы локальной газоочистки входит газоход, фильтр металлотканый, конденсатор-холодильник, фильтр аэрозольный, ресивер. Газоход оснащен системой электрообогрева и теплоизоляцией во избежание конденсации парогазовой смеси, поступающей из печи. Сдувки из всех аппаратов поступают в конденсатор-холодильник, где осушаются и охлаждаются, и после фильтрации сбрасываются в централизованную систему газоочистки МФР с контролем объемной активности золей.

 

Технические характеристики системы локальной газоочистки:

Класс безопасности по НП-016−05   3
Классификационное обозначение по НП-016−05   3Н 
Производительность (объемный расход)   не более 30 м3/ч 
Объемная активность газоаэрозольной смеси на выходе  не более 1 МБк/м3 
Коэффициент очистки  не менее 99,9 % 

 

 

Монжус дренажный предназначен для приема, хранения и выдачи любых технологических и нетехнологических растворов из основных технологических аппаратов установки доизвлечения ТУЭ, включая дренажные растворы и протечки из приямков. Монжус дренажный представляет собой кольцевой сосуд типа К 1–80 по ОСТ 95 407–95. В придонной части находится перемешивающее устройство. Внутри монжуса установлена нейтронопоглощающая вставка. Монжус оснащен барботажным устройством для перемешивания, уровнемером, датчиком температуры, датчиками сигнализатора уровня и датчиком давления.

 

Ловушка вакуумная предназначена для отделения жидкой фазы от вакуумированного газа. Рабочая среда – азотнокислые растворы, щелочные растворы. Ловушка вакуумная используется для улавливания рабочих растворов по вакуумной линии при вакуумировании технологических аппаратов в процессе перекачки рабочих растворов и слива в монжус дренажный.

 

Насос дозирующий предназначен для перекачки и дозированной выдачи пульпы из аппарата-осадителя в центрифугу. Основными рабочими органами являются гидроцилиндр и плунжер. Принцип работы дозирующего насоса основан на периодическом создании разрежения в рабочей камере с последующим нагнетанием давления. При этом плунжер совершает одновременно вращательное и возвратно-поступательное движения, обеспечиваемые магнитной муфтой и профильным кулачком.

Расход пульпы регулируется частотой вращения и возвратно-поступательных движений плунжера с помощью частотного преобразователя, подключенного к мотор-редуктору дозирующего насоса.

Насос дозирующий

 

Техническая характеристика насоса дозирующего:

Классификационное обозначение по НП-016−05  3H 
Класс безопасности по НП-016−05 
Рабочая среда  щелочные растворы 
Подача объемная номинальная  10 л/ч 
Высота самовсасывания по воде при температуре 20 °С не менее 4 м 
Содержание твердой фазы в рабочей среде  не более 30 г/л 
Мощность электродвигателя 0,25 кВт
Габаритные размеры (длина×ширина×высота) 320×280×1055 мм
Масса 85,3 кг

 

 

Система видеонаблюдения предназначена для удаленного наблюдения за помещением установки, действиями персонала и работой оборудования участка. В состав оборудования системы видеонаблюдения входят шкаф контроля и управления и 12 IP телекамер.

Программное обеспечение системы видеонаблюдения позволяет выполнять следующие основные операции:

  • визуальное удаленное наблюдение в режиме реального времени;
  • запись видеоизображений со всех телекамер одновременно и по выбору;
  • отображение видеоизображений в полноэкранном и мультиэкранном режимах;
  • цифровое увеличение/уменьшение масштаба видеоизображения для каждой телекамеры;
  • переключение в режим просмотра архива и обратно.

 

IP телекамера в защитном корпусе

 

Система освещения участка ТУЭ включает в себя светильники рабочего и аварийного освещения, шкаф освещения и распределительные коробки. Электропитание (230 В, 50 Гц) шкафов осуществляется от двух независимых внешних источников, соответствующих рабочему и аварийному освещению.

При штатной работе электрооборудования участка ТУЭ освещение обеспечивается светильниками рабочего освещения, установленными в следующих зонах:

  • зона 1 – объем локализующей конструкции участка ТУЭ;
  • зона 2 – помещения саншлюза участка ТУЭ;
  • зона 3 – помещение боксов участка ТУЭ.

В шкафу освещения предусмотрено независимое управление включением/выключением светильников для каждой из вышеуказанных зон.

Предусмотрено автоматическое включение светильников аварийного освещения в случае отключения или неисправности основной линии электропитания и выключения вследствие этого светильников рабочего освещения.

 

Локальная система управления предназначена для измерения и контроля технологических параметров, управления исполнительными механизмами следующего оборудования участка ТУЭ:

  • насосы аппаратов-осадителей;
  • бокс обращения с осушенным осадком;
  • конденсатор-холодильник;
  • печь сушки-прокалки;
  • центрифуга;
  • установка фильтрации;
  • аппарат приема исходного раствора;
  • бокс химпробоотбора;
  • насосы аппаратов приема осветленного раствора;
  • монжус дренажный;
  • ловушка вакуумная;
  • сборник;
  • система локальной газоочистки.

Конструктивно ЛСУ состоит из 10 шкафов (секций) серии VX Rittal и двух шкафов серии MPS производства ГК «Провенто» сейсмостойкого исполнения, одностороннего обслуживания, с верхним способом ввода сигнальных и силовых кабелей с использованием кабельных вводов.

Сигналы от технических средств нижнего уровня поступают на средний уровень ЛСУ участка ТУЭ. В качестве аналоговых сигналов, передаваемых на СУ, применяются унифицированные сигналы 4…20 мА, Pt100. Для передачи данных используется физический интерфейс RS-232/485 с протоколами передачи данных Dibus и Modbus RTU.

В ЛСУ реализована локальная вычислительная сеть по стандарту Industrial Ethernet (протокол S7\ProfiNet) на промышленных Ethernet коммутаторах SimaticNET серии Scalance X100 производства Siemens.

 

Шкафы ЛСУ

 

 

Количество просмотров: 348

Перезвоните мне
Спасибо! Ваша сообщение отправлено, в ближайшее время мы свяжемся с Вами!