
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 4Н |
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.
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.
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.
Технические характеристики печи:
Классификационное обозначение по НП-016-05 | 2Н |
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.
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 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.
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.
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.
Техническая характеристика насоса дозирующего:
Классификационное обозначение по НП-016−05 | 3H |
Класс безопасности по НП-016−05 | 3 |
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.
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.
Количество просмотров: 800