Разработка технологии синтеза высокообогащенного изотопа B-10 из трифторида бора
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ания фирме ЕР (приватизация). И ЕР начало активно разворачивать работы по обогащению В-10 на новом месте.
В результате в Куапо (Quapaw, OK) появляется производство высокообогащенного В-10 с высоким потенциалом развития. Однако технологические проблемы сохранились и после запуска на новом месте.
В 1974 г, ЕР на базе технологии своей пилотной 35-кг-установки начинает создание новой коммерческого производства изотопов бора (по новой технологии). Разработка была закончена в 1975, запущена в середине 1976 г, а первые партии В-10 с новой установки были получены в начале 1977 г. При этом дальнейшее совершенствование технологии и оборудования сочеталось с наращиванием общей производительности.
В результате действующая производительность к концу 70-х стала порядка 2000 кг/год при обогащении 92 %. Однако ЕР постоянно декларирует возможность (легкого наращивания) производительности до 9000 кг/год 96 %-обогащения по В-10.
По оценкам специалистов такой потенциал обеспечивает башня, позволяющая разместить соответствующее число высотных обогатительных колонн. Однако из-за различных проблем пока более 2000 кг/год ЕР никогда не производила. Предполагается, что основная причина это высокая себестоимость производства.
1.1.2 Ситуация с производством В-10 в России
Краткая справка о бывшем НИИСИ (г. Тбилиси, Грузия)
Работы по разделению изотопов в СССР исторически были начаты в Сухуми в 1946 г.
Ядро специалистов по технологическому направлению тогда составили немецкие ученые: Ардене, Г. Герц (племянник Нобелевского лауреата), Барвих, Зюльке, Мюлленфорд и др. Из советских специалистов первыми были: Мигулин, Исаев, И. Гвердцители, Гагуа, Ю.Николаев и др.
С 1950 г Сухумский центр из всей группы изотопов тяжелых, средних и легких масс стал специализироваться только на технологиях получения легких изотопов. Причем в качестве базовых были приняты следующие технологии:
ректификация (низкотемпературная и высокотемпературная),
химический изотопный обмен (различные системы),
массдиффузия.
В результате такой концентрации внимания на легкой группе к началу 60-х годов в Сухуми были созданы первые прототипы обогатительных установок для основных легких изотопов (кроме тяжелой воды, т.к. работы по D2О велись на Украине). Это были первые опытно-промышленные установки СССР по производству легких изотопов.
В 1962 г по инициативе грузинских товарищей и лидера группы И.Гвердцители руководством Минсредмаша (Правительства) было принято решение о переносе всех работ по обогащению из Сухуми в Тбилиси. Там на территории 4,00 га было начато строительство Тбилисского филиала Сухумского ФТИ. В самом Сухумском ФТИ остались только работы по твердому телу, плазме, прямому преобразованию энергии и т.п.
К 1964 г была завершена первая очередь строительства в Тбилиси. И были созданы основы н/т базы разделения и первые установки: Ингури - по обогащению В-10 (н/т-ректификация трифторида).
Для обогащения по В-10 в НИИСИ с 60-х годов функционировала одна колонна н/т-ректификации трифторида бора (под давлением 4 атм) Ингури: диаметр 57 мм, высота насадочной части 31,7 м (22,3 м концентрирующая часть), сетчатая насадка в виде колпачка Каминского из нержавеющей стали. Колонна обеспечивала 35 кг/год В-10 85 %-обогащения.
В конце 60-х Г.М.Панченков (группа МГУ) предложил т.н. анизольный процесс и после серии лабораторных экспериментов сделал попытку запустить пилотную установку, известную как колонна в мусоропроводе высотного здания МГУ. Затем эксперименты с анизольными колоннами были перенесены в НИИСИ.
В итоге в бывшем НИИСИ была создана установка, которая до настоящего времени существуют и эксплуатируется.
С осени 2007 года контакты нескольких российских групп на предмет закупок В-10 вызвали оптимизм в поставках В-10 в Россию. Однако нестабильность в самой Грузии в любом случае не позволяет надеяться на этого поставщика.
Отечественные реакторы ВВЭР нового поколения пока не требуют применения обогащенного В-10 в ОР СУЗ. Однако уже рассматриваются варианты применения до 70 % обогащенного В-10 для ОР СУЗ ВВЭР-М. Также рассматривается вопрос о применении обогащенной по В-10 борной кислоты для введения водно-химического режима первого контура для ВВЭР нового поколения. Предварительные оценки, проведенных ОАО Атомэнергопроект показывают, что наиболее эффективным способом повышения эффективности работы ВВЭР (за рубежом аналог PWR) нового поколения, возможно, потребуют применения обогащенной по В-10 (до 42 %) борной кислоты для системы борного регулирования
Вследствие этого, было принято решение о воссоздании производства В-10 на территории России [1].
1.1.3 Роль В-10 в быстрой энергетике
В реакторостроении В-10 используется в основном как материал поглотительных стержней органов регулирования (ОР), контролирующих нейтронные потоки в реакторе. Необходимо отметить большую величину сечения захвата нейтронов и относительно слабую ее зависимость от энергии в широком спектре. Это обстоятельство и способность выдерживать высокие температуры делают В-10 практически безальтернативным при его использовании в стержнях ОР СУЗ реакторов БН [1].
Определенный интерес для реакторостроения представляет В-10 в качестве составной части материалов биологической защиты, поскольку позволяет при их малом удельном весе обеспечить высокоэффективную (превосходящую в сотни раз бетон) нейтронную защиту. Это обстоятельство имеет значение для транспортных