Результаты разработки гидрометаллургических операций

ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы
ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
Двоеглазов К.Н.
научный руководитель-главный технолог задачи «Технология
пристанционной гидрометаллургической переработки ОЯТ»
Результаты разработки гидрометаллургических
операций комбинированной технологии
переработки СНУП ОЯТ
Технические требования к модулю переработки ОЯТ
Показатель Выдержка ОЯТ перед
переработкой
Результат на 2014 г Значение 1 год
Достигнуто, в комбинации с пирохимическим переделом
Степень возврата ДМ в ТЦ
99,9 %
По большинству гидрометаллургических операций
показатель достигнут. В целом по МП можно оценить
только при пробном пуске
Перерабатываемое топливо
Смешанный нитрид урана и плутония Достигнуто
Разделение U, Pu, Np
Не предусматривается технологией
Обеспечивается в двух вариантах
Очистка U-Pu-Np –продукта от ПД
Коч 106 («чистое» топливо)
Обращение с МА
Мощность модуля ПЯТЦ
Достигнуто, ни на одном переделе индивидуального
потока Pu нет
Результат ожидается в 2016 г.
Два варианта дожигания МА:
гомогенное - в смеси U-Pu-Np-Am
гетерогенное
Достигнуто, заложена переработка ОЯТ в обоих
вариантах
5 т ОЯТ в год
Достигнуто, все оборудование спроектировано под
заданную производительность
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
2
Комбинированная технология переработки СНУП ОЯТ
Растворение(КМ(твэлов(
Переплавка(РАО(
Разборка(ОТВС(
Аэрозольная(г/о(
Пирохим.(переработка(ОЯТ(
Фильтрация(расплавов(
Отгонка(Zn,(Cd,(соли(
Осадительная(очистка(соли(
НИОКР Очистка(соли(от(Щ(З)М(
Локальная(г/о(пирохимии(
Осветление(
Растворение(КО,(оксидов(РЗЭ((и(ТПЭ(
Корректировка(
Растворение(PuO2(
Экстракционная(переработка(
Получение(U(продукта(
Кристаллизационный(аффинаж(
Кальцинация(ВАО(
Остекловывание(
Получение((
(U]Pu]Np]Am)Ox(
Фракционирование(ВАО(
Обращение(с(Cm(
Концентрирование(ВАО(
Включение(в(керамику(
Концентрирование(САО(
НИОКР, но есть ЭП, эксперимен-­‐
тальное обо-­‐
рудование и понимание процесса ОКР, есть ЭП Есть и процесс, и оборудо-­‐
вание (ТП) НИОКР, оборудование или есть (ТП) или есть запасной вариант Реген.(экстрагентов(
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
3
Газоочистка на всех переделах
(ВНИИНМ, ИФХЭ РАН)
Аэрозольная г/о Локальная г/о пирохимии Локальная г/о гидрометаллургии (входит в состав каждой установки) •  Разработано типовое решение к очистке газовых выбросов от твердых и жидких радиоактивных аэрозолей (сочетание ФАРТОС-­‐ФЯС) •  Разработана система очистки от оксидов азота различных концентраций до санитарных норм •  Разработан катализатор для разложения N2O, температура разложения снижена с 400 до 250 оС •  Разработан сорбент для улавливания I2 с уменьшенным содержание Ag в 2 раза, по сравнению с аналогами •  Расчётно определено содержание 14С в газовых потоках схемы. Показано, что 99% углерода будет находится в электролите в виде элементарного углерода. Для достижения санитарных норм требуется улавливать углерод ( в виде CO2) в газовых выбросах Композиты на основе Al2O3,
содержащие Fe(III) (1), Ni(II) (2)
и Cu(II) (3)
Задача 2015
Оценить применимость сорбентов для газоочистки, разработанных
для гидропеределов к пирохимическим операциям
Композиты на основе SiO2,
содержащие Ni(II) (1), Cu(II) (2),
Co(II) (3), Fe(III) (4) и Mn(II) (5)
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
4
Растворение, осветление
(ВНИИНМ, НИИАР, ПО «Маяк»)
Осветление+
Растворение+КО,+оксидов+РЗЭ++и+ТПЭ+
Корректировка+
Растворение+PuO2+
•  Растворение
Фильтрующий
элемент 1
Фильтрую
щий
элемент 2
Насос
циркуляци
онный
–  число аппаратов сокращено до трех;
–  растворен слиток U-Pu-Np – время растворения 6 ч, остаток не
превышает 1 % и растворяется электрохимически. Параметр
соответствует заложенным требованиям на оборудование.
–  Электрохимическое растворение PuO2 , полученного
пирохимическим методом, происходит медленнее. На основании
испытаний на имитаторах, аналога опытно-промышленного
аппарата созданного для производства МОКС-топлива на ГХК,
будет произведена корректировка режима работы. Намечены пути
достижения требуемых параметров процесса.
–  Показано, что после отгонки солей остаточное содержание хлориона в продуктах (в пересчете на раствор) составляет 70 мг/л, что
позволяет работать в аппаратах изготовленных из стали
12Х18Н10Т
– Проточная (мембранная ) фильтрация
–  пульпа сгущена до 100 г/л
По результатам испытаний установлено, что все
процессы растворения и мембранной фильтрации
полностью соответствует техническим требованиям МП
Задача 2015:
проверка
растворения всех
продуктов
пиропередела
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
5
Получение оксидов актинидов
(ВНИИНМ, ГЕОХИ РАН, НИИАР)
Получение)U)продукта)
Получение))
(U8Pu8Np8Am)Ox)
Обращение)с)Cm)
Проверены два метода (реагентный и
безреагентный) прямой денитрации, при
которой нет маточных растворов,
возвращаемых на переработку).
Качество продуктов соответствует
предварительным ТУ на порошки
Задача 2015:
обоснование взрывопожаробезопасности процесса и
выбор одного варианта
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
6
Обращение с САО и ВАО
(ВНИИН + РИ + СвердНИИхиммаш)
Концентрирование ВАО Концентрирование САО •  Опытный выпарной стенд ОАО «СвердНИИхимаш»
для отработки процессов обращения с САО МП ОЯТ
ПЯТЦ, включая разрушение нитрата аммония
формальдегидом и процессов концентрирования
ВАО с непрерывной денитрацией
•  Затраты восстановителя снижены в три раза.
•  Разложение комплексона и доразложение нитрата
аммония, до требуемых 0,1 г/л NH4+, проводится в
периодическом режиме автоклавным способом
Задачи 2015:
•  Поиск варианта разложения комплексонов
без автоклава
•  Обоснование взрыво пожаробезопасности
Опытный выпарной стенд на АО «СвердНИИхиимаш» ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
7
Получено заключение о взрыво пожаробезопасных
режимах обращения со смешанным нитридом урана
и плутония
фрагментацию и операции с фрагментированным
СНУП ОЯТ можно проводить в азотокислородной
среде с концентрацией кислорода не более 3 %
об.;
ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
Искрение (окисление) нитрида
урана:
а – эксперименты с включенной
инициирующей спиралью;
б – эксперименты с
выключенной инициирующей
спиралью
8
Лабораторное оборудование боксового и камерного
исполнения в АО «ГНЦ НИИАР»
!
Экстракционная установка Установка газоочистки Установка получения оксидов актинидов Установка растворения металлических U-­‐Pu-­‐Np Установка растворения диоксида плутония Установка термообработки ПРОЕКТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ «ПРОРЫВ»:
результаты реализации новой технологической платформы ядерной энергетики
3-4 апреля 2015
9
Аффинажный экстракционнокристаллизационный стенд на АО «СХК»
Емкостное оборудование
Аналитические боксы
Цель создания стенда - испытания различных вариантов
экстракционной и экстракционно-кристаллизационной очистки смеси
урана и плутония, а также испытания опытного кристаллизатора для
аффинажа неразделенной смеси нитратов урана-плутония и
нептуния.
Опытный образец кристаллизатора по масса-габаритным
характеристикам и производительности соответствует опытнопромышленному аппарату.
Технологические боксы
По результатам испытаний в конце 2017 г. будет выбрана схема
проведения аффинажа, которая соответствует техническими
требованиями на модуль переработки и проведена корректировка ТП
на опытно-промышленный кристаллизатор.
10
Разработка эскизных и технического проектов
опытно-промышленного оборудования
Разработаны эскизные проекты на все оборудование согласно аппаратурнотехнологической схеме МП
В соответствии со сроками Дорожной картой к конце 2014 г. разработаны технические
проекты установок:
- газоочистки А.38.1141.000ТП газоочистки А.38.1141.000ТП
- получения оксидов актиноидов, НЯ03.034.00.000ТП;
- растворения диоксида плутония, А.38.1126.000ТП;
- растворения катодного осадка металлических актиноидов, А.38.1119.000ТП;
- фракционирования ВАО, А.38.1117.000ТП;
- разделения америция и кюрия, А.38.1107.000ТП
- экстракционной части экстракционно-кристаллизационной и цельно-экстракционной опытнопромышленной установки переработки продуктов пирохимической переработки СНУП ОЯТ А.
38.1120.000 ТП
Для всех установок разработаны также эскизные проекты локальных систем управления.
Оставшиеся технические проекты будут разработаны в течение 2015 и 2016 гг.
По результатам НИОКР 2010-2013 гг. разработано ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ на
проектирование МП (июнь 2014 г.)
По результатам НИОКР 2014 ТЗ откорректировано в марте 2015 г.
11
Все проведенные исследования показывают, что технические
характеристики оборудования и процессов заложенные в ТЗ
проектирование модуль переработки в части гидрометаллургических
операций соответствуют требованиям ТЗ на ОДЭК
Этапы разработки технологических процессов и оборудования
гидрометаллургических переделов находятся в полном соответствии с
утвержденной Дорожной картой создания ОДЭК
Спасибо все коллегам из
НИИАР, ВНИИНМ, ВНИИХТ,
Радиевый институт,
СвердНИИхиммаш, СХК, «Сосны», ИТЦП
«ПРОРЫВ», ПО «Маяк»,
и многим другим
Спасибо за внимание
12