Ульбинский металургический: во имя мира

Сегодня в мире накоплено значительное количество опасных ядерных материалов. С целью минимизации риска их несанкционированного использования действуют программы утилизации. В случае с высокообогащенным ураном (ВОУ) самым перспективным способом переработки является снижение его обогащения. В 1993 году между Россией и США был подписан меморандум, предполагающий перевод высокообогащенного урана в низкообогащенный. Согласно документу, была запущена программа поэтапной переработки высокообогащенного урана, в том числе и находящегося на территории Казахстана. Ульбинский металлургический завод стал участником программы по предотвращению распространения ядерных материалов в 2002 году.

Первой страницей в книге истории переработки высокообогащенного урана на УМЗ стала программа по обеднению топлива энергетического реактора на быстрых нейтронах БН-350 – таблеток из диоксида ВОУ. БН-350 был запущен в эксплуатацию в 1973 году в Актау. После остановки реактора в 1999 году возникла необходимость переработки невостребованных остатков топлива. Эту задачу завод успешно выполнил в 2005 году.

Переработку топливных таблеток проводили по технологии, основанной на высокотемпературном окислении и азотнокислом растворении. Извлеченные таблетки окисляли до порошка закиси-окиси урана. Затем осуществляли корректировку обогащения сухим способом. Полученную закись-окись обогащением менее 5% ураном-235 растворяли в азотнокислом растворе. После чего проводили дополнительную корректировку и направляли полученный материал для производства таблеток в рамках штатной технологии УМЗ.

Следующей кампанией стал проект по переработке топлива реактора ВВР-К. ВВР-К – единственный многоцелевой исследовательский реактор в Казахстане. Его пуск датируется 1967 годом. После аварии на Чернобыльской АЭС эксплуатация реактора была приостановлена. С 1998 по 2015 годы велись работы по переводу реактора с высокообогащенного топлива на низкообогащенное. При этом топливо обогащением 36%, представляющее собой тепловыделяющие сборки, которые состоят из алюминиевой матрицы с диспергированным в них диоксидом урана, подлежало переработке.

Разделение урана и алюминия проводили путем растворения в гидроксиде натрия. В ходе этой процедуры алюминий полностью переводили в раствор. Уран, остававшийся в твердом состоянии, отделяли с помощью фильтрации. После азотнокислого растворения и корректировки обогащения его перерабатывали до получения оксидов. В рамках проекта заводчанами изготовлено нестандартное технологическое оборудование – узел резки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и реактор растворения. Правильный выбор технических направлений, гибкий подход при принятии технологических решений и высокая организация труда позволили решить сложную проблему перевода ВОУ алюминиевых ТВЭЛ в низкообогащенный уран. При этом извлечение урана в 2011 и 2015 годах составило более 98%.

Последняя кампания по переработке ВОУ была завершена в августе 2020 года. В рамках проекта на заводе был создан участок по переработке ВОУ импульсного графитового реактора (ИГР). Сам ИГР находится в Курчатове, он является единственным в своем роде исследовательским реактором и не имеет аналогов в мире. Топливом ИГР выступают графитовые блоки, пропитанные ядерным материалом обогащением 90%.

Технологический процесс переработки ВОУ ИГР включал операции подготовки топлива к растворению (дробление на фрагменты, измельчение, температурное окисление), разбавление ВОУ, растворение урансодержащего материала в азотной кислоте, осаждение и прокалку полиураната аммония до оксидов урана. Для данных процессов был проведен подбор оборудования с учетом возможности работы в агрессивных средах и требований ядерной безопасности. Закупленными механизмами оснастили технологические участки измельчения, окисления и термического разложения. Для снижения затрат было задействовано и существующее оборудование.

Созданный на заводе участок по переработке ВОУ многофункционален. Он оснащен самым современным и безопасным с точки зрения ядерной радиации оборудованием и может быть задействован для переработки новых материалов довольно широкого спектра. Важность этого проекта крайне велика, поскольку обусловлена необходимостью решения глобальной задачи по исключению угрозы распространения особо опасного ядерного материала.

Работа Ульбинского металлургического высоко оценена на международном уровне, подтверждением чему служит письмо, направленное на имя руководителя предприятия Министерством энергетики США. В документе выражается глубокое удовлетворение усилиями АО «УМЗ» и Республики Казахстан по устранению риска потенциального распространения ядерных материалов.

Наряду с укреплением положительного имиджа УМЗ и Республики Казахстан, проект имеет и высокую экономическую целесообразность.

За работу по организации участка переработки высокообогащенного урана звания «Лауреат премии им. В.П. Потанина» были удостоены Константин Кузьмин (на фото), Алексей Болтанов, Михаил Козионов, Галина Гусакова и Игорь Леваневский.

Алексей ПРОСКУРЯКОВ, «УМЗ-информ»