наверх
Вход на сайт Вход на сайт
Вход Регистрация Забыли пароль?  

Ваш логин
Пароль
 
Закрыть
Принимаю условия соглашения и даю своё согласие на обработку персональных данных и cookies.
 


Аватар Дмитрий Горчаков
карма
2,9
 
  метки записей:
 
2020
Апрель
пн вт ср чт пт сб вс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930   
 
  ответы: RSS-лента последних ответов
Что общего? Он также
далек как до Марса от
профессионализма и
эффективного управления
городским хозяйством...
А может и ещё
дальше....[:-D]
И всё же оставляли бы и
перерабатывали они все
эти радиоактивные
отходы у себя в
Германии и других
странах. У нас с этим
наверняка своих проблем
с изб...
Всё очень длинно и
запутано. Обыватель
может задать резонный
вопрос: если все эти
урановые хвосты
настолько полезны,
почему же их авторы
сами не замор...
Не уверен, мы его
покупаем за деньги для
переработки, типа
Понятно, что говно,
оставшееся после
"переработки
стратегического
ресурса" никто
назад в Германию не
повезет...
Все пьют алкоголь, хотя
он крайне вреден, Но
напиток пепси-кола
чрезвычайно
полезен... Можно темпы
обсуждать, но и по ним
у Росатома ес...
Если я верно помню, то
за утилизацию нам еще и
доплачивают, нет? Так,
что это не
"условно
бесплатный", а
"с доплатой".
Нам на 70 лет
переработки хватит
своего говнасырья,
причем условно
бесплатного -
логично? Другой вопрос,
он перерабатывается на
100%? Что остае...
Кто сказал что не
перерабатываем?
Перерабатываем. И свой
и чужой и обогащаем, и
переводим в
закись-окись урана в
Зеленогорске (по 10 тыс
т. в год). Мо...
Прочитал доводи и
противников и
сторонников... Ответьте
на один вопрос: в
России сейчас накоплено
порядка 700 тыс. тонн
гексафторида урана.
Какого хер...
Воскресенье, 26 Январь 2020  RSS-лента записей блога
 
17:39
Написал тут околонаучную колонку для E1, выкладываю в блоге с некоторыми дополнениями и уточнениями. Попытался увязать новости науки и местную повестку, связав в одном тексте Марс, Куйвашева, Рогозина и первооткрывателей структуры ДНК. Непросто увязывать новости науки и местную повестку, но я попробую делать это в регулярных колонках для Е1. Не знаю насколько хватит такого формата и сил, но попробую выдержать еженедельный темп. Мнение автора, само собой, субъективно и может ни с чьим другим не совпадать?Под катом собственно колонка.


Фотоколлаж: Анна Рыбакова / E1.ru


Несколько лет я занимают популяризацией науки, и недавно меня попросили на регулярной основе писать колонки о науке и техническом прогрессе для E1, но с привязкой к местным новостям. Это оказалось не такой простой задачей, как думалось поначалу. Потому что научных новостей много, но они не всегда увязываются с тем, что находится в центре общественного внимания в Екатеринбурге. К тому же многие новости и так сопровождаются научными комментариями, когда это необходимо, например, новости по поводу аномального потепления в Екатеринбурге, или о рисках крещенских купаний.

Но мир науки и техники прекрасен тем, что может многому нас научить, не только давая ответы на важные вопросы и предлагая решения наших проблем, но и показывая пример взаимодействия умных людей для достижения важных целей, вдохновляя на поиски нового и неизведанного, даря чувство причастности к достижениям всего человечества. Поэтому я решил посвятить эти колонки таким вдохновляющим примерам из области науки, которые происходят в то время, когда нам кажется, что вокруг лишь одни плохие и страшные новости.

И темой для первой колонки я выбрал самую, казалось бы, далекую он наших земных дел - любимую мною космонавтику, направленную на изучение новых планет. В то время, как наш губернатор вновь отказывает екатеринбуржцам в праве самим выбирать себе мэра, те же самые жители Екатеринбурга могут прикоснуться и принять участие в настоящем космическом исследовании. До 28 января каждый желающий со всего мира может проголосовать за название нового марсохода, который отправится к красной планете уже в июле этого года. Всего на момент написания колонки проголосовало более 300 тысяч человек, из которых более 5000 из России.

А до этого на сайте NASA проходила традиционная раздача «билетов» на Марс – когда все желающие могли бесплатно получить именной электронный бланк, а их имена физически были записаны на карту памяти, которая вместе с марсоходом отправится на Марс. Мое имя уже отправлялось туда с прошлой миссией, а также на аппарате, изучающем Солнце. В этот раз желающих набралось более 10 млн. человек со всего мира. Отличный пиар, на мой взгляд. И все эти люди будут чувствовать свою причастность к интересному событию, следить за марсоходом, а значит и за исследованием Марса.

Сам марсоход должен прилететь на красную планету в феврале 2021 года. Его задачами станут продолжение миссий уже работавших там аппаратов NASA. С помощью 7 разнообразных научных приборов он будет исследовать почву на пригодность к микробной жизни, искать признаки такой жизни в геологических породах, собирать образцы грунта с помощью специального бура и складировать их для возможной последующей отправки на Землю с другими миссиями, и даже вести подготовку к будущему прилету людей тестируя технологию синтеза кислорода из углекислоты марсианской атмосферы.

Видео о миссии:


Новый марсоход (вы еще можете поучаствовать в выборе его имени!) создан на той же базе, что и успешно работающего уже 7 лет марсоход Curiosity – самый известный и крупный (около 900 кг и 3 м. в длину) из 4 работавших марсоходов и единственный, действующий до сих пор. Но в следующем году помимо аппаратов NASA на красной планете могут впервые высадиться и другие марсоходы. Дело в том, что удачное из-за расположения планет окно для отправки миссий на Марс появляется примерно раз в два года, поэтому в конце июля - начале августа будут отправлены не только новый американский аппарат, но и китайский. Кстати, поначалу Китай развивал свою марсианскую программу вместе с Россией, но после неудачи запуска аппарата Фобос-Грунт в 2012 году, пошел своим путем.

Тем не менее, третьим марсоходом, намеченным к отправке этим летом, будет аппарат в рамках миссии «ЭкзоМарс-2020» – совместного проекта Европейского космического агентства и «Роскосмоса». Россия, не имевшая до того опыта строительства и отправки марсоходов, построит для миссии посадочную платформу, два из девяти научных приборов марсохода, и осуществит запуск миссии с космодрома Байконур на ракете-носителе Протон.

Видео Роскосмоса о миссии «ЭкзоМарс-2020»:


Сам марсоход построен Британским подразделением компании Airbus, и поэтому имя ему выбирало жюри из Британского космического агентства путем публичного конкурса, в рамках которого поступило 36 тысяч заявок. В результате марсоход назван в честь английского биофизика Розалинды Франклин, известной своими работами по получению рентгенограмм ДНК. Позже ее снимки помогли Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику определить структуру ДНК, за что они получили в 1962 году Нобелевскую премию. Сама Франклин, к сожалению, до нее не дожила.


Марсоход «Розалинда Франклин» российско-европейской миссии «ЭкзоМарс-2020». Фото ESA

Роскосмос не так часто запускает межпланетные миссии, поэтому опыта открытых голосований по выбору названия для привлечения внимания к своей работе у него почти нет. Как в прочем и желания. На днях глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин встречался с энтузиастами и популяризаторами космонавтики, однако предложенная там идея таких открытых конкурсов интереса у него не вызвала.

Впрочем, минимум одна такая попытка в нашей космической отрасли была. В 2015 году РКК Энергия и Роскосмос запустили открытый творческий конкурс на выбор названия для нового космического корабля. Поступило 5817 заявок с предложениями. Жюри выбрало 10 финалистов, предложенных для публичного голосования. В нем приняло участие более 35 000 человек. Вариант «Гагарин» набрал больше всего голосов – более 10 тысяч. Но жюри выбрало занявшее третье место имя «Федерация», пусть и красивое и символичное. Впрочем, новый глава госкорпорации Дмитрий Рогозин в прошлом году решил вообще отменить результаты конкурса и дать аппарату имя «Орел», аргументируя это тем, что «корабль должен не как девочка называться».

Так что пока англичане увековечивают великих соотечественниц-ученых, а NASA привлекают внимание миллионов людей со всего мира к своим миссиям через интересные пиар-ходы, наш губернатор, возможно, по-своему прав, что мэра нам выбирать не надо – не то сейчас время, чтобы поперек выбора начальства что-то в своей стране выбирать, будь то мэр, правительство, Конституция или имя для космического корабля. Пойду тогда хоть на сайте NASA проголосую.



335 просмотров  
+2
Вторник, 21 Январь 2020
 
16:09
Это моя вторая статья, посвященная нашумевшей в конце прошлого года проблеме ввоза обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Германии в Россию. Первая была посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Рекомендую сначала прочесть ее, а потом уже эту.

В этой статье попробуем разобраться с тем зачем к нам везут ОГФУ, историей формирования российского рынка дообогащения обедненного урана, объемом ввезенных в Россию европейских урановых хвостов и немного с экономикой вопроса. С другими вариантами использования обедненного урана в России и мире, вопросом отнесения его к радиоактивным отходам, экологическими рисками и опасностью ОГФУ будем разбираться в следующих частях. Итак, поехали.


Контейнеры 30B с низкообогащенным ураном в Санкт-Петербурге в 2013 году. Источник.


Экспорт обогащенного урана

В прошлой статье я описал, как СССР с опережением внедрял новые технологии обогащения урана, наращивая мощности и снижая себестоимость обогащения. Конечно, это нужно было для атомного оружия, но с середины 1960-х задачи по наработке оружейного урана стали снижаться, а в мире стала бурно развиваться атомная энергетика, которой тоже нужен обогащенный уран. К тому времени США были монополистом по поставкам уранового топлива для западных АЭС. Но в 1968 году СССР заявил о готовности принимать заказы на обогащение урана. В результате в мире стал формироваться новый конкурентный рынок, стали появляться новые коммерческие компаний по обогащению (URENCO и Eurodif, - см. предыдущую статью по теме). Первый контракт СССР был подписан в 1971 году с Комиссариатом по атомной энергии Франции, где активно строились АЭС. В 1973 было подписано уже около 10 долгосрочных контрактов с энергокомпаниями из Италии, Германии, Великобритании, Испании, Швеции, Финляндии, Бельгии и Швейцарии. К 1975 году СССР занимал 9% мирового рынка обогащения урана. В конце 1980-х СССР вышел и на рынок США. При этом услуги обогащения в СССР были существенно дешевле западных (цена ЕРР в 1980-е была минимум в два раза ниже чем у европейских URENCO и Eurodif ($115-190) против $60-65 у СССР). Пик экспортных поставок услуг по обогащению советских времен к 1979-1980 годам составлял до 5 млн ЕРР в год, что составляло до 1/3 всех советских мощностей по обогащениюhttps://habr.com/ru/topic/edit/481890/.


Копия фрагмента первого экспортного договора на поставки обогащенного урана в 1971 году. Фото из музея УЭХК.

Для выполнения экспортных контрактов на наших заводах надо было провести некоторую модернизацию. Помимо согласования качества и состава продукта, надо было создать цеха для работы с зарубежными типами контейнеров (48Y и 30B) и их опорожнения и заполнения гексафторидом урана в жидкой фазе. Разработанный и построенный за 2 года для этих задач цех получил название "Челнок".

Интересна и разработанная схема поставок. Сырье (природный уран в виде гексафторида) поступало в контейнерах западного образца 48Y (по 15 т твердого ГФУ), а заодно заказчик отправлял пустые контейнеры 30B (меньшего размера), в которых затем ему отправлялся обогащенный гексафторид урана. Похожая схема действует до сих пор, даже контейнеры практически не поменялись. Кстати, и маршрут отгрузок, через порт Питера, тоже остался прежним, правда в конце 1970-х еще использовалась специально построенная перевалочная база в Капитолово.


Схема заполнения транспортных контейнеров для обогащенного урана участка "Челнок" на УЭХК.


Место разгрузки прибывающих контейнеров 48Y с гексафторидом урана (ГФУ) и их загрузки в автоклавы. В них они нагреваются до 105 градусов, ГФУ переходит из твердого вида, в котором он транспортируется и хранится, в газообразное состояние и поступает в технологическую цепочку для обогащения. Фото со стенда музея УЭХК.


Важно отметить, что именно на участке "Челнок", где работают с жидкой фазой ГФУ (и только тут с ней и работают), даже для того чтобы просто через него пройти в соседний цех в ходе пресс-тура, нам раздали сумки с противогазами. Такие меры защиты, не смотря на системы вентиляции и газоанализаторы. Именно обращение с жидких ГФУ наиболее опасная часть технологической цепочки. Но об опасностях я напишу в следующей статье.

Обедненный гексафторид урана в мире

Обедненный уран в цифрах и фактах из отличной обзорной статьи об использовании ОГФУ в мире из Атомного эксперта.

Всего ОГФУ в мире накоплено около 2 млн.т., из них где-то по 800 тыс. т. - в России и США, как странах, активно нарабатывавших уран в оборонных целях и для АЭС других стран. Среднее содержание урана в хвостах, оставшееся от обогащения на диффузионных технологиях и центрифугах предыдущих поколений - 0,2-0,3%. Теоретически, извлеченного по современным технологиям из этих запасов 235-го изотопа может хватить минимум на 5-10 лет работы мировой атомной энергетики. Так что ОГФУ везде в мире рассматривается как стратегический запас сырья.

Росатом, как и его российский (Минатом в 90-е) и советский (Минсредмаш) предшественники , рассматривает ОГФУ как многопрофильный запас сырья - и для доизвлечения урана, и для фабрикации топлива быстрых реакторов, и для неядерных нужд. Поэтому и контракты советских времен предполагали, что после обогащения урана ОГФУ остается в СССР. Аналогичная ситуация была и в США, которые занимались не только обогащением урана в военных целях для себя, но и занимали крупную долю (некоторое время даже будучи монополистом для западных стран) в обеспечении обогащенным ураном мировой атомной энергетики. Создание таких запасов в России уже пригодилось в 90-е годы.

Непростые 90-е
С завалом СССР атомный комплекс страны в целом, и топливная его составляющая в частности, попали в непростое положение. Россия лишилась существенной части советских урановых месторождений, расположенных в средней Азии, в первую очередь в Казахстане. Предприятия по обогащению урана остались на территории России, но прекращение производства оружейного урана (с 1988), снижение темпов развития атомной энергетики в мире после Чернобыля и переход ряда восточноевропейских и финских АЭС на западное топливо сильно снизили спрос на услуги обогащения, в результате разделительные заводы снизили мощности почти в 2 раза. Но к середине 90-х атомный комплекс адаптировался к новым условиям и стал весьма конкурентноспособным на мировом рынке благодаря крупнейшим в мире мощностям по разделению и малой стоимости производства (порядка $20 за ЕРР против около $70 за ЕРР в США на то время), достигнутой за счет эффективной центрифужной технологии и дешевой электроэнергии. Подробнее об истории советско-российского разделительного комплекса можно почитать в этой отличной обзорной статье.


Распределение запасов урана по странам мира с разбивкой на ценовые диапазоны. Слайд из презентации Вячеслава Корогодина (директор по управлению жизненным циклом ядерно-топливного цикла и АЭС ГК Росатом) на первом заседании общественного совета Росатома 12 ноября по теме ввоза ОГФУ с участием представителей Гринпис.

А вот с восстановлением потерянных урановых месторождений вопрос до сих пор полностью не решен. На трех месторождениях России (В Забайкалье, Курганской области и Бурятии) добывается всего около 3000 т природного урана в год. Это не покрывает нужды даже АЭС внутри России. При этом у Росатома существуют обязательства по поставкам топлива для зарубежных АЭС, которые он строит и построил ранее - сейчас Росатом поставляет топливо для 75 энергоблоков АЭС в 14 странах (включая 35 в РФ) и занимает 17% рынка поставок топлива. Поэтому Росатом в последние годы существенно наращивал зарубежные активы. Например, в 2013 г. купил компанию Uranium One), владеющую рудниками в Канаде, Австралии, Казахстане, ЮАР и США и добывающую 4400 тонн урана в год. Часть урана закупается напрямую в Казахстане. Однако и этого не покрывает всех потребностей, превышающих 11000 т. Поэтому Росатом планирует и уже активно использует различные вторичные источники урана - ОГФУ, регенерированный уран из облученного топлива и плутоний в рамках реализации проекта по замыканию топливного цикла. Помимо решения проблемы обеспечения себя топливом это и работа на перспективу, т.к. уран в принципе ресурс исчерпаемый, и интерес к этим топилвным технологиям в будущем должен только возрасти.


Сырьевые источники для традиционной тепловой атомной энергетики. Слайд оттуда же. Отмечу, что тут именно речь о тепловой атомной энергетике, пока даже без упоминания быстрых реакторов, о которых часто говорят применительно к вариантам будущего использования обедненного урана. Регенерированный уран широко применяется во Франции, причем СССР и Россия занимается дообогащением регенерированного урана (один из видов услуг по обогащению) в Северске.

В программах развития атомной энергетики России с 1990-х годов (от 1993-го, и от 1998-го годов) накопленные запасы обедненного урана (ОГФУ) рассматриваются именно как топливный запас. А работы по повторному обогащению ОГФУ должны составлять существенную часть работ обогатительных мощностей (более 25%, или более 6,4 млн ЕРР).


Ориентировочное распределение российских обогатительных мощностей по задачам в 2000-м году. Как видим, около 13% (2,6 из 20 млн ЕРР) работы - это именно дообогащение ОГФУ Источник. При этом другая часть работ по проекту ВОУ-НОУ - это тоже дообогащение ОГФУ, но для США, и об этом позже.

На встрече с общественностью в Новоуральске 5 декабря при мне представители УЭХК сообщили, что на следующий год комбинат на 40% (т.е. около 5 млн. ЕРР) будет загружен обогащением ОГФУ, а не работой с природным ураном.

На сайте Urenco есть очень простой калькулятор, позволяющий связывать объем ЕРР, степень обогащенного, обедненного и сырьевого продукта, а также их массы. Можно прикинуть, что затраты в 2,6-5 млн ЕРР для обогащения ОГФУ с содержанием 0,25% U-235 дают от 1400 до 2800 тонн эквивалентного природному урана (т.е. с 0,711% U-235). Эти данные вполне согласуются с другими оценками, например, от Валентина @tnenergy Гибалова, в примерно 2000 т. в последние годы) природного урана.


Скрин калькулятора Urenco.

Так что накопленный в России ОГФУ уже около 30 лет активно используется как вторичный источник обогащенного или эквивалентного природному урана для российской и мировой атомной энергетики.

ВОУ-НОУ или Мегатонны в Мегаватты

Говоря о дообогащении ОГФУ и истории развития российского обогатительного комплекса, нельзя обойти вниманием тему российско-американского соглашения ВОУ-НОУ об утилизации оружейного урана. Вообще, это один из самых громких и успешных проектов по ядерному разоружению и сокращению ядерных материалов в мире, логически вытекающий из родства мирного и военного атома, использующих один и тот же ядерный материал. Аналогичный проект по утилизации оружейного плутония (СОУП), к сожалению, недавно окончательно провалился.

Развал СССР, прекращение холодной войны и общий настрой на ядерное разоружение в конце 1980-х- начале 1990-х привели к пониманию того, что накопленные запасы ядерных материалов в СССР не только избыточны (как и в США), но и опасны, т.к. потенциально могут попасть в третьи руки (с развалом СССР риск таких утечек сильно беспокоил запад, поэтому они многое сделали и делали вплоть до настоящего времени для усиления контроля и защиты в нашей атомной сфере и в области химического оружия). К этому прибавлялся кризис с атомной отрасли США, не имевших собственных эффективных технологий обогащения урана (см. мою прошлую статью).

Все это привело к заключению соглашения ВОУ-НОУ 1993 года, согласно которому США выкупали у России 500 т высокообогащенного оружейного урана (ВОУ), извлеченного из ядерных боеголовок (около 20 тыс. штук, или примерно 1/2 российских боеголовок, хранящихся на складах и для которых все равно не было носителей), который мы разбавляли и переводили в низкообогащенный уран (НОУ) для топлива АЭС. Соглашение, заключенное на 20 лет (закончилось в 2013 году) позволило привлечь в Россию до $17 млрд ($13 млрд - в бюджет), сохранить российский ядерный комплекс от коллапса в 1990-е годы. При этом собственное развитие технологий обогащения урана в США фактически затормозилось на эти 20 лет соглашения.

О соглашении ВОУ-НОУ можно посмотреть в этом ролике:


Важную роль с реализации соглашения сыграл именно обедненный уран в форме того самого ОГФУ. Он нужен как разбавитель. В принципе, чтобы из высокообогащенного до 90% по U235 урана сделать низкообогащенный до 4,4%, можно разбавить ВОУ природным ураном. Но тут есть нюанс. Дело в том, что российский ВОУ, большая часть которого была произведена из урана, переработанного из отработанного топлива для получения плутония, был загрязнен примесями и актинидами, а так же содержал нежелательные изотопы образовавшихся в реакторе урана-232 и урана-236, и высокую концентрацию урана-234, получающегося при обогащении урана (доля 234-го изотопа в природном уране очень мала, но т.к. по массе он близок к 235-му, то при высоком обогащении его доля растет).

Поэтому российскими специалистами была разработана специальная технология, по которой ВОУ надо разбавлять 1,5% обогащенным ураном (это увеличивает количество конечной продукции, что увеличивает фактор разбавления нежелательных примесей), полученным из чистого ОГФУ. Вот тут-то запасы ОГФУ и пригодились.

К 1999 году выполнение соглашения вышло на максимальные показатели производительности - разбавлялось по 30 т. ВОУ в год. При этом материальный баланс процесса выглядел так: около 8 555 т ОГФУ с 0,25% U-235 обогащали до 1,5% и получали 916,6 т. НОУ, которым затем разбавляли 30 т. ВОУ (90-93% U-235) и получали 949,9 т. конечного продукта с 4,4% U-235, который отправлялся в США для фабрикации топлива АЭС.

ИТОГО: за 20 лет разбавлено 500 т ВОУ (90-93%), получено около 14400 т НОУ (с обогащением до 4,9%), которые на протяжении 20 лет давали около 10% всей электроэнергии в США (суммарно 7 млрд МВт*ч). При этом, ориентировочно, использовано около 143000 т. ОГФУ (0,25%) с получением около 120000 т. дважды обедненного ОГФУ (0,1%), который оставался в России.


Отправка последней партии НОУ в США в рамках программы ВОУ-НОУ в 2013 г. в контейнерах 30B в форме гексафторида урана. Источник фото.

Кстати, транспортировка гексафторида урана и в советское время и в годы действия соглашения ВОУ-НОУ (причем, в обе стороны) шла через порт Санкт-Петербурга (либо в 2000-х через соседний с ним порт Усть-Луга) через который сейчас к нам поступает ОГФУ из Германии. Так что переваленный за все время через Питер гексафторид урана суммарно исчисляется сотнями тысяч тонн.


Маршруты поставок материалов, в т.ч. гексафторида урана, в рамках соглашения ВОУ-НОУ. Источник.

Ввоз европейских хвостов ОГФУ
Итак, как мы уже видели, с 1990-х Россия как и СССР продолжила оказание международных услуг по обогащению природного урана, но при этом начала дообогащать собственные урановые хвосты для восполнения дефицита своего урана. Но с подписанием Соглашения ВОУ-НОУ появился и международный интерес к дообогащению хвостов. Для выполнения Соглашения, а так же для заработка на оказании услуг по дообогащению, в Россию с 1996 года начался ввоз иностранного ОГФУ.

Ниже представлен список контрактов, заключенных с 1995 года на поставки в Россию европейского ОГФУ (и не только) до 2014 года. Это таблица из ответа Минатома РФ от 29.09.2003 на запрос депутата госдумы Мирохина, выложенный Гринписом (ссылка на весь документ) :


Контракты на поставку европейского уранового сырья (источник)

Итак, мы видим, что французская Eurodif (это которые специализировались на обогащении по диффузионной технологии) и англо-германо-нидерландская URENCO поставили в Россию для переработки давальческое сырье в виде около 105 000 т. ОГФУ со средним обогащением 0,3%, при этом после обогащения в России остаются довольно богатые хвосты с содержанием не менее 0,2% и даже выше.

Обратно европейцам вернулись около 8200 т. обогащенного уранового продукта (ОУП) с 0,7% U-235 (эквивалентный природному), 1060 т. ОУП с обогащением 3,5% и около 450 т. ОУП с обогащением около 4,5%. По калькулятору URENCO можно прикинуть, что для получения таких ОУП и хвостов с 0,2% U235 надо как раз около 100 000 т ОГФУ с 0,3% U-235.

Таким образом, эти контракты не только принесли прибыль (ЕРР как и ОУП стоит денег и немалых), но и дали нам примерно половину сырья-разбавителя для выполнения соглашения ВОУ-НОУ.

Кстати, то же письмо Минатома содержит и информацию о прибылях и налоговых отчислениях предприятий по обогащению урана. С 1995-го по 2002 г прибыль составила 52,3 млрд р., а налоги 29,8 млрд р.

И в очередной раз в этом письме министр атомной энергетики Румянцев подчеркивает отношение к ОГФУ как к важному сырью (привет Гринпису, говорящему что это отходы). С 2003 года отношение не поменялось:


И несмотря на то, что соглашение ВОУ-НОУ не получило продолжения (по некоторым оценкам, Россия имеет еще около 800 т. ВОУ), контракт позволил укрепить атомную отрасль России и зарекомендовать Росатом как надежного поставщика. К настоящему времени Россия является крупнейшим зарубежным поставщиком обогащенного урана для США, обеспечивая до 30% их потребностей. При этом средняя цена за ЕРР по контрактам для США в 2018 - около $115, т.е., грубо, Росатом в США может получать до $400 млн. ежегодно.

Текущий контракт с Urenco
Итак, вернемся к текущему моменту и ситуации, обсуждаемой с октября 2019 года, и породившей в итоге эту серию публикаций. В Россию начали поставлять обедненный гексафторид урана с немецкого завода компании Urenco в Гронау. Росатом (как в прочем и Urenco) не раскрывает деталей соглашения - ни объемы, ни финансовые параметры, ни даже подробности того что буду делать с ОГФУ, ссылаясь на коммерческую тайну. Однако подробности договора мы знаем от немецкой стороны благодаря их развитым гражданским институтам - прессе, самостоятельному парламенту, открытому правительству и сильным общественным экологическим организациям.

Согласно протоколу заседания Бундестага от 16.10.19 (вот почему в октябре шумиха и поднялась), представитель немецкого министра окружающей среды на вопрос депутата от партии DIE LINKE подтвердил, что поставки ОГФУ в Россию идут в соответствии с договором от 2018 года между компанией Urenco (и филиалами) и экспортной дочерней компанией Росатома (Tradewill Ltd., дочка Техснабэкспорта). Согласно договору с 2019 по 2022 год в РФ планируется отправить 12 000 тонн ОГФУ: 6000 т до 2020 г из Гронау (к настоящему моменту все 6000 т. уже отправлены - прим. мое), и еще 6000 т с трех площадок Urenco (кроме Гронау имеются в виду филиалы Urenco в Нидерландах и Великобритании - прим. мое) до 2020 года. При этом отмечается, что по договору Urenco получит обратно обогащенный до природного эквивалента (т.е. до 0,711%) урановый продукт (от первой партии или от всех 12 тыс.т. - непонятно).

Таким образом, из ответа становится понятен смысл договора и интересы сторон. Urenco заказывает Росатому дообогащение своего ОГФУ, так же, как делало это в начале 2000-х. При этом дообогащение будет до природного урана, а значит в Германию вернется не 10% от ввезенного ОГФУ, как заявляет Гринпис (при этом постоянно говоря что идет ввоз отходов), а около 30%.

В целом это согласуется с заявлениями Росатома: "вопреки озвученным в публичном пространстве позициям, иностранный обедненный уран ввозится в Россию не "на захоронение", а на обогащение: полученный в результате продукт (обогащенный уран) поставляется на экспорт."

Экономика обогащения

Давайте попробуем оценить экономическую целесообразность такого договора. Поскольку стороны не раскрывают финансовых деталей контракта и цен, придется обратиться к рыночным данным, собираемым консалтинговой компанией Uranium Exchange Company (UxC), специализирующейся на анализе рынка урана и услуг по обращению с ним, в т.ч. обогащению. Стоимость обогащенного урана укрупненно складывается из цены природного урана (его добычи), стоимости перевода его в форму гексафторида и цены обогащения. Если мы дообогащаем хвосты, то цена складывается только из стоимости работы разделения, сами хвосты практически бесплатны.

У UxC есть онлайн-калькулятор, который в отличие от калькулятора Urenco которым мы пользовались выше, считает не только материальный баланс процесса обогащения, но и его цену, учитывает перечисленные мной выше факторы. Причем, по умолчанию он задает текущие спотовые биржевые цены составляющих. Но проблема в том, что по этим ценам торгуется небольшая часть урана, а основные объемы продаются в обход открытого рынка в рамках долгосрочных контрактов между участниками, параметры которых (как и в данном случае у Urenco и Росатома) закрыты коммерческой тайной. Но за неимением других, воспользуемся данными рынка от UxC. Сейчас цена фунта U3O8 (закис-окись урана) - $25/фунт ($55/кг), стоимость перевода в гексафторид $22,25/кгU в UF6 (при этом цена "готового" UF6 $87,6/кгU), цена ЕРР (SWU) - 47$. Рассчитаем стоимость получения природного эквивалента из хвостов с 0,3%, допустив что стоимость хвостов условно $1/кгU:


Расчет стоимости эквивалентного природному урана, дообогащенного из 0,3% ОГФУ на онлайн-калькуляторе UxC.

Как видим, цена получаемого продукта (EUP cost в виде ГФУ = $73,9) ниже, чем у природного ГФУ (UF6 cost = $87.6/кгU). При том, что мы не знаем реальной себестоимости ЕРР у Росатома (знаем лишь что она раньше была в разы ниже цены конкурентов, а к 2000-м составляла около $20), а она может быть и ниже среднерыночной, что может еще повысить экономическую привлекательность процесса. И мы не знаем конечный уровень обеднения, который может быть выбран и более оптимально, чем 0,1% (калькулятор советует 0,219% для минимизации затрат). Таким образом, несмотря на множество неизвестных, вполне возможно, что при текущей конъюнктуре рынка дообогащение ОГФУ может быть экономически оправдано и выгодно.

При этом из 6000 т. ОГФУ (столько уже ввезено из Германии в 2019 году) получится около 2000 т. эквивалентного природному урана и будет затрачено около 2,7 млн ЕРР (УЭХК этой партии меньше чем на год работы). Из 2000 т природного урана можно сделать до 200 т. обогащенного топливного урана на $200 млн., которым можно целый год питать до 10 гигаваттных энергоблоков АЭС, способных выработать около 80 ТВт*ч электроэнергии. Это больше половины того, что произвели угольные ТЭЦ Германии в 2019 году (со всеми соответствующими выбросами). Нормальные такие "отходы", как называет ОГФУ Гринпис, получаются.

И везут их сюда скорее всего потому, что у Urenco нет свободных и дешевых мощностей, поэтому тратить 2,7 млн ЕРР на дообогащение хвостов им экономически невыгодно. Им выгоднее тратить в три раза меньше мощностей, обогащая до 4,4% полученный обратно из России природный уран. Хотя, справедливости ради, и их желание попутно избавиться от хвостов тоже нельзя исключать. Это коммерческая структура, и если они не могут сделать из него еще что-то полезное, в отличие от нас, они это не делают. Это просто бизнес.

Но что же мы делаем с дважды обедненными отвалами ОГФУ, оставшимися после дообогащения? И почему не возвращаем их обратно? Что делают с ОГФУ в других странах и относится ли он где-то к категории радиоактивных отходов (спойлер - где-то таки да)? Об этом - в следующих частях.


324 просмотра  
0
Понедельник, 6 Январь 2020
 
00:14
Как человек, который в уходящем году умудрился опоздать даже на семинар по тайм-менеджменту, вполне могу себе позволить подвести итоги года в начале января) На самом деле в декабре просто не успел, также, как и сделать традиционное новогоднее фото (оно ниже). Вообще, тотальное ощущение нехватки времени – это был прямо лейтмотив этого года. Но, как пишет одна мудрая девушка-психолог, это нормально. Главное, что в целом год был хоть и сложный, но неплохой, что все родные и близкие рядом, живы и здоровы (и даже саркому у кошки Дуни смогли победить), и в году было много всего интересного.





На основной работе в НПП Эксорб, где мы, как мы сами шутим, «спасаем мир от радиации», а на самом деле разрабатываем технологии переработки жидких радиоактивных отходов, в этом году было несколько прорывных событий, к которым я имею непосредственное отношение. Но детали пока раскрывать не буду, надеюсь в этом году еще будут важные приятные поводы о них рассказать.

Год был богат на путешествия. Впервые побывал в западной Европе, увидел 4 моря (до пятого не доехать всего чуть-чуть), посетил Барселону, Полярные Зори, Зеленогорск, Актау, Москву, по два раза был в Сочи, Новосибирске и Санкт-Петербурге.

Побывал на действующих Кольской и Ленинградской АЭС, на первой в СССР АЭС с быстрым реактором БН-350 в Казахстане, на крупнейшем в мире заводе по обогащению урана УЭХК в Новоуральске, в Институте реакторных материалов в Заречном, в Институте ядерной физики в новосибирском Академгородке. О ЛАЭС и БН-350 еще планирую написать, фоточки лежат.

Побил личный рекорд по числу прочитанных лекций на ядерные темы (точно не считал, но больше десятка), провел в Екатеринбурге Открытую лабораторную и Химический диктант. В этом году впервые стал читать лекции за пределами области. Благодаря приглашениям Информационных центров по атомной энергии выступал на научных фестивалях «Кстати» в Калининграде и Новосибирске. А Редакция ЖЖ приглашала в офис Rambler Group с лекцией на тему Чернобыля (сериала и не только).

Впервые, наверно, дал за год больше интервью, чем взял. Правда поводы чаще были не самые приятные – то Чернобыль, то ОГФУ. Зато впервые взял интервью у единственного живущего россиянина - нобелевского лауреата по физике Алексея Новоселова и провел открытую встречу и публичное интервью с единственным екатеринбургским космонавтом Сергеем Прокопьевым. И вообще год был богат на приятные и интересные беседы с умными людьми.

Можно сказать, что в этом году получилось-таки возродить атомный блог - здесь в ЖЖ, и на Хабре. Написал несколько неплохих статей для СМИ. Впервые занял первое место в конкурсе "Энергичные люди" от Росэнергоатома для журналистов и блогеров, пишущих на атомные темы.

Но были и неудачи, и сожаления. А все из-за нехватки времени. Сорвалась поездка и выступление на Нефоруме блогеров в Мурманске, из-за загруженности на работе пришлось отказаться от поездок в Минск и Будапешт. Другое разочарование – килограммы непрочитанных книг, десятки непросмотренных фильмов. Самое сложное решение по отказу – от предложения одного крупного издательства написать научно-популярную книгу на атомную тему. Сам над этим уже задумывался, и от идеи не отказываюсь, но отложу ее на год-два. Вообще, если оглядываться, год был довольно тяжелым и изматывающим, налицо выгорание по многим фронтам, и с этим надо что-то делать, потому что все что пока делаю – не особо работает.

Так что думаю, что наступивший год будет во-многом переломным, непростым, полным перемен, но точно не скучным и интересным. Заделы сделаны серьезные, испытания ждут нешуточные, планов, идей и желаний как всегда много, главное правильно рассчитать силы) Чего и всем желаю.


635 просмотров  
+1
Вторник, 31 Декабрь 2019
 
02:57
Я тут думаю что это ко мне народ в друзья в Facebook повалил, а это Александр Иванов на канале "Химия-Просто" сегодня вышло видео про урановые хвосты со ссылками на меня. Спасибо, конечно, за это и за интересные видео о свойствах гексафторида урана с 9-й минуты. Вышло довольно хлестко и мне такая категоричность и однозначность утверждений в ролике хоть и понятна, но не очень близка. На мой взгляд все несколько сложнее. Хотя по сути во многом согласен, в т.ч. со многими ответами на вопросы в конце.




PS: Продолжение своих статей об ОГФУ до НГ выпустить не успеваю( Придется найти время в каникулы

721 просмотр  
0
Вторник, 24 Декабрь 2019
 
16:28
Уже почти два месяца Гринпис и экологи-активисты ведут кампанию по запрету ввоза в Россию обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Германии. Я уже высказывался об этой истории в самом ее начале: В Россию начали завозить радиоактивные отходы из Европы? Разбираемся. За прошедшее время пришлось несколько раз выступать в СМИ на эту тему (тут вот подборка этих записей), поучаствовать в публичном обсуждении в Новоуральске, а также в очной публичной дискуссии с одним из главных оппонентов ввоза. А на прошлой неделе я побывал в пресс-туре и на самом комбинате УЭХК в Новоуральске, куда и везут ОГФУ.


Газовые центрифуги на УЭХК - крупнейшем в мире комбинате по обогащению урана

Так что за это время я постарался не только глубже вникнуть в матчасть вопроса, а она огромна и интересна, и я изучил далеко не все, так постараюсь дополнять материалы по мере углубления, но и успел погрузиться в общественный контекст проблемы. Давайте попробуем разобраться в этом всем по порядку и начнем с исторического обзора технологий обогащения урана.



Вместо введения
Для начала пару слов о ядерной физике. Как известно, уран используется в качестве топлива для атомных станций и начинки для ядерного оружия. Природный уран состоит из нескольких изотопов. Изотопы - это атомы одного химического элемента, отличающиеся массой ядра. Природный уран состоит на 0,711% из изотопа U-235, а на 99,28% из U-238, ну и на 0,01 % из U-234, но о нем сильно позже . Химически они совершенно одинаковы, но ядерные свойства у них разные. Для использования в большинстве атомных реакторов АЭС необходимо увеличить долю урана-235 до 4-5%, а для ядерного оружия и до 90%.

Увеличение в уране доли изотопа уран-235 называют обогащением. Процесс этот не стоит путать с обогащением руды, поскольку тут речь идет не о выделении какого-то химического элемента из пустой породы, например, урана из руды, где его обычно около 1%, а о разделении атомов одного и того же химического элемента. Поэтому этот процесс еще называют процессом разделения изотопов. Понятно, что задачка эта будет посложнее, ведь химические методы тут не работают. Нужно придумать что-то, что учитывает лишь разницу масс ядер, которая для изотопов урана 235 и 238 составляет всего около 1,5%. Непростая задачка.

Зачем нужен гексафторид урана
Существуют разные методы разделения изотопов, но два наиболее производительных и получивших исторически большее распространение (диффузионный и центрифужный), предполагают использование в качестве рабочей среды газа. А единственное легко летучее химическое соединение урана - это его соединение с фтором - гексафторид урана (ГФУ, UF6). При атмосферном давлении и до 56 C это твердое вещество, но при нагревании он переходит из твердого состояния в газ минуя жидкость. К тому же фтор имеет лишь один стабильный изотоп, поэтому отличие молекул UF6 по массе определяется исключительно изотопом урана. При этом его тройная точка (где он в твердом, жидком и газообразном виде одновременно) имеет не очень высокую температуру и давление, т.е. переводить его в разные фазовые состояния не очень сложно, а для промышленного применения это важно.


Фазовая диаграмма гексафторида урана (ГФУ, или UF6). Фото автора, снято на УЭХК.

Чтобы понять место гексафторида урана в атомной энергетике и ядерно-топливном цикле, давайте посмотрим на схему ниже. Она большая, но не пугайтесь. Нам надо отметить лишь 4 пункта в левом верхнем углу и два крайних, на которых гексафторид появляется и исчезает. На самом деле он исчезает еще и в самом левом-верхнем квадрате, при хранении, но об этом позже. При этом надо понимать что сам уран никуда не исчезает, просто переводится из одних химических соединений в другие (из оксидов в фтроиды и обратно). Небольшая часть урана как элемента исчезает лишь в ядерном реакторе после деления и других ядерных реакций.


Схема топливного цикла. Гексафторид урана появляется только для обогащения урана. До и после этой стадии уран присутствует в других химических формах. Источник.

Прежде чем из урана сделают топливо для АЭС, его надо добыть (из шахты, почвы или, как может быть в будущем, из морской воды), затем перевести в форму оксидов, затем отправить на специальные конверсионные комбинаты (например, в Северске или Ангарске), где его уже переведут в форму гексафторида (ГФУ) природного урана. Затем этот ГФУ отправляют на обогатительные комбинаты (в России их четыре - самый крупный в Новоуральске, и 3 в Сибири - в Северске, Ангарске и Зеленогорске), где образуется два продукта - обогащенный гексафторид урана, который направляют на заводы по изготовлению топлива (в Новосибирске и Электростали, или сразу в форме ГФУ за границу зарубежным заказчикам), и обедненный гексафторид урана, который направляют на хранилища при обогатительных комбинатах. Так что гексафторид урана - это тот уран, который еще не был в реакторе. Хотя есть и такие варианты, но встречаются они гораздо реже.

Немного истории технологий обогащения урана
Исторически такая масштабная задачка как промышленное обогащение урана впервые встала перед создателями атомного оружия. Альтернативой была наработка плутония, и ее даже быстрее освоили (о том на чем его нарабатывали я писал ранее). Тогда вопрос надо было решить быстро и любой ценой. Экспериментировали и в США и в СССР с разными методами - и с газовой диффузией, и с электромагнитными методами и с центрифугами. Причем, их комбинировали.

Уран для первой атомной бомбы, сброшенной на Японию, американцы наработали на электромагнитной установке Y-12, где используется принцип различия траекторий ионов разной массы, движущихся в магнитном поле. В СССР аналогичный метод внедряли на установке СУ-20 в городе Лесной (Тогда город Свердловск-45, тоже в Свердловской области). Но этот метод позволял работать лишь с небольшими объемами материала и доводить обогащение с 75% до необходимых 90-94%. А перед этим обогащение проводили на диффузионных машинах. Они были более производительным и пригодным для промышленного обогащения больших объемов урана.


Атомная бомба "Малыш", сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 года, имела в качестве "взрывчатки" 64 кг урана, обогащенного электромагнитным методом и методом газовой диффузии. СССР свою первую урановую бомбу взорвал в 1951, через два года после плутониевой. Источник

Основа диффузионного метода заключается в различии средних скоростей тяжелых и легких молекул при прохождении (диффузии) сквозь пористые тела - мембраны. Это означает, что лёгкие молекулы проходят через поры легче и быстрее, поэтому после мембраны газ получается более обогащенным легкими атомами.


Макет первой газодиффузионной машины в СССР ОК-150, с которой и начался Уральский электрохимический комбинат - УЭХК, но тогда просто завод 813 в закрытом городе Свердловск-44, ныне Новоуральск. Фото из музея УЭХК. Справа компрессор, а вот вертикальный цилиндр слева - как раз блок с сетчатым фильтром, через который и диффундирует гексафторид урана

В разделении изотопов важно понимать пару вещей. Во-первых, каждая отдельная установка проводит обогащение на очень незначительную величину. В газе на выходе лишь немного больше молекул с U-235 по сравнению с тем, что было на входе (на десятые доли процента). Поэтому приходится объединять сотни и тысячи машины в так называемые каскады, через которые газ проходит, постепенно обогащаясь до нужной величины. Первый газодиффузионный завод Д-1 в СССР (№813, будущий УЭХК) имел в 1948 году в своем составе 3000 машин ОК-150.


Каскады диффузионных машин на УЭХК. Фото стендов музея УЭХК.

Во-вторых, это очень энергозатратное удовольствие. И количество машин, и их мощные компрессоры, необходимые для прокачивания газа через фильтры, требовали огромного количества электроэнергии. Комбинат рос, к заводу Д-1 добавлялись заводы Д-2, Д-3 и Д-4. К 1953 году на УЭХК работало около 15 тыс. диффузионных машин, а потребляемая мощность составляла 250 МВт. К 1958-му, с пуском Д-5, потребление выросло до 800 МВт мощности или около 7
млрд кВтч/год. В 1950-е СССР добавил к Уральскому комбинату еще три завода в по обогащению урана в Сибири: Ангарский электролизный химический комбинат (АЭХК, г. Ангарск, Иркутская область), Электрохимический завод (ЭХЗ, г. Зеленогорск, Красноярский край) и Сибирский химический комбинат (СХК, г. Северск, Томская область). К концу 1950-х до 3% всей электроэнергии СССР шло на обогащение урана. В то же время в США, до конца Холодной войны использовавших для атомной гонки и наработки топлива для АЭС (которых у них до сих пор больше чем у кого-либо) наиболее энергозатратную технологию диффузии, на обогащение уходилодо 7% всей электроэнергии.

Это, конечно, создавало проблемы (приходилось строить мощные электростанции, например крупные гидроэлектростанции в Сибири) и отчасти выдавало такие комбинаты. Существует интересная история о том, как в 1958 году по фотографии схемы электросетей Уральского региона, опубликованной в журнале Огонек, аналитики ЦРУ вычислили мощность и расположение комбината УЭХК.


То самое фото из журнала Огонек, по которому ЦРУ (кроме прочих источников) изучало атомную промышленность на Урале. Источник.

В США были построены три газодиффузионных завода - первый в Ок-Ридже (уже закрыт), затем в Портсмуте и в Падьюке. В Англии с 1956 г. заработал газодиффузионный завод в Кэйпенхерсте. Во Франции с 1964 года - в Пьерлатте, затем более производительный завод в Трикастене. С 1960 года, при помощи СССР, работал газодиффузионный завод в Китае, вблизи Ханьчжоу.

Газовые центрифуги
Машины первых поколений сменялись более современными агрегатами, но к тому моменту как в Европе запускались первые газодиффузионные заводы, в СССР уже начинался переход к принципиально иной технологии обогащения, ставшей на текущий момент основной - технологии газовых центрифуг.

Что же из себя представляет центрифуга и как она работает? Принцип простой - газ очень быстро раскручивается в центрифуге, и за счет центробежного ускорения более тяжелые молекулы будут скапливаться у периферии, а ближе к центру будет больше легких. В теории все просто. А на практике нужны огромные скорости, новые прочнейшие материалы, электродвигатели, подшипники, хитрые системы снижения трения, подвода и отвода газа, не нарушающие работу центрифуги... Короче, с самого начала атомных проектов эту идею рассматривали и у нас и в США, но на практике реализовать ее оказалось куда сложнее, чем построить атомный реактор. Поэтому в США ее отбросили, тем более что неплохо со своей задачей справлялись и диффузионные машины. А в СССР на диффузии не остановились и довели до ума немецкие идеи.

Да, именно немецкие. Это направление развивалось в СССР после войны благодаря немецким военнопленным инженерам Циппе и Штеебеку. Они работали в Лаборатории «А» в Сухуми (будущий Сухумский физико-технический институт), а затем конструкторском бюро на Кировском заводе в Ленинграде. Но идеи активно перенимали и дорабатывали (например систему отбора газа) наши специалисты, в первую очередь Виктор Сергеев. В итоге в середине 1950-х немцы вернулись в Германию (Штеебек в ГДР, Циппе в ФРГ, где затем запатентовал "русскую центрифугу"), а Сергеев довел до работоспособной конструкции и серийного запуска первые русские центрифуги в СССР. Немцы вернулись на родину, а после этого в 1957 году на УЭХК запустили сначала опытный участок, а в 1962 - первый в мире завод по обогащению урана на основе газовых центрифуг. Подробнее об истории центрифуг можно почитать тут. Ну или тут.


Устройство центрифуги. Слева схема из статьи Популярной механики. Справа - разрез центрифуги из музея УЭХК.



Вот они, каскады газовых центрифуг 6-го поколения на УЭХК в цехе 53. Каждая высотой не более метра, вращается со скоростью более 1500 об в секунду и работает так до 30 лет... Компактные размеры по сравнению с диффузионными машинами позволяют собирать их в целые секции и размещать даже в несколько ярусов в высоту. Цветные трубы - это подвод и отвод гексафторида. Желтая - исходный продукт, красная - обедненный, синяя - обогащенный.



Оптимально соединить центрифуги, как впрочем и диффузионные машины, это отдельная наука. Теория каскадов называется. В свое время над ней величайшие умы трудились, включая Нобелевских лауреатов Ричарда Фейнмана и Поля Дирака в США, Кикоина, Соболева и других в СССР.



Сотни тысяч центрифуг, собранных в многоярусные секции на протяжении почти 2 километров - это только один цех комбината №53...



А это я с коллегой Алисой Мучник на фоне каскадов. Заметьте, никаких средств защиты у нас нет, не смотря на то, что в центрифугах тот самый ядовитый гексафторид в самой подвижной газообразной форме. Просто, во-первых, конструкция центрифуги рассчитана, что даже в случае поломки и разрушения от огромной скорости ее ротора, прочный внешний корпус уцелеет. А во-вторых, в случае разгерметизации корпуса выброса ГФУ наружу не будет, а будет наоборот подсос внутрь, т.к. ротор вращается в вакууме. Фото Доната Сорокина.



Тем не менее, для контроля правильности работы этого огромного количества центрифуг на каждой установлен датчик съема параметров (оборотов в первую очередь) - черный с белым проводом на фото.

Зачем же было переходить на центрифуги? Все просто - энергопотребление центрифуги почти в 50 раз меньше, чем у диффузионной машины. И это у первых поколений. А их в СССР/России за 60 лет сменилось уже 9, и каждое новое поколение центрифуг становилось еще производительнее, экономичнее, надежнее.



Поколения газовых центрифуг и их параметры. Источник.

С 1992 года Россия закрыла последние мощности диффузионного обогащения, полностью перейдя на центрифуги. Хотя небольшая секция диффузионных машин на УЭХК осталась и работает до сих пор как фильтр для отсеивания примесей входящего продукта. Производительность центрифуг 9 поколения в 14 раз выше, чем у первого поколения, а себестоимость работы разделения в 10 раз меньше. УЭХК стал крупнейшим в мире заводом по разделению изотопов урана (20% мировых мощностей).

В принципе, лучше один раз увидеть, чем много раз прочитать. Поэтому рекомендую посмотреть видеосюжет о российских газовых центрифугах, где это наглядно показано:

https://www.youtube.com/watch?v=f7-xddfcjJs
Отмечу, что производительность устройств для обогащения измеряется в ЕРР (единицы работы разделения). Это довольно непросто вычисляемая величина, но она важна для понимания объемов рынка и производительности. Например, мощность одной отечественной центрифуги составляла около 0,4 ЕРР в год для первых поколений, и выросла до 4-8 ЕРР в год для современных устройств. А общая мощность УЭХК - более 10 млн ЕРР в год (почти 20% всех мировых мощностей обогащения).

Кстати, а сколько же энергии потребляет крупнейший в мире разделительный завод в Новоуральске? И стоит ли вообще овчинка выделки? Ответ можно найти в их годовом экологическом отчете - около 1 млрд кВт*ч в год. Т.е. средняя потребляемая мощность около 115 МВт. Кажется что это очень много, тем более что это уже с использованием наименее энергозатратных центрифуг (страшно представить потребление диффузионного завода такой же мощности). Однако надо понимать, что это крупнейший в мире подобный завод. И обогащение - это самая энергозатратная часть топливного цикла (та часть, которая отвечает за выбросы CO2 "атомного" электричества). Приняв, грубо, что он дает до 20% топлива для АЭС мира (хотя реально наверно меньше), которые вырабатывают в год 2562 ТВт*ч электроэнергии (т.е. 2 562 000 млрд кВт*ч), получаем, что ядерное топливо дает в миллионы раз больше энергии, чем надо для получения топлива. Такая вот концентрация энергии в атоме.

Немного личного
У нас на Урале расположены не только 5 из 10 закрытых "атомных" городов, в которых расположены ключевые комбинаты ядерно-топливного цикла, включая крупнейший в мире комбинат по обогащению урана - УЭХК. На Физтехе УПИ в Екатеринбурге еще и готовят специалистов-атомщиков, в т.ч. для работ по обогащению урана. Этим занимаются на кафедре технической физики (тогда молекулярной физики), которую я оканчивал. Я, правда, учился на другой специальности, и изучал ядерные реакторы. А вот моя будущая жена, и нынешний директор УЭХК Андрей Белоусов (правда на 30 лет раньше нас), учились как раз разделению изотопов. Был и у меня для ознакомления один спецкурс по теории каскадов - форма допуска, сброшюрованные тетради с конспектами, которыми можно пользоваться только в закрытой части факультета... Секретность и коммерческая тайна, как она есть. И ведь что интересно, когда студенты физтеха в начале 2000-х слушали про диффузионные машины исключительно как про часть истории, за границей на них еще вовсю обогащали уран...

А что на западе?
После "отбывания срока" в СССР в 1956 году инженер Гернот Циппе вернулся на запад, в ФРГ, где решил продолжить работы по центрифугам. Его пригласили в США, где до того так и не смогли решить ряд технических проблем устройств, а Циппе помог воссоздать наработки, сделанные в СССР. Однако американцы пошли немного другим путем. Они пытались создать более крупные и мощные единичные экземпляры центрифуг, в то время когда у нас было много более простых и надежных, пусть и менее производительных. Дело в том, что производительность центрифуги зависит от отношения ее высоты к диаметру. Русская центрифуга около 1 м в высоту и до 20 см в диаметре, американцы пытались сделать гигантов до 12 м высотой и 0,6 м в диаметре, пусть и в сотни раз производительнее российских. Однако все попытки создания американских центрифуг оборачивались провалом (модели SET I, II и II в 1985, в 2009 году) не смотря на многомиллиардные вложения, проект был свернут. До закрытия по экономическим причинам в 2013 единственный американский завод по обогащению урана в Падьюке мощностью до 5 млн ЕРР (половина УЭХК) работал по диффузионной технологии, потребляя в пике до 3000 МВт электроэнергии...


12 метровые американские центрифуги. Источник

Зато в Европе все шло гораздо лучше. Циппе вернулся туда из США, а в 1970-м была создана компания URENCO, которая собралась заниматься обогащением урана на коммерческой основе для мирных целей (т.е. в основном для топлива АЭС, а не для оружия) по центрифужной технологии на основе патента Циппе. Эти центрифуги тоже крупнее российских, но меньше американских - около 3,65 м в высоту и производительностью 40-80 ЕРР. В 1977 году URENCO открывает заводы в Нидерландах (г. Алмело) и Великобритании (г. Капенхерст), в 1985 в Германии (тот самый завод в Гронау, откуда сейчас везут ОГФУ и вокруг которого так много шума), а в 2010 открыла единственный ныне работающий обогатительный завод на территории в США, в Нью Мексико.


Завод URENCO в Гронау, Германия. Справа видна площадка с хранилищем ГФУ (и сырьем и ОГФУ). Источник.

В итоге на текущий момент URENCO - вторая после Росатома (точнее его дочерней топливной компании ТВЭЛ и экспортного Техснабэкспорта, он же TENEX) компания по мощности обогатительных заводов в мире. Обогащением также занимается Франция (завод Georges Besse, по технологии URENCO), Китай (на основе наших центрифуг) и несколько других стран, но их вклад существенно меньше:


Мировые мощности по разделению изотопов урана в тысячах ЕРР - по странам и заводам. Взято отсюда, на основе данных WNA.

Но о том когда и как мы с европейцами поделили мировой рынок обогащения, зачем ввозим их обедненный гексафторид урана к нам, как его используют в мире и у нас и является ли он отходом - в следующей части.

Надеюсь успеть написать ее и третью часть (про безопасность и протесты) до нового года.



893 просмотра  
0
Пятница, 20 Декабрь 2019
 
17:14
Пока из-за работы и домашних дел не успеваю подробнее написать по теме ввоза обедненного гексафторида урана в Новоуральск. Собрав кучу материала, поговорив со специалистами и общественностью, побывав наконец в пресс-туре на УЭХК, я в итоге планирую написать большой материал из трех частей: о технологиях обогащения урана с обзором истории и того как это организовано на УЭХК (с фото); о международном рынке обогащения и того зачем это все сюда вообще ввозят; и собственно об экологических рисках и опасности обращения с гексафторидом урана. Часть уже написал, но видимо все добью лишь на следующей неделе, если вообще добью. А пока решил собрать тут ссылки на те публичные выступления и разговоры в СМИ, которые у меня были за это время по теме.

Самое эпичное - это была дискуссия с одним из главных противников ввоза ОГФУ Андреем Ожаровским, приехавшим из Москвы с лекцией в офисе Открытой России 6 декабря. Организаторы сделали 20-минутный ролик - выжимку с трехчасовой встречи:




17 декабря пригласили поговорить на эту тему на радио Комсомольская правда, где оппонентом был не кто-нибудь, а широко известный на Урале Антон Баков. В записи был директор УЭХК и представители Гринпис. Аудиозапись эфира по ссылке.


11 декабря (уже после пресс-тура на УЭХК) дал интервью ЕТВ, где были в записи директор УЭХК и Андрей Ожаровский:


11-го же утром полчаса в своей рубрике на радио Серебряный Дождь Екатеринбург посвятил этой теме:


9-го декабря был в эфире радио Эхо Москвы Екатеринбург:


6 декабря был на встрече с общественностью в Новоуральске, организованной Общественным советом Росатома. Небольшая нарезка интересных выступлений, я там с 8 минуты:


Ну и одно из первых интервью, 29 октября, тоже для ЕТВ:


962 просмотра  
0
Пятница, 6 Декабрь 2019
 
15:54
Продолжая тему ОГФУ. С сожалением наблюдаю, как к ней подключаются, идя на поводу у Гринписа, политические и оппозиционные организации. Включая близкие мне штабы Навального, в т.ч. екатеринбургский и питерский. Я понимаю, что тема легко укладывается в логику "Власти делают нам плохо" и прочее, но блин, может все-таки попробовать выслушать аргументы другой стороны кроме Гринписа и помимо хайпа включить голову?

Я уже коротко высказывался на тему пытаюсь разобраться в ней глубже (там много аспектов, в которых я не специалист). На следующей неделе поеду в пресс-тур на УЭХК (куда ОГФУ и везут), вчера был на встрече с общественностью в Новоуральске, где так же узнал много нового от специалистов, директора УЭХК и своих коллег-радиоэкологов, да и сам выступил, призвав Росатом больше и понятнее общаться с людьми, в т.ч. в Екатеринбурге, а не закрываться в информационной блокаде, как это часто бывает.

Сегодня екатеринбургский офис Открытой России пригласил меня поучаствовать в обсуждении этого вопроса (в 18:30 на Добролюбова 16, оф 322). Формат правда специфический, это будет лекция приехавшего в Екб Андрея Ожаровского - одного из главных критиков ввоза ОГФУ, а меня позвали организаторы, желающие услышать другую точку зрения (за что им респект). И я готов ее высказать, подискутировать и попытаться ответить на вопросы. Более того, думаю что придется в ближайшем будущем все же подготовить и свою лекцию на тему.

Потому что мне в этой истории обидно за две категории идейно близких людей - атомщиков, которых обвиняют в черти-чем почем зря, и активных и неравнодушных граждан, идущих на поводу у громких заголовков.

513 просмотра  
+3
Четверг, 28 Ноябрь 2019
 
00:12
Продолжу редкую но любимую в этом бложике рубрику литобзоров. В отпуске прочел чудесный роман Артура Хейли «Аэропорт». Этот бестселлер 1968 года наверняка многим давно известен, как и автор, но я добрался до них только сейчас. И я в полнейшем восторге!



Вообще, я обожаю авиацию и самолеты. Как летать, так и смотреть, снимать и каким-либо прочим образом соприкасаться. Не случайно даже делал два выпуска на радио об авиации и авиационных технологиях, раньше часто бывал на споттингах, ну и каждый раз дома задираю голову вверх при пролете самолетов, а живу я за городом, и они заходят на посадку прямо надо мной. Но книгу на эту тему читал впервые, если только не считать книг астронавтов, многие из которые начинали карьеру в авиации. Вообще, это же своего рода научпоп, точнее более любимый мной инженерпоп – с подробным погружением во внутреннюю кухню работы аэропортовых служб, диспетчеров, авиакомпаний, ремонтных бригад, пилотов и экипажей.

Конечно, эти детали в книге, если вообще правдивы, в большинстве своем полностью устарели - взять хоть совершенно немыслимую по сегодняшним меркам посадку в самолеты и досмотр, или «ручной» труд диспетчеров. Но это не делает ее менее интересной. Ведь она описывает куда более драматичный и полный интересных перспектив период авиации, чем сейчас, хотя наверняка это можно оспорить – переломный момент в 60-х, связанный с массовым переходом к реактивной авиации и бурным ростом авиаперевозок, в т.ч. трансатлантических, на которых авиация лишь недавно обошла морские суда, ожиданием массового ввода в строй первых широкофюзеляжных лайнеров типа Боинга-747 и всех тех проблем, которые с этим связаны – как технологических, так и общественных, политических, и даже градостроительных.

Ну и лихо закрученный сюжет с огромным количеством колоритных персонажей, позволяющих погрузиться в разные области авиационной темы - от пилотов до страховых агентов, но при этом связанных друг с другом как любовными, так и прочими семейными узами с кучей скелетов в шкафах и тараканов в головах. В итоге финал с описанием терпящего бедствие авиалайнера я читал как раз в самолете по пути домой и совершенно не мог оторваться. Не удивительно, что книгу экранизировали в 1970-м. Фильм собрал огромную кассу, получил 10 номинаций на «Оскар» и несколько сиквелов.

Короче, всем любителям авиации – однозначный мастрид. Хотя они наверняка уже давно это прочитали, а может даже и раскритиковали. Ну а если среди моих френдов есть такие, или те, кто знает и может посоветовать что-то подобное, но о современной авиации – не сдерживайте себя, делитесь)

510 просмотров  
+5
Пятница, 15 Ноябрь 2019
 
08:00
Я уже рассказывал о том, как занимаются ядерным наследием, т.е. накопленными ядерными проблемами прошлого века в виде, например, атомных подлодок, озер с радиоактивными отходами, промышленных реакторов. Но самой опасной с радиационной точки зрения штукой и в мирной и в военной атомных программах является отработанное ядерное топливо – то, что выгружают из реакторов. И при его переработке образуются самые высокоактивные РАО. Об их захоронении этот пост.


Схема пункта захоронения высокоактивных РАО в Красноярском крае. Источник.

Источники и виды РАО
Помимо основной массы непрореагировавшего урана, на каждую тонну ОЯТ приходится до 10 кг плутония и до 20-30 кг осколков деления – новых радиоактивных элементов, образовавшихся в результате деления ядерного топлива. Этот ядерный компот не только чрезвычайно химически токсичен, но и является настолько мощным источником излучения, что может убить человека буквально за минуты. При этом само ОЯТ в нашей стране, как и в некоторых других, не считается отходом (хотя это не везде так), поскольку в России принята стратегия постепенного перехода на замкнутый ядерный топливный цикл с переработкой ОЯТ и выделением из него урана и плутония для последующего вторичного использования.

Однако при переработке ОЯТ образуются самые высокоактивные отходы, которые содержат как продукты деления, так и долгоживущие трансурановые элементы. Всего РАО по российской классификации делятся на несколько классов:


Классификация РАО. Источник

Так вот, при переработке ОЯТ образуются самые опасные из них - 1-го (высокоактивные отходы с высоким тепловыделением) и 2-го класса (высоко- и среднеактивные отходы с низким тепловыделением). Переработка каждой тонны ОЯТ дает десятки кубометров высокоактивных жидких отходов. Перерабатывают их пока только на ПО "Маяк" путем остекловываюния. Сейчас на временном хранении там накопилось около 7000 м3 таких остеклованных отходов в которых заключено более 700 млн Ки активности. Про остекловывание ВАО на Маяке можно посмотреть вот этот репортаж:



По действующему законодательству все РАО должны отправляться на окончательное захоронение. Созданием таких пунктов захоронения РАО (ПЗРО) с 2011 года занимается специальная организация - Национальный оператор по обращению с РАО. Уже введен в строй первый пункт ПЗРО в Новоуральске, строятся еще несколько пунктов вблизи мест образования и временного хранения РАО (В Озерске, Северске и др). Но все эти ПЗРО рассчитаны на РАО 3 и 4 классов – средне и низкоактивные отходы. Для них достаточно создать приповерхностные хранилища, в которых радионуклиды распадутся естественным образом за 400-500 лет.

В поисках надежного места
А как быть с отходами 1 и 2 классов, которые будут распадаться еще тысячи и миллионы лет? Для них нужно построить такое хранилище, которое позволит локализовать отходы в одном месте в течение такого длительного срока. Но у людей попросту нет опыта строительства чего-либо, рассчитанного на такой срок службы. Даже египетским пирамидам всего несколько тысяч лет.

Поэтому в мире принят подход по поиску чего-то надежного, что создано гораздо лучшим строителем и изобретателем – самой природой. Речь о подземных геологических породах, сохраняющихся миллионы лет. Интересно, что природа уже дала людям позсказки, что такой способ захоронения РАО в принципе реализуем. Около 2 млрд лет назад «работал» известный ядерный реактор в урановом месторождении Окло в Габоне, в Африке. Естественная цепная реакция привела к образованию того же типа радиоактивных отходов, как и в искусственных ядерных реакторах. Исследования показали, что большинство продуктов деления, а так же плутоний, переместились не более чем на 1,8 м от того места, где они сформировались 2 млрд лет назад.

Но прежде чем организовать такого рода искусственное хранилище, надо изучить предполагаемые места их размещения и убедиться, что они для этого подходят. Для этого сначала на месте будущего глубинного ПЗРО (ПГЗРО), или независимо от него, строят подземную исследовательскую лабораторию (ПИЛ). Подобных лабораторий в мире существует около трех десятков, а некоторые уже функционируют как пункты глубинного геологического захоронения, например, опытная установка по изоляции трансурановых РАО WIPP в США (соляных формации на глубине 650 м) и пункт захоронения короткоживущих НАО и САО в Венгрии, сооруженный на глубине 250 м в гранитных породах.


Схема подземного хранилища ОЯТ Онкало в Финляндии - одного из самых первых в своем роде. Подробнее о нем можно почитать в посте у tnenergy.

В России сейчас пока ПГЗРО для опасных отходов, но работы по его созданию ведутся давно. И сейчас уже начато строительство подземной лаборатории. Место для нее начали выбирали еще с начала 1990-х. Как и с другими видами РАО, подходящие места для пунктов финальной изоляции подыскивались вблизи объектов образования отходов для сокращения транспортных операций. Поскольку отходы 1-го и 2-го класса образовывались в основном при переработке ОЯТ, т.е. на комбинатах «ПО «Маяк», ФГУП «ГХК», и АО «СХК» (там, где работали промышленные реакторы), то рассматривались площадки рядом с ними. Подходящее место нашлось возле Горно-химического комбината в Нижнеканском массиве (НКМ) скальных пород, в 6 км от города Железногорска и в 4,5 км от реки Енисей. Немаловажным оказался и сам факт длительной эксплуатации подземного Горно-химического комбината. Но еще важнее то, что именно на ГХК уже создано хранилище ОЯТ ВВЭР-1000, а в будущем тут планируют построить масштабный завод РТ-2 по переработке этого ОЯТ, так что в будущем ПГЗРО будет как раз вблизи места образования высокоактивных РАО.


Площадка для подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве.

В 2008-2011 для обоснования строительства ПИЛ пробурили геологоразведочные скважины глубиной до 700 метров. Возможность размещения пункта, прежде всего, зависит от геологических условий. Среда должна быть малопроницаемой – это может быть глина, соль, непористые скальные породы. В Финляндии и Швеции, например, подобные ПЗРО разместили в скальных породах, во Франции – в глинах. В НМК геологическая среда - горная порода гнейс, возрастом более 2,5 млрд лет в виде цельного массива размером полтора на полтора километра.

Подземная исследовательская лаборатория
Подземная исследовательская лаборатория будет представлять из себя сеть подземных сооружений на глубине 450-550 метров и будет включать в себя:
- три вертикальных ствола (технологический для спуска РАО, а на этапе стройки — для подъема породы, вспомогательный – для спуска работников, третий — вентиляционный.), два из которых будут иметь диаметр 6 и 6,5 метров;
- горизонтальные выработки, оконтуривающие площадь будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО для захоронения РАО на горизонте 450 м;
- исследовательские выработки НКМ-лаборатории на горизонтах глубиной 450 и 525 метров;
- дополнительно на горизонте 450 метров создается поперечная выработка для исследований массива горных пород внутри площади будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО.


Схема ПИЛ

РАО 1-го класса планируется захоранивать в вертикальных скважинах глубиной 75 метров, в толстостенных пеналах, с мощным бентонитовым барьером. РАО 2-го класса – в штабелях контейнеров в горизонтальных подземных выработках. Однако загрузка РАО начнется не раньше, чем через 10 лет.

До этого надо построить ПИЛ и провести в ней поэтапные исследования по 150 направлениям – это и дополнительные исследования пригодности горных пород для безопасного глубинного захоронения долгоживущих РАО, исследование свойств системы инженерных барьеров, созданных человеком, отработка транспортно-технологических схем строительства и эксплуатации объекта. Часть работ будет идти параллельно со строительство ПИЛ. Курировать проведение исследований будет Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН.


Вид на стройплощадку ПИЛ в 2019 году. Источник.

Строительные работы начались на объекте в 2018 году. Сейчас они ведутся на поверхности, идет выравнивание площадки, строительство наземных объектов, ведётся подготовка к горнопроходческим работам. Буровые работы начнутся в следующем году, после завершится строительство энергетического комплекса мощностью 40 МВт. На каждый ствол при проходке потребуется около 4 МВт, так что мощности будут с запасом. С началом бурения начнутся и исследования.

Помимо ПИЛ создается наземный Демонстрационно-исследовательский центр (ДИЦ). В нем будут тренироваться работать с оборудованием по обращению с РАО, с его упаковками и транспортными контейнерами, с системами контроля, а также работать с общественностью и экспертами. Т.е. это будет своего рода наземный офис ПИЛ.

Завершить создание ПИЛ планируют в 2026 году. Затем еще в течение минимум 5 лет буду идти исследования, однако планы могут сдвинуться, т.к. объект уникальный и заранее запланировать все нельзя, а ответственность огромная. Во Франции, например, исследования на подобном объекте ведутся уже более 16, а в Бельгии более 30 лет.

После проведения всех исследований, где-то в 2030-х, начнется поэтапное строительство собственно пункта захоронения, а затем и его эксплуатация. Конечно, лишь в случае, если исследования подтвердят, что место пригодно для захоронения РАО 1-го и 2-го классов. Если нет, то его можно будет перепрофилировать под хранение менее долгоживущих отходов.

За чей счет
Как и большинство программ по атомному наследию, работы по созданию ПИЛ и ПГЗРО ведутся в рамках федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016-2020 годы и на период до 2030 года» (ФЦП ЯРБ-2). Бюджет проекта по созданию ПИЛ составляет 24 млрд рублей. По федеральному закону "Об обращении с РАО..." от 2011 года отходы поделены на федеральную собственность (то что накоплено до 2011) и собственность производителей РАО. Собственники отходов в будущем будут сдавать их на захоронение на платной основе, при этом текущие тарифы составляют около 1,4 млн. рублей за 1 м3 РАО 1-го класса и около 600 тыс. р. за 1 м3 РАО 2-го класса.

Использованные источники и полезные ссылки по теме:
1. Интервью научного руководителя ФГУП «НО РАО» Виктора Красильникова
2. Статья «Уйти на глубину», журнал Атомный эксперт.
4. Технологии окончательной изоляции РАО: Европейский опыт и тенденции
5. Обзор зарубежных практик захоронения ОЯТ и РАО
6. Подземная исследовательская лаборатория. Доклад Беллоны, 2018.


286 просмотров  
+2
Среда, 13 Ноябрь 2019
 
00:38
Впервые на этом объекте я побывал более 10 лет назад в качестве младшего научного сотрудника Института промышленной экологии УрО РАН. Мало кто за пределами Урала знает, но вот уже более 60 лет в 200 км от Екатеринбурга хранятся тысячи тонн радиоактивного монацита - запасов СССР, собранных для запуска ториевой составляющей атомного проекта. Долгое время скрытый завесой секретности, этот объект породил огромное количество слухов и мифов. За последние 25 лет у него менялись собственники, обсуждались различные варианты использования монацита, вокруг кипели нешуточные общественные страсти. И вот теперь, похоже, база хранения монацита вступает в финальный этап своего существования. 6 ноября прошли общественные слушания по проекту, предусматривающему вывоз монацита на экспорт в Китай. Эта статья посвящена непростой истории, мифах и реальной опасности предприятия, а также его ближайшему будущему. Она написана мной для e1 (ссылка). Под катом привожу ее в авторском, чуть более детальном виде.




Торий и атомный проект СССР

В 1945 году мир вступил в новую, атомную эру. Создание и первое применение атомного орудия привело к началу атомной гонки, продолжающейся до сих пор. В то время создание оружия на новых физических принципах требовало привлечения невероятных финансовых, организационных и человеческих ресурсов. Величайшие ученые трудились над созданием новых областей знаний, отраслей промышленности, и над решением многих задач, открывающим путь к освоению атомной энергии в военных, а затем и в мирных целях. Одним из вопросов, на который пытались найти ответ – это какие материалы можно использовать в качестве ядерного топлива и начинки. Одним из вариантов, который нашел наибольшее распространение в атомной энергетике, стал уран. Для его применения его нужно обогатить по одному из изотопов (235-му), и этим занимаются на комбинате УЭХК в Новоуральске. Другим материалом, нашедшем применение в атомном оружии, стал плутоний. Это искусственный элемент, который получают из урана, облучая последний в специальных ядерных реакторах. Этим занимались, например, на комбинате ПО Маяк в соседней Челябинской области. Но был и третий вариант – торий. Это природный элемент, из которого так же в реакторах можно получать удобный для атомного оружия изотоп урана – 233-й. Научно-исследовательские работы по использованию тория проводились чуть меньше 10 лет, но к 1953 году руководитель советского атомного проекта Курчатов подвел итоги этого направления, отметив его нецелесообразность по сравнению с уран-плутониевым топливным циклом.

База хранения под Красноуфимском
Тем не менее, добыча ториевого сырья в виде монацита была налажена в СССР еще с 1930-х годов, до начала атомного проекта, на фоне общего интереса к радиоактивным материалам. Добывали его как минимум в двух местах - в Сибири, на Таракском месторождении под Канском, и в Режевском районе Свердловской области, в поселке Озерный. Монацит намывали из речного песка, обогащали, при этом образовывались большие отвалы обедненного песка, все еще содержавшего торий. Их запасы в последующем стали источником проблем, так как местной население в поселке Озерный и на станции Костоусово бесконтрольно использовало этот мелкий песок как строительный материал. В результате в начале 90-х в этих населенных пунктах пришлось проводить дезактивационные работы силами производственного объединения «Торон», ранее работавшем в зоне чернобыльской аварии. К счастью, жители получили пусть и повышенные, но не катастрофичные дозы. Но это уже отдельная история.

После прекращения работ по торию в атомном проекте, его стратегический запас было решено собрать в одном месте – под Красноуфимском. С 1941 года тут, вблизи станции Зюрзя, была построена база госрезерва под кодовым названием «почтовый ящик 118» для стратегических запасов продовольствия. На территории чуть более 20 га разместили 19 деревянных амбаров-сараев размерами 85*14 метров, в которых разместился запас зерна. Но в начале 1960 года на базу стал поступать новый груз под названием «концентрам ОМ». Регулярно, партиями по 200 тонн в виде деревянных 50-килограмовых ящиков с мешками, заполненными бурым песком – монацитом. За 4 года на базу было свезено около 82 тысяч тонн. К существующим амбарам, заполненным сверху донизу, добавили еще 4. В таком виде хранилище просуществовало до середины 90-х годов.

В 1994 году, по инициативе Эдуарда Росселя, баз хранения монацита была передана в собственность Свердловской области, и реорганизована в областное государственное учреждение «УралМонацит». Тогда такое приобретение казалось потенциально выгодным, так как монацит содержит не только торий, но и десятки тысяч тонн оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), цены на которые в 90-е были очень высокими. Идея получения этих элементов из монацита казалось коммерчески очень перспективной, но пока разрабатывали приемлемые технологии переработки, Китай успел завоевать мировой рынок РЗЭ. В итоге запас монацита остался мертвым грузом на собственности области.


Внутреннее состояние складов и штабелей с монацитом. Бетонный пол проломился, местами штабели завалились. Фото мое от 6 ноября этого года


Еще внутренние виды. Архивное фото из презентационных материалов слушаний 6 ноября.

Посмотреть на вид старых деревянных складов до возведения над ними новых металлических (это было где-то после 2008-го) можно в этом видео 2001 года (там есть и мой бывший шеф, защитивший диссертацию по влиянию этого объекта на окружающую среду):


Тем временем техническое состояние складов становилось все хуже, построенные во время войны и для других целей конструкции значительно обветшали. Под весом ящиков с тяжелым монацитом бетонные полы складов проломились, стены их начали заваливаться, ремонт и многочисленные подпорки не снимали риска обрушения. На средства области вокруг деревянных амбаров были построены металлические ангары на новых фундаментах, с расчётом на то, что даже при обрушении внутренних зданий наружу монацит не попадет.


Современный внешний вид металлических ангаров, возведенных над старыми деревянными амбарами.


Старый деревянный амбар внутри нового металлического

Влияние на окружающую среду – мифы и реальность
Как это часто бывает, наличие охраняемого объекта с непонятным, но радиоактивным содержимым, не могло не обрасти за долгие годы множеством слухов и мифов. Даже снятие грифов секретности в 90-е не сильно прояснило обстановку, так как на понятное беспокойство местных жителей наложились не только накопившиеся мифы, но и различные попытки манипуляций на почве опасностей, как реальных, так и вымышленных, тесно переплетенных между собой. В многочисленных публикациях об Уралмонаците можно найти упоминания и о новой форме жизни, появившейся на складах, и о том, что все работники предприятия умерли от рака и страшных болезней, и о студентах, подхвативших непонятную болезнь во время работ рядом со складами.

В середине 1990-х, изучением особенностей монацита и влиянием всего объекта на окружающую среду занялись ученые. Институт промышленной экологи УрО РАН (ИПЭ УрО РАН) занимался изучением обстановки на объекте с 1995 года, т.е. уже в течение 25 лет. Автор этих строк начинал свой путь в науке именно в этом институте, и на объекте побывал впервые более 10 лет назад в качестве младшего научного сотрудника.

Чем вообще может быть опасен монацит как радиоактивный материал? Содержащийся в нем торий (оксид тория составляет до 10% от массы монацита) – это природный слаборадиоактивный элемент, такой же натуральный, как, например, уран. Он может быть опасен по нескольким причинам. Во-первых, в высоких концентрациях он может быть источником гамма-излучения, которое приводит к дополнительному (помимо того, что человек получает 24 в сутки от других природных источников, в т.ч. и природного тория) внешнему облучению. Во-вторых, при его распаде образуются летучие радиоактивные газы - радон (Rn-222) и торон (Rn-220). Их длительное вдыхание в высоких концентрациях приводит к облучению легких альфа-частицами. Однако величину этих факторов и степень их опасности можно и нужно определять в конкретных условиях. Приведу некоторые краткие результаты исследований опасности этих факторов, сложившихся в конкретных условиях на базе Уралмонацит, обобщенных в многочисленных публикациях сотрудников института.

Во-первых, влияние объекта на окружающую среду сильно преувеличено. Да, возле складов и особенно внутри них гамма-фон в десятки и сотни раз выше «обычных» уровней (в среднем внутри складов около 90 мкЗв/ч, тогда как средняя величина гамма-фона в Екатеринбурге - 0,1-0,2 мкЗв/ч), что ограничивает время присутствия там персонала. Но за пределами территории фон в норме.


Мощность дозы на базе и вокруг нее в нЗв/ч (1 мЗв/ч = 1000 нЗв/ч, поэтому изолинии «300» на схеме означает мощность дозы в 0,3 мкЗв/ч). Скан из статьи Вестника УрО РАН об Уралмонаците

Во-вторых, ни сам монацит, ни содержащийся в нем радиоактивный торий за пределами складов не обнаружен – ни в воде, ни в почве, ни в образцах растительности его нет. Что не удивительно. Монацит, полученный путем промывки речного песка, нерастворим, при этом он довольно тяжелый. Поэтому осадками он не вымывается, ветром в виде пыли не выносится. Специально проведенные в течение нескольких лет эксперименты лишь подтвердили эти выводы. Грубо говоря – даже обрушение или пожар на каком-либо из амбаров-складов не вызвали бы пылевого выброса монацита за пределы территории. То же касается и летучих продуктов распада тория – газов радона и торона. Их концентрации повышены внутри складов, но за границами территории не отличаются от обычных уровней для этого региона.

В-третьих, в архивах предприятия найдены данные о 438 сотрудниках (автор этих строк лично оцифровывал эти архивы), работавших на базе с 1960 по 1997 годы, включая несколько десятков тех, кто участвовал в ручной разгрузке монацита в 60-е. Проведенное сопоставление структуры причин смертности среди работников предприятия и остального населения Красноуфимского района (собраны данные о причинах смерти более 4600 жителей за те же годы) не выявило значимых отличий. Так что никакого роста рака и других заболеваний у работников предприятия не выявлено.

В-четвертых, хотелось бы прокомментировать очень популярный миф о студентах УрГУ, приехавших в тот район на уборку лука в 80-е и заболевших непонятной болезнью, что, якобы, связано с монацитовыми складами. Этот вопрос был задан на слушаниях 6-го ноября, и на него ответил директор Института промышленной экологии УрО РАН Михаил Жуковский, 25 лет читающий курс «Медико-биологические основы радиационной безопасности» на физтехе:

«Человечество знакомо с ионизирующим излучением с 1895 года. За это время хорошо изучено что может происходить при его воздействии на организм, а что не может. Никакой контакт с монацитом или его упаковкой не мог привести к тем неврологическим эффектам и симптомам, которые наблюдались у студентов. Сейчас наверно сложно уже точно выяснить что именно вызвало тогда те симптомы. Рассматривались разные версии, в том числе отравления различными химикатами, удобрениями или пестицидами. Но можно точно сказать, что причина наблюдавшихся эффектов не соответствует воздействию ионизирующего излучения.»


Михаил Жуковский, директор ИПЭ УрО РАН на слушаниях 6 ноября.

Важно отметить еще один вывод ученых, связанный с базой хранения монацита. Какие бы ни были применены технологии его переработки для получения ли тория или получения редкоземельных элементов, этот процесс будет связан с образованием большого количества радиоактивных отходов, ненамного меньшем, чем само количество монацита. Причем, в отличие от монацита, который нерастворим, эти отходы будут уже в жидкой и подвижной, а значит более опасной форме. Поэтому безотносительно финансовых оценок, отказ от строительства на территории базы завода по переработке монацита можно считать неплохим решением с экологической точки зрения.

Переупаковать и вывезти
6 ноября в Красноуфимске прошли общественные слушания по проекту ОВОС (обоснование воздействия на окружающую среду) планируемой деятельности по вывозу монацита с базы хранения. Начало этого вывоза ждут уже несколько лет, и вот процесс выходит на финишную прямую.


На общественных слушаниях в Красноуфимске 6-го ноября был представлен проект переупаковки и вывоза монацита. В слушаниях с участием главы администрации города, руководства компаний «РедЗемТехнологии», «СпецАтомСервис», ГУ «Уралмонацит» и Института промышленной экологии УрО РАН приняли участие около 45 жителей района.

Еще в 2013 году областное правительство за 50 млн рублей на аукционе продало запасы монацита компании ООО «РедЗемТехнологии». Соглашение предполагает, что помимо вывоза концентрата за пределы области, будет проведена реабилитация территории базы хранения с удалением и очисткой от всех радиоактивных отходов. На слушаниях этот вопрос не рассматривался, но в кулуарах представители компании подтвердили, что монацит отправится в Китай на дальнейшую переработку. В Поднебесной и экологическое законодательство более либеральное по сравнению с российским, и переработка монацита поставлена на промышленную основу.

Сами работы по переупаковке и отправке монацита будет проводить компания-подрядчик, имеющая опыт работы с радиоактивными веществами и радиационно-опасными объектами - ООО ПК «СпецАтомСервис». На территории базы хранения и рядом с ней уже произошли заметные изменения. С сентября 2018 года проведен капитальный ремонт железнодорожного тупика и станции Зюрзя для погрузки контейнеров с монацитом в соответствии с требованиям правил перевозки опасных грузов ж/д транспортом. На самой базе так же отсыпают новые дороги, на базе временных зданий и сооружений создают мобильный технологический комплекс для проведения работ по извлечению из ангаров и перетарке концентрата в современную транспортную упаковку. Перед слушаниями представители «СпецАтомСервис» показали, как будет организован весь процесс.

На вот этом видео, снятом журналистами за неделю до моего визита туда 6-го числа, можно посмотреть как все организовано:



Схематично обращение с монацитом будет организовано следующим образом. Все работы внутри складов будут вестись без постоянного присутствия там людей как по соображениям радиационной безопасности, так и с целью избежать присутствия людей в обветшалых амбарах при механических работах.


Разбирать штабели из деревянных ящиков с монацитом будут с помощью роботизированных шведских манипуляторов Brokk с дистанционным управлением. Подобные роботы-манипуляторы уже зарекомендовали себя на объектах Росатома и при работе МЧС.


Манипуляторы снабжены камерами, сами операторы при работе буду находиться вне склада.


Белый ангар справа – склад с монацитом. В его стене будет проделано отверстие для конвейерной ленты. По ней ящики с монацитом будут подаваться в эту зеленую модульную конструкцию из нескольких контейнеров для переупаковки. Внутри нее ящики попадают на установку «прокалывания», где гидравлический пресс будет пробивать дно ящика и высыпать монацитовый концентрат в приемный бункер. Оттуда превмоприводом по трубам монацит будет подаваться в соседний модуль для переупаковки в биг-бэги по 2 тонны. Все эти процессы буду проходить под дистанционным контролем и без постоянного присутствия человека. После процедуры маркировки и паспортизации биг-бэги будут загружены в 20-футовые транспортные ISO-контейнеры, которые автотранспортом оправят для дальнейшей погрузки на ж/д транспорт к путям необщего пользования вблизи станции Зюрзя, находящимся в шаговой доступности от базы.


Разломанная деревянная и бумажная тара от ящиков с монацитом будет складываться в металлические контейнеры и идти на дальнейшую сортировку. Этот процесс уже будет проводиться с участием людей. Для их работы на территории базы уже возведено несколько модульных цехов. Снаружи они выглядят так, как показано на фото выше.


Вид цеха сортировки изнутри. Помимо входов для людей он имеет входную группу-шлюз (слева вверху) с двойными воротами, через которые погрузчики будут привозить от модуля переупаковки металлические контейнеры с остатками деревянной и бумажной тары. Ее и будут выкладывать на конвейер, откуда работники цеха будут разбирать ее на столы для обработки.


Деревянная тара будет вручную очищаться от остатков монацита промышленными пылесосами и направляться далее на измельчитель (конвейер слева). После дозиметрического контроля, если тара будет иметь остаточное радиоактивное загрязнение, она будет передаваться специализированной организации по обращению с радиоактивными отходами ФГУП РосРАО для дальнейшей переработки и захоронения.


Через такие системы радиационного контроля рук будет проходить весь персонал, работающий в цехе обработки тары. Проход внутрь возможны только через санпропускники с полным переодеванием в спецодежду и средства индивидуальной защиты и контроля в виде индивидуальных дозиметров.


За всеми работами так же будет осуществляться контроль из диспетчерской.

Операции с концентратом начнутся после получения разрешений со стороны Ростехнадзора, Роспотребнадзора, Ространснадзора. Планируется, что работы начнутся в первом квартале 2020 года. Если все пойдет по плану, то уже через несколько лет нынешняя территория базы хранения ториевого запаса СССР будет полностью освобождена от радиоактивных материалов и дезактивирована. Предполагается, что после этого на нем можно будет разместить новый промышленный объект.

А вот в этом видео местного Красноуфимского телеканала можно посмотреть на то как прошли слушания, на выступление докладчика по проекту и ответы экспертов:



547 просмотров  
+5
 
За последние сутки на сайте:
Новостей: