Газовая центрифуга

Газоцентрифужная технология. В энергетических реакторах атомных электростанций (АЭС) используются топливные элементы, состоящие из низкообогащенного урана. Процесс обогащения урана – сложный, длительный и дорогостоящий. На протяжении долгого времени во всех промышленно развитых странах этот процесс осуществлялся методом диффузионного разделения изотопов урана. Данный метод был связан с огромными затратами электроэнергии. Кроме того, он негативно влиял на экологию окружающей среды и вызывал значительный термический и акустический дискомфорт у обслуживающего персонала. В середине 50-х годов прошлого века в СССР был разработан наиболее экономичный метод разделения изотопов с помощью газовых центрифуг. Сейчас общепризнано, что газоцентрифужная технология является самой эффективной, экономичной и надежной для масштабного производства как изотопов урана, так и изотопов других химических элементов. Впервые в СССР было создано уникальное оборудование для атомной отрасли – промышленные газовые центрифуги. Это подтверждает авторское свидетельство № 23286 с приоритетом от 20 апреля 1953 года, выданное группе советских инженеров и ученых. Эту дату можно считать началом мирового развития промышленного газоцентрифужного метода разделения изотопов урана. Переход на центробежную технологию разделения изотопов урана позволил улучшить условия труда, в десятки раз сократить потребление электроэнергии, снизить себестоимость обогащенного гексафторида урана. Переоборудование разделительных заводов с газодиффузионной технологии на газоцентрифужную без строительства новых промышленных зданий, позволило нашей стране не только обеспечить свои внутренние потребности в обогащенном уране, высвободить сотни миллиардов киловатт-часов электроэнергии для нужд народного хозяйства, но и выйти на международный рынок обогащенного урана. Всемирно признанное лидерство в данном направлении принадлежит нашей стране.Следует отметить, что в таких странах, как США, Нидерланды, ФРГ и Япония, промышленные газоразделительные установки появились почти на два десятилетия позднее, чем в СССР.

Принцип действия газовой центрифуги

Рабочим веществом, в котором происходит разделение молекул с атомами разных изотопов, является гексафторид урана (UF6). Это газообразное соединение природного урана, получаемое из урановой руды в результате последовательных физических и химических преобразований.

Гексафторид при определенной температуре и давлении подается во внутреннюю полость ротора центрифуги через трубопровод питания и поступает в пространство возле оси ротора. Опираясь через тонкую иглу на корундовый подпятник, ротор центрифуги вращается в магнитном поле статора с огромной скоростью.

За счет центробежной силы, в сотни тысяч раз превышающей поле тяготения Земли, газ начинает разделяться на «тяжелую» и «легкую» фракции. При этом «тяжелые» молекулы урана-238 собираются на периферии, а легкие молекулы урана-235 концентрируются около оси ротора. Этому способствует так называемый «осевой эффект», делающий разделение гораздо более эффективным. В результате частички урана-238 через трубопроводы выводятся «в отвал», а урана-235 собираются и используются для дальнейшего преобразования в топливные элементы.

Характеристики газоразделительных центрифуг     *срок непрерывной работы – до 30 лет;     *вероятность отказа – не более 0,1% в год;     * относительное снижение энергозатрат по сравнению с диффузионным методом –       в 30 раз.