Разработка высокоэффективной технологии получения безводного фтористого водорода из обедненного гексафторида урана

Гексафторид урана (ГФУ) — единственное известное летучее соединение урана, которое может быть использовано в современных технологиях диффузионного и центрифужного обогащения урана по изотопу U-235.

При изотопном обогащении урана в качестве побочного продукта образуется гексафторид урана, обедненный по изотопу U-235, — ОГФУ.

UF6

ОГФУ имеет первый класс опасности, коррозионно активен и склонен к гидролизу.

На сегодняшний день обедненный гексафторид урана накоплен в Российской Федерации в количестве до 1 000 000 тонн и хранится в стальных контейнерах на открытых площадках сублиматно-разделительных предприятий АО «ТВЭЛ».

При этом ОГФУ — высокотоксичное коррозионноопасное вещество, долговременное хранение которого может представлять угрозу для окружающей среды.

1
высокотоксичного ОГФУ в России

ООО «НХП» разработало метод переработки ОГФУ в пламени водородсодержащего топлива и кислородсодержащего окислителя с получением оксидов урана и фторида водорода.

С 2015 г. ООО «НХП» получает грантовое финансирование Фонда «Сколково», нацеленное на разрешение проблемы переработки ОГФУ.

В 2008 году завершён монтаж пилотной установки и в 2018-2019 годах проведены испытания с использованием в качестве водородсодержащего топлива водорода и метана. Основными продуктами процесса горения являются оксиды урана и плавиковая кислота с содержанием фторида водорода порядка 95%.

В мае 2019 года проведён НТС АО “ТВЭЛ”, где были представлены результаты исследований на пилотной установке. Было принято решение считать результаты испытаний положительными и приступить к созданию коммерческой опытно-промышленной установки по производству БФВ в ТОР “Северск” с привлечением частных инвестиций и средств институтов развития.

Безводный фторид водорода — востребованный продукт химической промышленности, использующийся в ядерном топливном цикле и в органическом синтезе.

UO2

HF

Диоксид урана — твердый нелетучий продукт с существенно меньшими затратами на хранение, чем у ОГФУ. Диоксид урана востребован при производстве МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах, а его хранение в течение длительного времени может оставаться безопасным для окружающей среды.

UF6 + O2 + 3H2 = UO2 + 6HF

Безводный фторид водорода — востребованный продукт химической промышленности, использующийся в ядерном топливном цикле и в органическом синтезе.

UO2

HF

Диоксид урана — твердый нелетучий продукт с существенно меньшими затратами на хранение, чем у ОГФУ. Диоксид урана востребован при производстве МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах, а его хранение в течение длительного времени может оставаться безопасным для окружающей среды.

UF6 + 1,5CH4 + 2,5O2 = UO2 + 6HF + 1,5CO2

ООО «НХП» на производственной базе АО «СХК» создала пилотную установку по исследованию процесса переработки ОГФУ в пламени водородсодержащего топлива и кислородсодержащего окислителя.

1

Исходные продукты — ОГФУ, водород (метан) и кислород — через форсуночное устройство подают в реактор, где происходит восстановление ОГФУ в пламени водородсодержащего топлива и кислородсодержащего окислителя с получением оксидов урана и фторида водорода.

2

Продукты горения подвергают охлаждению с высокой скоростью в конвективном теплообменнике с целью снизить скорость обратной реакции фторирования оксидов урана фторидом водорода.

3

Порошкообразный диоксид урана последовательно отделяют при помощи гравитационного осаждения, циклона и металлокерамического фильтра.

4

Газообразные продукты реакции охлаждают в теплообменнике, при этом образовавшийся фторид водорода конденсируют, а газообразные неконденсирующиеся продукты направляют на санитарную обработку.

5

Жидкий фторид водорода собирают в емкости-накопителе.

ООО «НХП» предлагает способ переработки ОГФУ с получением диоксида урана и безводного фторида водорода.

Смотреть видео

«Регенерация фтора из ОГФУ предложенным методом позволит замкнуть ядерный топливный цикл по фтору и исключить импорт стратегического природного фторсодержащего сырья — дифторида кальция, который необходим для производства фторида водорода»

Генеральный директор
Антон Мамаев