Не уронить добычу урана

Как сделать урановые рудники умными, зачем создавать их цифровые двойники, в чем особенности добычи урана в Казахстане, как попутно извлекать из растворов подземного выщелачивания редкоземельные элементы и как готовить кадры для вывода из эксплуатации ядерных объектов? Свои разработки по этим вопросам ученые из Северска представили на IX Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы урановой промышленности», которая прошла в ноябре в Алма-Ате.

На конференцию по приглашению «Казатомпрома» съехалось более 150 атомщиков из восьми стран. Мероприятие проходит раз в два года. Преподаватели и научные сотрудники Cеверского технологического института НИЯУ «МИФИ» стараются его не пропускать, так как это хорошая площадка для обмена опытом, продвижения своих продуктов и поиска деловых партнеров.

Программы вместо людей

«Казахстан занимает ведущее место в мире по добыче урана, многие месторождения, расположенные на территории республики, национальная атомная компания «Казатомпром» осваивает вместе с Россией, Канадой, Францией, Китаем, Японией, — ​рассказывает профессор СТИ НИЯУ «МИФИ» Михаил Носков. — ​Наши интересы на этой территории широки. Недавно мы завершили проект по организации работы горно-геологической системы на одном из уранодобывающих предприятий. На конференции я презентовал результаты опытной эксплуатации геологических и технологических модулей системы, разработанной в нашем вузе, готовой к запуску в промышленную эксплуатацию в Казахстане. Она повысит производительность труда за счет того, что задачи, которые раньше решались вручную, теперь выполняются автоматически, программами».

Внедрение цифровых технологий на уранодобывающих предприятиях — ​конек Михаила Носкова. На этой теме он сделал упор в своем докладе. О том, как рудники становятся умными, он рассказал на примере совместного проекта специалистов «Хиагды» и ученых СТИ НИЯУ «МИФИ» на Источном месторождении урана в Забайкалье. Там добывают уран способом подземного выщелачивания. Скважины оснащены умными датчиками, создана 3D-модель эксплуатационных блоков, за движением растворов операторы следят с помощью компьютеров в режиме реального времени.

«На всех месторождениях урана, разрабатываемых сейчас в Казахстане, используется способ скважинного подземного выщелачивания, — ​поясняет Михаил Носков. — ​Предприятия стремятся удешевить сооружение скважин, снизить стоимость реагентов и повысить эффективность переработки продуктивных растворов. Это можно сделать, внедрив искусственный интеллект во все бизнес-процессы. Отсюда и большой интерес к нашему докладу. Наши компетенции и разработки актуальны для других стран, к ним, как к инновационному продуктовому пакету, большой интерес».

След цифрового двойника

В «Казатомпроме» реализуют программу цифровизации, во многом похожую на цифровую стратегию «Росатома». В рамках этой программы на одном из рудников Рудоуправления № 6 (РУ‑6, входит в состав «Казатомпрома») при поддержке северских ученых внедряют горно-геологическую информационную систему для управления разработкой месторождений урана способом подземного скважинного выщелачивания. РУ‑6 добывает уран с начала 1980-х годов и с помощью цифровых технологий планирует повысить эффективность работы и снизить себестоимость добычи урана.

«Они хотят создать цифровой двойник предприятия, а наша задача — ​перевести в цифру все данные из разрозненных программ, свести историю РУ‑6 воедино в цифровом следе, — ​говорит Михаил Носков. — ​Используя эти данные, интеллектуальные программы смогут корректировать технологию добычи урана и планировать дальнейшие работы максимально выгодно и перспективно».

В России и Казахстане уран добывают способом подземного выщелачивания, а в качестве реагента используют сернокислотный раствор. Однако добыча проходит по-разному. «Месторождения у нас находятся в палеодолинах, в руслах древних рек, а в Казахстане — ​в зоне морских прибрежных отложений, — ​отмечает Михаил Носков. — ​А поскольку геология другая, отличается и минералогия, и физика, и химия подземных процессов. Технология управления производством также отличается, мы отрабатываем наши месторождения в суровых климатических условиях, там, где вечная мерзлота, а у казахских коллег более благоприятные условия, выше температура подземных вод, применяется совсем другая технологическая обвязка скважин».

Сито для тория

Как извлечь из растворов подземного выщелачивания не только уран, но и попутные редкоземельные элементы, а также торий и рений, — ​еще одна популярная тема конференции. Об этом говорили несколько докладчиков из разных стран. «В процессе подземного выщелачивания в продуктивный раствор переходят кроме урана еще скандий, рений, редкоземельные элементы, многие из которых представляют большую ценность, обидно их там оставлять. Если научиться их извлекать, эффективность работы предприятий повысится, — ​объясняет Михаил Носков. — ​В России эффективно извлекаются из раствора только уран и скандий, эту технологию создал и отладил «Далур».

Старший преподаватель СТИ НИЯУ «МИФИ» Александра Муслимова несколько лет решала задачу: как извлечь редкоземельные и другие элементы из монацитовых концентратов, которые образуются в том числе при добыче урана. В итоге северские ученые создали и запатентовали технологию извлечения тория. Теперь ищут партнера, готового построить опытно-промышленную установку.

«В монацитовых концентратах содержится достаточно большое количество тория, при обычных способах переработки для выделения этого радиоактивного компонента необходимо введение дополнительных технологических операций, — ​говорит Александра Муслимова. — ​Нашим способом удается сделать это в самом начале, торий остается в виде нерастворенного остатка. Впоследствии он может пригодиться. Если в России будет развиваться ториевая энергетика, он станет ценным сырьем. Наш метод успешно прошел лабораторные испытания. В Казахстане есть похожее сырье, нашими наработками там заинтересовались именно потому, что они могут повысить эффективность технологии».

Профессор СТИ НИЯУ «МИФИ» Александр Жиганов презентовал на конференции образовательный пакет для будущих сотрудников «Росатома» и действующих работников, нуждающихся в повышении квалификации.

«Мы представили две программы, — ​рассказывает Александр Жиганов. — ​Магистратура в области ядерной физики и технологий и вывод из эксплуатации ядерных объектов. Первому направлению два года, а второе мы откроем в 2020-м. Кадры по такой специальности еще никто не выпускает. После поездки в Казахстан мы начали готовить проект соглашения и письмо на имя ректора НИЯУ «МИФИ», наших преподавателей хотят видеть в Казахстане как лекторов на курсах повышения квалификации для атомщиков с их предприятий».