На МСЗ внедрили технологию регенерации урана из отработанных анионообменных смол

Инженер центральной научно-исследовательской лаборатории Максим Войтенко с группой коллег внедрил на Машиностроительном заводе новую технологию регенерации урана из отработанных анионообменных смол. С этим проектом он вошел в число финалистов отраслевого конкурса «Инновационный лидер атомной отрасли — ​2020». Итоги подведут в ноябре, победители получат премии по 200 тыс. рублей. Но главное для молодого ученого — ​продолжить заниматься наукой, чтобы избавлять планету от отходов.

Профессию инженера-химика-технолога Максим Войтенко выбрал после рассказов старшего брата Дмитрия про его вуз. Студент физтеха Томского политехнического университета приезжал в родной Усть-Каменогорск на каникулы и часто жаловался 11-класснику Максиму, как сложно учиться на его факультете.

«Дима рассказал, что на физтехе есть специальность «химическая технология материалов современной энергетики», там очень много химии, не все студенты справляются. А я химию обожал, был отличником. Любовь к ней у меня в генах, бабушка была учительницей химии. Вот я и решил, что этот факультет — ​мое, — ​вспоминает Максим Войтенко. — ​Ну и брат всегда был для меня авторитетом. Об атомной энергетике и промышленности я тогда вообще ничего не знал, мы с братом в семье — ​первое поколение атомщиков. И оба довольны выбором профессии. Он живет в Питере, я — ​в Электростали. Когда встречаемся, можем часами говорить про ­работу».

«В лаборатории никакой рутины»

С центральной научно-исследовательской лабораторией МСЗ в Электростали связаны последние шесть лет жизни Максима Войтенко. Там он проходил практику, будучи студентом, о деятельности лаборатории писал диплом. Как только окончил вуз, попросился работать на завод. Хотя вакансий в химической группе ЦНИЛ тогда не было, Максима все-таки взяли, так как в коллективе его уже считали своим.

«В лаборатории мне сразу понравилось. Умная, интересная среда, в нашей группе на момент моего трудоустройства работало четыре кандидата наук. С самых первых дней понял, какую высокую профессиональную планку мне предстоит взять, — ​говорит Максим Войтенко. — ​Лаборатория выполняет важную работу, находится на передовой производства. Мозговые штурмы, разные эксперименты, настоящий конвейер по изобретениям и разработкам. Никакой рутины. Наши главные заказчики — ​производственные цеха. Столкнувшись с какими-то проблемами, работники идут к нам, ставят задачи — ​как правило, непростые, а мы должны придумать технические решения. Ответственность колоссальная. И очень интересно».

Молодого специалиста в лаборатории сразу привлекли к серьезной работе: вместе со старшими коллегами Максим Войтенко решал проблемы, мешающие бесперебойной работе технологических переделов, внедрял новые установки, разрабатывал технологии переработки отходов производства. Однако знаковым для него стал проект по регенерации урана из отработанных анионообменных смол. Участвуя в его реализации, Максим получил первое профессиональное признание: в 2018 году проект победил в ежегодном конкурсе МСЗ в номинации «Лучшая разработка и/или внедрение новых технологий». Тогда же Максим Войтенко был признан лучшим молодым специалистом МСЗ.

Отмыть уран алюминием

«На установках «Сатурн» в процессе конверсии гексафторида урана образуется загрязненная ураном плавиковая кислота. Чтобы она стала товарным продуктом, ее нужно очистить от остатков урана. Для этого используют каскад сорбционных колонок с анионообменной смолой, — ​рассказывает Максим Войтенко. — ​Одна порция смолы участвует в нескольких десятках циклов сорбции/десорбции, а затем теряет свои свойства. Отработанный продукт помещают в полиэтиленовые емкости и отправляют на хранение. Поскольку в такой смоле содержится уран, по требованиям ядерной безопасности емкости нужно держать в отдалении друг от друга. Компактным такое размещение не назовешь». На МСЗ отработанную смолу перерабатывали и раньше: уран возвращали в основное производство, а чистую смолу помещали в большие емкости, которые уже можно было хранить более компактно. Но эта технология была дорогой и трудоемкой. После вывода из эксплуатации в 2006 году одного из корпусов предприятия, в котором перерабатывали отработанную смолу, она начала копиться в хранилище. Начальник цеха № 48 тогда поставил перед своими подчиненными и коллективом ЦНИЛ задачу: перенести старую технологию на новый производственный участок или придумать более совершенный способ извлечения урана из смол. В проекте нужно было задействовать имеющееся оборудование.

«Раньше отработанную смолу очищали от урана раствором азотнокислого алюминия в динамических условиях в аппаратах с пульсационным перемешиванием. На каждой стадии отмывки смолу перегружали в бокс загрузки вручную. Еще в процессе ее твердые частицы попадали в фильтрат, из-за этого растворы нужно было отправлять на повторную фильтрацию, — ​рассказывает Максим Войтенко. — ​Нам надо было придумать новый способ. Сначала хотели жечь смолу, но передумали: в ней много агрессивно активных элементов, и для разработки печи потребовалось бы сложное и дорогое оборудование. Мы тестировали растворы разных составов и концентраций, анализировали кинетику процесса».

В итоге решили извлекать уран в статических условиях с помощью раствора нитрата алюминия. За пять циклов отмывки уран почти полностью переходил в раствор. Технологию сначала испытали в лабораторных условиях, а в конце 2016 года масштабировали и перенесли на площадку цеха № 48. «Там практически с нуля создали новый участок на базе старой установки фильтрации оборотов. Технология, которую мы внедрили, уникальная, — ​подчеркивает Максим Войтенко. — ​Над проектом мы работали впятером: я, инженер-технолог Евгений Аниськин, мастер Андрей Федюнин с четвертого участка цеха № 48, начальник химико-материаловедческой лаборатории ЦНИЛ Михаил Земченко и ведущий экономист планово-экономического отдела Станислав Скобеев».

Перспективы отходов

Благодаря внедрению проекта с 2017 по 2019 год МСЗ переработал большую часть накопленной отработанной смолы и вернул в производство более 2 т урана. Себестоимость переработки смолы снизилась втрое, а от емкостей с отработанными смолами освободился целый корпус. Экономический эффект составил более 3 млн рублей в год.

Этот проект Максим Войтенко представил на главном отраслевом конкурсе для молодых ученых «Инновационный лидер атомной отрасли — ​2020». Из 116 заявившихся в финал прошли лишь 35 участников. В конце сентября стало известно, что в их число вошел и Максим Войтенко. Финальный тур пройдет в ноябре. «Хочется, конечно, победить, но это не главное», — ​говорит Максим.

Главное для молодого финалиста — ​продолжать заниматься наукой. Полтора года назад Максим Войтенко поступил в аспирантуру ­ВНИИНМ на направление «Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов». Такую специализацию выбрал, потому что озабочен проблемой переработки жидких радиоактивных отходов.

«Это интересная и перспективная тема, актуальная и для нашего завода, и для других атомных производств. Действующая технология по обращению с ЖРО несовершенна, принципиально новые подходы создаются сейчас. Жидкие РАО можно перерабатывать по-разному. Побочный продукт, например азотную кислоту, можно возвращать на производство, но надо определиться, выгодно ли это. Надо решить, как консервировать захоронения, в какую форму приводить отходы, — ​поясняет Максим Войтенко. — ​Мы прорабатываем узкие вопросы этих технологий. Экологичное мышление — ​не просто тренд. Это не менее важно, чем основное производство. Планета у нас одна, и мы обязаны о ней заботиться».

СПРАВКА

Конкурс «Инновационный лидер атомной отрасли» проводится с 2011 года. Его цель — ​выявлять и поддерживать молодых разработчиков инновационных проектов в возрасте до 35 лет, содействовать их профессиональному росту и стимулировать творческую активность. В 2020-м на конкурсе оценивают как реализованные проекты, так и нацеленные на создание инновационных продуктов. По итогам конкурса будет присуждено 20 основных премий (200 тыс. рублей) и 15 поощрительных (55 тыс. рублей).