В чем соль: зачем Кольской АЭС создавать производство борной кислоты

Борную кислоту для работы ВВЭР до последнего времени закупали за рубежом. На Кольской АЭС решили заместить импорт: до конца года здесь намерены выпустить собственный продукт, полученный из радиоактивных отходов. О многообещающей технологии написал журнал «Энергичные люди» — ​издание «Росэнергоатома». С разрешения редакции перепечатываем материал с небольшими изменениями.

В России борная кислота (БК) — ​дефицитный продукт, который у нас производят лишь на одном месторождении Дальнего Востока, а потому ее в основном импортируют. При этом БК играет важную роль на атомных станциях с реакторами типа ВВЭР, она нужна для регулирования интенсивности цепной ядерной реакции. Для Кольской АЭС, как и для других АЭС с ВВЭР, это абсолютно незаменимый химический реагент.

«После введения в эксплуатацию комплекса по переработке жидких радиоактивных отходов (КП ЖРО) и получения солевого плава руководство нашей станции задумалось о том, что хорошо бы научиться извлекать из него полезные компоненты, — ​рассказывает инженер цеха обращения с радиоактивными отходами Кольской АЭС Александр Петров. — Таким образом можно решить сразу несколько задач: всегда иметь под рукой собственную борную кислоту, не тратить средства на ее приобретение, не накапливать и использовать отходы производства в виде солевого плава. А при достаточных объемах производства поставлять этот химический реагент и другим потребителям».

Дефицит кислоты отечественного производства повлек необходимость получения собственного продукта, которое стало для станции и отрасли стратегически важной задачей. Решением вопроса по инициативе Кольской АЭС занялись ученые из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН. Они провели исследовательскую работу, на основе которой создали новую технологию и получили патент на изобретение. Главным идеологом и автором проекта стал главный научный сотрудник Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья при Кольском научном центре Российской академии наук доктор технических наук Владимир Иваненко. К сожалению, в 2022 году он ушел из жизни, поэтому не увидит свою технологию в работе.

Основным сырьем для производства БК станет очищенный солевой раствор, который получают на Кольской АЭС в процессе переработки жидких радиоактивных отходов на КП ЖРО. Технологические особенности новой установки также позволяют получать БК из закристаллизованного плава, накопленные запасы которого хранятся на территории предприятия. Чтобы превратить плав в БК, его нужно растворить, что также предусмотрено ­технологией.

«Нехватка сырья нам точно не грозит, — ​говорит Александр Петров. — ​Производительность установки составит 500 л солевого раствора в час. Надо понимать, что на объем получаемой борной кислоты напрямую влияет ее концентрация в исходном солевом растворе. Это в среднем 30 %, но может быть и больше, и меньше».

После освоения технологии на Кольской АЭС рассчитывают производить 60–70 т борной кислоты в год. В первую очередь она пойдет на собственные нужды в объеме 25–30 т в год, излишки предложат сторонним потребителям.

Установка для производства кислоты представляет собой несколько модулей. Ее расположили в зоне контролируемого доступа на КП ЖРО. Работы по созданию велись с лета 2023 года. До конца октября кольские атомщики закончили монтаж тепломеханического оборудования, систем управления, металлических конструкций, проложили кабельные трассы и трубопроводы. Собирают установку местные специалисты — ​сотрудники кольского филиала «Атомэнергоремонта» и Кольской электромонтажной компании.

В первых числах ноября на установке началась пусконаладка. Эти работы продлятся до конца месяца. Опытная эксплуатация, в ходе которой можно отработать режимы работы оборудования и получить первую кислоту, стартует 30 ноября. После получения продукта ему предстоит пройти оценку качества и государственную экологическую экспертизу. Перейти на потребление собственной БК на Кольской АЭС планируют до конца 2025 года.

Где делают борную кислоту

Дальнегорский горно-обогатительный комбинат в Приморье — ​единственное предприятие в России, выпускающее БК разных марок, — ​в прошлом году фиксировал лавинообразный рост спроса на свою продукцию из-за ее дефицита на рынке на фоне санкций. По сообщениям пресс-службы компании, наиболее крупные заявки на сотрудничество поступали от отечественных производителей стекла и стекловолокна, теплоизоляционных материалов, эковаты, удобрений и смазочно-охлаждающих жидкостей.

25 тыс. т

борной кислоты в год потребляет промышленный сектор России

Очистка от радионуклидов

Уникальный КП ЖРО на Кольской АЭС работает с 2006 года. Переработка ЖРО направлена на освобождение емкостей, занятых жидкими радиоактивными отходами, и очистку основной их массы от радионуклидов, концентрирование радионуклидов в минимальном объеме и перевод в твердую фазу, обеспечивающую безопасное хранение в течение 300–500 лет. Все ранее существовавшие технологии переработки ЖРО приводили к увеличению объема отходов в 5–10 раз. Технология, примененная на Кольской АЭС, позволяет, наоборот, уменьшить объем в 100 раз.