На ГХК тестируют новые технологии переработки ОЯТ

На Горно-химическом комбинате близится к завершению создание опытно-демонстрационного центра (ОДЦ) по переработке отработанного ядерного топлива. На заводе регенерации топлива ГХК весь прошлый год обкатывали технологии.

В рамках федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008–2015 годы» (ФЦП ЯРБ‑1) на заводе регенерации топлива ГХК был создан пусковой комплекс ОДЦ мощностью 5 т в год. На нем отрабатываются опытно-промышленные технологии переработки. В рамках программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016–2020 годы и на период до 2030 года» (ФЦП ЯРБ‑2) строится второй пусковой комплекс проектной мощностью до 250 т ОЯТ в год. На нем планируют использовать инновационные технологии переработки с минимальным образованием отходов и отсутствием сбросов в окружающую среду.

Реактор-дублер

В 2021 году госконтракт включал в себя несколько направлений, рассказывает начальник цеха № 5 завода регенерации топлива Василий Ченцов. Первое — ​проверка работоспособности новой конструкции реактора-растворителя шнекового типа. Его решили вписать в технологию как дублирующий. Он позволит сделать переработку ОЯТ непрерывной, если основное оборудование временно выйдет из строя.

Главное достоинство реактора-растворителя — ​простота и надежность. В него после разделки в горячей камере поступает отработанное ядерное топливо и конструкционные материалы. На выходе из реактора получают растворенное топливо, которое идет дальше на переработку, и отдельно — ​конструкционные материалы, которые поступают в аппарат отмывки.

«На разработку, монтаж и опробование реактора-растворителя ушло около года, — ​говорит инженер-технолог цеха № 5 завода регенерации топлива Максим Кондрашин. — ​Рабоче-конструкторскую документацию на аппарат разработали инженеры управления главного механика и конструкторской группы завода регенерации топлива. Изготовлением занималось дочернее предприятие «РМЗ ГХК». В ноябре мы получили и смонтировали реактор-растворитель здесь, на первом пусковом комплексе ОДЦ. Он уже опробован в работе, аппарат показал свою эффективность. Сейчас идет совершенствование и доработка конструкции. После чего можно будет провести повторные испытания и готовить техническое задание на изготовление реактора-растворителя для второго пускового комплекса ОДЦ».

Второе направление — ​проверка технологической схемы переработки ОЯТ, которую разработал ВНИИНМ. Это так называемый эксхром-процесс (экстракция, сепарация, хроматография): из растворенного в реакторе-растворителе отработанного ядерного топлива выделяют ценные компоненты (уран и плутоний) для фабрикации нового топлива, затем их очищают. В лабораториях схема уже испытана, технологам ГХК предстояло опробовать ее в опытно-промышленном масштабе.

«По ходу работ выявляли плюсы и минусы, разрабатывали предложения по совершенствованию данной схемы переработки ОЯТ — ​все эти данные приведены в итоговом отчете», — ​рассказывает главный технолог цеха № 5 завода регенерации топлива Дмитрий Демин.

«Печки» для отходов

Третье направление связано с отходной частью технологической цепочки переработки ОЯТ. Нужно было смонтировать стенды для испытаний двух индукционных плавителей с холодным тиглем (ИПХТ) — ​«печек» для остекловывания (отверждения) жидких радиоактивных отходов. В таких установках упаривают ЖРО и получают стеклоподобные материалы, пригодные для длительного хранения.

Задачи по двум установкам ИПХТ стояли разные. Первую установку, разработанную специалистами Радиевого института, нужно было смонтировать и отработать на ней технологические режимы, чтобы обеспечить полный расплав и слив стекла. Вторая установка изготовлена НПФ «Сосны», нужно было проверить возможность ее дистанционной разборки, сборки, замены и ремонта элементов печи, которые могут выйти из строя в ходе эксплуатации. Для этого смонтировали стенд, имитирующий условия дистанционной работы — ​все как в настоящей горячей камере.

«Чтобы дистанционно разобрать установку, у нас применяются копирующие манипуляторы, коллаборативный робот, который имитирует на стенде силовой манипулятор. И, конечно, не обойтись без видеокамер — ​чтобы видеть то, что не поддается обзору через смотровое окно, — ​говорит начальник отдела эксплуатации и производства цеха № 5 завода регенерации топлива Антон Мамонтов. — ​Изначально планировали разбирать ИПХТ с использованием только кисти коллаборативного робота. Потом предположили, что процесс пойдет быстрее, если мы применим электрический гайковерт, адаптированный под руку манипулятора. В ходе испытаний выяснилось, что это действительно намного эффективнее. Главное — ​проработать маршрут и определить, что необходимо разобрать и извлечь в первую очередь. По нашим подсчетам, для полной разборки печи с заменой тигля необходимо порядка 24–26 часов. В принципе во время разборки никаких проблем у нас не было».

«Персонал во время выполнения госконтракта мобилизовался, — ​подводит итоги Василий Ченцов. — ​Налажено эффективное взаимодействие служб завода. И полученный опыт обязательно будет востребован при вводе в эксплуатацию второго пускового комплекса ОДЦ. По сути, мы выращиваем кадры, которые будут пускать полномасштабный завод по переработке ОЯТ».