W-ЭХЗ: технологии нового поколения
Не отвалы, а ценное сырье
Установку W-ЭХЗ для переработки обедненного гексафторида урана (ОГФУ) на Электрохимическом заводе запустили в 2009 году. Это первая подобная промышленная установка в России. На ней перерабатывают около 10 тыс. т ОГФУ в год. С запуском второй установки мощность предприятия возросла вдвое.
Укоротить хвосты
Проект по переработке ОГФУ — часть стратегической отраслевой программы ликвидации накопленных в стране запасов отвального урана и вовлечения их в повторное использование.
ОГФУ, или так называемый урановый хвост, образуется в каскадах газовых центрифуг как побочный продукт обогащения урана. Несмотря на то что уровень радиоактивности хвостов ниже природного, их хранение требует особого внимания. ОГФУ размещают на специально оборудованных площадках в толстостенных емкостях — это мировая практика.
Но на ЭХЗ хвосты теперь почти не копятся. Образующийся на заводе обедненный уран идет на переработку напрямую с технологических каскадов разделительного производства. Установка W-ЭХЗ (от англ. waste, «отвал») позволяет переводить ОГФУ в наиболее удобную и безопасную для долговременного хранения форму — обедненную закись-окись урана (ОЗОУ). Это порошок. Он химически устойчив, безопасен для транспортировки и долговременного хранения, а также пригоден для дальнейшего использования — например, в производстве МОКС‑топлива для реакторов на быстрых нейтронах.
Параллельно из ОГФУ извлекают ценный фтор в виде 70%-го раствора фтористоводородной кислоты, который направляется на ректификацию. И это еще одна интересная история.
> 2 млн т
общий мировой объем ОГФУ
Важный «торговый» узел
Одна из ключевых особенностей W‑ЭХЗ — узел ректификации 70%-й фтористоводородной кислоты, не имеющий аналогов в мире. Здесь получают товарные продукты: безводный фтористый водород и 40%-ю фтористоводородную кислоту под нужды разных потребителей. Оба продукта востребованы в химической, металлургической, электронной и стекольной промышленности, а в атомной отрасли они повторно вовлекаются в производственный цикл. Так, безводный фтористый водород применяют в производстве фторполимеров и в ряде высокочистых технологических процессов, а раствор фтористоводородной кислоты нужной концентрации — в химической переработке и травлении материалов. Часть получаемой на ЭХЗ фтористоводородной кислоты и безводного фтористого водорода идет на нужды ТВЭЛ для получения циркониевой продукции и производства гексафторида урана природного изотопного состава.
Выпуск фтористоводородных продуктов не только расширяет спектр выпускаемой продукции, но и повышает экономическую эффективность: снижается себестоимость переработки, а атомное предприятие становится еще и крупным поставщиком химической продукции.
1 млн т
доля России
Сырье для энергетики будущего
Природный уран состоит главным образом из двух изотопов: урана-238 (около 99,3 %) и урана-235. В классических реакторах на тепловых нейтронах рабочим изотопом служит уран‑235, именно его выделяют и обогащают. Уран‑238 при этом остается в хвостах. Развитие реакторных технологий на быстрых нейтронах меняет эту картину. В быстрых реакторах уран‑238 способен активно участвовать в выработке энергии: захватывая быстрые нейтроны, он превращается в плутоний‑239 — полноценное ядерное топливо. Таким образом, один изотоп порождает другой, и объем полезного топлива в реакторе фактически растет. Например, оксид обедненного урана, получаемый путем обесфторивания ОГФУ, будет востребован при широком производстве МОКС-топлива (такое уже загружено в реактор БН-800 на Белоярской АЭС) и СНУП-топлива, на котором будет работать реактор Сибирского химического комбината БРЕСТ-ОД-300.
Современные технологии рециклинга позволяют вернуть ОГФУ в топливный цикл и в перспективе решить вопрос ресурсной базы атомной энергетики на столетия вперед. Это актуально в первую очередь для России, где реализуется стратегия двухкомпонентной атомной энергетики с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах.
Так что накопленные запасы ОГФУ могут стать той самой топливной подушкой, которая обеспечит стабильную работу быстрых реакторов на десятилетия вперед.
> 165 тыс. т
ОГФУ переработали на ЭХЗ к концу 2025 года
Масштабы и развитие
Проектная мощность W-ЭХЗ составляет 10 тыс. т ОГФУ в год. К концу 2025 года на ней переработали более 165 тыс. т ОГФУ и выпустили свыше 19 тыс. т безводного фтористого водорода.
В сентябре 2026 года на ЭХЗ ввели в опытно-промышленную эксплуатацию вторую установку — W2‑ЭХЗ. Теперь суммарные мощности по переработке хвостов удвоились. Это важный шаг в рамках отраслевой программы «Росатома» по сокращению накопленных запасов ОГФУ и переходу к замкнутому ядерному топливному циклу.
С пуском W-ЭХЗ мы практически остановили накопление ОГФУ на предприятии, а с пуском W2-ЭХЗ сможем постепенно переработать все имеющиеся у нас запасы. Это пример того, как современные атомные технологии решают не только производственные, но и экологические задачи — превращают потенциальные отходы в безопасное сырье и востребованные продукты, действуя в строгом соответствии с нормами безопасности и принципами устойчивого развития.
Кстати, ручные операции на установке сведены к минимуму. Контроль и управление производят два оператора с центрального пульта. Это позволило серьезно повысить эффективность труда, обеспечить, как и полагается современному предприятию атомной отрасли, безусловное соблюдение жестких правил охраны труда, радиационной, промышленной и экологической безопасности.
40–60 тыс. т
ежегодный прирост в мире
