Новости

Журналист EnergyLand.info Екатерина Зубкова побывала на НЗХК и смогла увидеть весь технологический процесс своими глазами.

Как мы писали ранее, инфраструктура, связанная с подготовкой топлива для атомной энергетики, разбросана по всей стране. Урановая руда для российских АЭС добывается в г. Краснокаменск (Забайкальский край) и за рубежом — в Казахстане. Изготовленный из нее концентрат поставляется в Томск или Ангарск (Иркутская область), где сырье очищается и переводится в гексафторид урана с природным содержанием изотопа U-235. В таком виде продукт приходит в Новоуральск (Свердловская область), где обогащается, и, наконец, отправляется на заводы в г. Электросталь (Московская обл.) или в Новосибирск, где происходит фабрикация топлива: гексафторид переводят в двуокись урана, из которой делают таблетки, собирают их в стержни, а стержни вставляют в шестигранники. На выходе получаются тепловыделяющие сборки для атомных станций — ТВС.

Производство диоксида урана

В качестве сырья Новосибирский завод химконцентратов получает гексафторид урана — единственное соединение урана, способное при определенных температурах и давлении переходить в газообразное состояние. После транспортировки в твердом состоянии его загружают в установку термостатирования, где газ испаряется. Затем он поступает в реакторную установку, где происходит реакция восстановления и из газообразной фазы образуется жидкая фракция — плавиковая кислота, и твердая фракция — порошок диоксида урана. Жидкая фракция через очиститель удаляется в специальные контейнеры и отправляется на склад. А порошок передается в восстановительную печь. Там при температуре 700° С происходит его обезфторивание и окончательное восстановление. После печи диоксид урана охлаждается и передается на просев и в установку контроля влажности. А затем — на установку гомогенизации, где порошок приводят в однородное состояние. После этого его выгружают в специальный контейнер, который передается на участок прессования.

Все эти процессы происходят в автоматизированном режиме, в так называемой «грязной» зоне, куда человек может войти только в противогазе (спецзащите). Впрочем, в процессе нормальной работы это не требуется: все этапы техпроцесса операторы контролируют по мнемосхемам на экране монитора. Участие человека нужно только при загрузке и выгрузке сырья.

При малейшем отклонении процесса от заданных параметров автоматика выведет на экран предупреждение

Производство идет круглосуточно. Расчетная производительность участка составляла 25 тонн диоксида урана, однако после модернизации ее увеличили почти на 25%. Это избавило завод от необходимости строить еще одну установку.
НЗХК использует сухой метод получения порошка, который обеспечивает более высокое качество продукции (выход годного продукта 93% вместо 73%) и позволяет снизить нагрузку на окружающую среду, в том числе за счет высокой энергоэффективности оборудования. Кроме того, плавиковая кислота, образующаяся в ходе процесса, представляет собой товарную продукцию без примесей урана, а при мокром методе вместо нее образуются жидкие радиоактивные отходы.

Участок по выпуску порошка — один из самых новых на НЗХК, он введен в эксплуатацию в декабре 2010 года. Прежде предприятие получало порошок (а еще раньше — и таблетки) диоксида урана от других предприятий, ныне входящих в состав компании «ТВЭЛ». Теперь здесь создано производство полного цикла. Единый центр ответственности облегчает процедуры контроля качества продукции.
Благодаря программе компактизации производственный цикл удалось локализовать не только на одном предприятии, но и в одном здании. В ходе экскурсии представители НЗХК с гордостью демонстрируют опустевшие цеховые пролеты, некогда занятые производственными линиями. Ведь опустели они не из-за падения объемов (производственная программа, наоборот, увеличивается), а благодаря рациональной организации пространства и переходу на более современное оборудование.

Производство топливных таблеток

На следующем переделе происходит изготовление таблеток. Сначала порошок поступает на установку гранулирования, где происходит формирование более крупной фракции, по форме похожей на снежинку (правда, увидеть такую «снежинку» можно только в микроскоп). Крупная фракция необходима для достижения большей плотности при прессовании. После грануляции порошок смешивается с пластификатором, а затем дозируется и прессуется в брикеты — таблетки диаметром 11 мм. Эти брикеты выгружается в молибденовую лодочку, в которой «плывут» по конвейеру в печь отжига.

Участок изготовления таблеток диоксида урана

За 18 часов лодочка проходит восемь зон нагрева. Там таблетка спекается и уменьшается в размерах, достигая при этом высокой плотности — 10,4 г/см³. После отжига таблетка перемещается на комплекс шлифования, где ей предают геометрические параметры, необходимые для установки в стержень. Полученный размер и форма контролируются с помощью лазерной установки. Соответствующая продукция отправляется дальше по конвейеру, а отбракованные таблетки перемалываются и возвращаются в процесс.

Пока готовые таблетки хранятся в контейнерах россыпью, но в скором времени их будут размещать на паллетах для исключения механических повреждений

Каждый контейнер снабжается ярлыком, где указаны обогащение таблетки, номер партии, реквизиты исполнителей

Изготовление ТВЭЛ

Задача следующего этапа — снарядить стержни таблетками диоксида урана. Стержни производятся из циркониевого сплава (материала, обладающего прочностью и нейтронной прозрачностью) на Чепецком механическом заводе (г. Глазов, Удмуртия).
На участке тоже можно наблюдать последствия компактизации: раньше для снаряжения стержней использовалось три линии, сейчас осталась одна, причем она вобрала в себя не только техпроцесс, но и контроль качества. В структуре линии одиннадцать контрольных установок. При технологии прошлого поколения оборудование и люди, выполняющие эти операции, были размещены в соседнем здании.

Автоматизированная линия по снаряжению стержней

В каждый стержень помещается З50 таблеток. В зависимости от требований заказчика, в одной оболочке могут находиться таблетки одинакового и разного обогащения. Внутри трубки таблетки закрепляются пружинным фиксатором. После укладки таблеток в оболочку ее концы завариваются концевыми деталями. Но предварительно внутри трубки создается вакуум, а затем она наполняется гелием, чтобы компенсировать внешнее давление, возникающее в реакторе при эксплуатации.

Примерно три четверти цеха отдано под выполнение разнообразных контрольных операций. Оборудование проверяет массу параметров ТВЭЛ — размеры, количество таблеток, их обогащение, длину фиксатора, герметичность, контроль сварного шва, гладкость поверхности и т.д. Каждое изделие имеет идентификационный штрих-код, при его считывании можно увидеть результаты всех видов контроля.

Каждый ТВЭЛ имеет уникальный штрих-код

Несмотря на возможности современных установок, заключительную контрольную операцию доверяют только человеку — визуальный контроль, как в старые добрые времена, выполняет работник ОТК. Когда-то, на заре освоения производства ТВЭЛ, отбраковывалась едва ли не половина всех элементов. Сегодня выход годного продукта составляет 99,7%.

Производство ТВС

Перед снаряжением в каркас на готовые стержни наносят лакокрасочное покрытие, но в будущем его планируют заменить на менее затратную в технологическом отношении смазку.
Стандартный каркас ТВС предназначен для размещения 312 тепловыделяющих элементов и имеет 18 направляющих каналов и 15 поперечных решеток. Шестигранное поле решетки из 312 ячеек работницы завода собирают вручную, а затем робот сваривает ячейки между собой.

Ручная сборка решеток ТВС

Сварка ячеек в решетке

Готовая решетка

Все комплектующие для изготовления каркаса, в том числе головки и хвостовики, которые также изготовляются на НЗХК, поступают на участок сборки. Решетки размещаются на стенде, а потом их пронизывают направляющими каналами — и каркас готов. ТВЭЛы устанавливаются в него с помощью толкателя. Процесс автоматизирован: как и каждому стержню, каждой ячейке присвоен свой номер, что позволяет идентифицировать расположение стержня в каркасе. Это важно, потому что иногда в кассету укладываются слоями ТВЭЛы разного обогащения.
С помощью захвата готовый пучок перемещается на следующую позицию, где с торцов к нему пристыковываются головка и хвостовик. С помощью этих концевых деталей выполняется позиционирование ТВС в реакторе.

ТВС проходит заключительные контрольные операции

Наконец, ТВС проходит отмывку в ретортах и отправляется на участок контроля внешнего вида, где оценивается чистота и межТВЭЛьное расстояние. Это закрытая зона, куда может входить только ограниченный круг людей, список которых висит на входе. После проверки сборку упаковывают в чехол и транспортный контейнер.

Топливо готово к отправке потребителям

Энергетическое топливо в виде ТВС поставляется на атомные станции России, а также экспортируется в Украину, Болгарию, Китай, Индию, Иран.
Все этапы производства топлива для ядерных реакторов на предприятиях компании «ТВЭЛ» можно увидеть в фильме.

Для справки

Помимо производства топлива, НЗХК выпускает тепловыделяющие сборки для исследовательских реакторов, которые используются для научно-исследовательских работ в области молекулярной и ядерной физики, радиационной химии, производства радиоактивных изотопов, приборов и оборудования, а также для подготовки специалистов по эксплуатации ядерных реакторов.
НЗХК — единственный в стране производитель металлического лития. Изначально выпуск лития был налажен в рамках программы по созданию термоядерной бомбы, но сейчас этот самый легкий в мире металл используется в мирных целях, причем значительная его часть идет на экспорт — в США, Японию, Францию, Германию и Южную Корею. Самые ходовые сорта — батарейный — для производства неперезаряжаемых источников тока и катализаторный — для изготовления химических соединений, необходимых для синтеза каучука. Кроме того, литий используется в металлургии для производства прочных и легких сплавов, востребованных в аэрокосмической отрасли. Сегодня завод ищет пути выхода на рынок компонентов для литий-ионных аккумуляторов.

Екатерина Зубкова

Фото Юрия Сулейманова, НЗХК

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Копирование статьи без ссылки на данную страницу запрещено

15:50, 16 Января 26 Воронежская энергосистема обновила исторический максимум потребления мощности дальше..		15:01, 16 Января 26 «Орелэнерго» электрифицировало почти 100 новых базовых станций сотовой связи дальше..
14:57, 16 Января 26 На Ростовской АЭС появился новый измерительный комплекс дальше..		14:54, 16 Января 26 Белорусскую АЭС посетили учащиеся технопарка дальше..
14:14, 16 Января 26 В Свердловской области ликвидированы нелегальные майнинговые фермы дальше..		14:08, 16 Января 26 «Сахаэнерго» отмечает 25-летие дальше..
14:04, 16 Января 26 В единственном подземном хранилище Прибалтики запасы газа опустились ниже 40% дальше..		14:01, 16 Января 26 Транспортный парк «Почты России» будет заправляться СПГ на КриоАЗС «НОВАТЭКа» дальше..
13:56, 16 Января 26 «Россети Северный Кавказ» демонтировали незаконные линии связи на энергообъектах в Махачкале дальше..		13:53, 16 Января 26 С января 2026 года изменились тарифы и диапазоны на электроэнергию дальше..
12:55, 16 Января 26 В Санкт-Петербурге отремонтирована кабельная ЛЭП дальше..		12:53, 16 Января 26 «Россети» подготовили сетевую инфраструктуру для подключения новой солнечной электростанции в Калмыкии дальше..
12:48, 16 Января 26 Главгосэкспертиза России одобрила реконструкцию пирса в порту Ванино дальше..		12:45, 16 Января 26 «РТ-Техприемка» оценила перспективные проекты первокурсников МАИ в цифровой метрологии дальше..
12:36, 16 Января 26 SOCAR экспортирует азербайджанский газ в Германию и Австрию дальше..		11:14, 16 Января 26 «Росэл» создал управляемый разрядник-обостритель дальше..
11:09, 16 Января 26 ФСТЭК России по защите информации аттестовала ЦОД «Газпром межрегионгаз инжиниринг» дальше..		11:07, 16 Января 26 Более 20 судов пополнили флот подведомственных предприятий Росморречфлота в 2025 году дальше..
11:05, 16 Января 26 Ресурс турбины Сочинской ТЭС продлён до 2033 года дальше..		10:22, 16 Января 26 В России активно развиваются беспилотные технологии в сфере транспорта дальше..
10:16, 16 Января 26 Противоаварийные учения «ТЭК СПб» в Колпино подтвердили готовность теплоэнергетиков к нештатным ситуациям дальше..		09:59, 16 Января 26 «Транснефть – Балтика» подвела итоги волонтерской деятельности в 2025 году дальше..
08:50, 16 Января 26 «Газпромнефть-СМ» открывает школьникам путь в нефтепереработку дальше..		08:49, 16 Января 26 Техника Солнцевского угольного разреза расчищает дороги Углегорского района Сахалина дальше..
08:27, 16 Января 26 На атомном ледоколе «Чукотка» установлена ходовая рубка дальше..		08:19, 16 Января 26 «Кубаньэнерго» работает в режиме повышенной готовности дальше..
08:16, 16 Января 26 «Самотлорнефтегаз» помогает школьникам в выборе профессии дальше..		08:08, 16 Января 26 Томский политех создает установки класса мегасайенс дальше..
07:46, 16 Января 26 «Ростовэнерго» реконструировало распредсети в хуторе Большой Лог дальше..		07:40, 16 Января 26 В ОмГУ создадут учебную лабораторию по технологии полимеров дальше..
07:30, 16 Января 26 Федеральный бюджет РФ в январе может недополучить 231,9 млрд рублей нефтегазовых дополнительных доходов дальше..		07:14, 16 Января 26 «Мосгаз» выполнил свыше 90 тысяч заявок горожан в 2025 году дальше..
07:08, 16 Января 26 «Мособлэнерго» отремонтировало кабельную ЛЭП в Подольске дальше..		06:53, 16 Января 26 На ЛПДС «Журавлинская» в Самарской области модернизирована система сбора утечек и дренажа дальше..
06:44, 16 Января 26 В Москве открыт крупнейший в России «умный» хаб для зарядки электротранспорта дальше..		06:13, 16 Января 26 На Нижневартовском ГПЗ создан высокотехнологичный центр по ремонту оборудования дальше..
06:07, 16 Января 26 Новосибирские ТЭЦ включили в работу еще две турбины на период холодов дальше..		06:02, 16 Января 26 «Титан» запускает в Омске установку по производству изофорона дальше..
05:55, 16 Января 26 В Чеченской Республике введена СЭС с системой слежения за солнцем для увеличения выработки электроэнергии на 25% дальше..		05:49, 16 Января 26 «Транснефть - Диаскан» в 2025 году обследовала более 28 000 км трубопроводов дальше..
05:47, 16 Января 26 Новый резидент ТОР «Забайкалье» запустит производство износостойких материалов для промышленности в 2027 году дальше..		05:44, 16 Января 26 Гидроэнергетики подарили роддому Владикавказа современное диагностическое оборудование дальше..
05:40, 16 Января 26 В 2025 году «Газпром добыча Иркутск» получил свидетельства о трех новых изобретениях дальше..		05:35, 16 Января 26 Кольское РДУ подарило новогоднюю сказку воспитанникам детского дома «Журавушка» дальше..
05:07, 16 Января 26 Научно-образовательный консорциум «Энергетика будущего» в 2025 году расширил аудиторию на 35% дальше..		05:05, 16 Января 26 В Ивановской области газифицирован пансионат для пожилых людей в селе Озерный дальше..
05:03, 16 Января 26 В России создается «Ядерный клуб» дальше..		05:01, 16 Января 26 «КазТрансОйл» увеличил отчисления в бюджет Казахстана в 2025 году на 4.4% дальше..
04:50, 16 Января 26 В России создана система мониторинга топливного рынка дальше..		04:38, 16 Января 26 «Газпром добыча Ноябрьск» получил патент на полезную модель для систем водоподготовки дальше..
04:35, 16 Января 26 В энергосистеме Тульской области впервые внедрена отечественная цифровая система мониторинга запасов устойчивости дальше..