СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ТРАСС ГАЗОВОЙ ЦЕНТРИФУГИ Российский патент 2005 года по МПК B04B5/08 B04B11/00 B08B9/00 

Изобретение относится к эксплуатации газовых центрифуг, а именно к восстановлению проходимости (работоспособности) трасс газовой центрифуги.

Известен способ восстановления работоспособности трасс питания и отбора газовой центрифуги [1], предусматривающий откачку рабочей газовой смеси из дефектных узлов и центрифуги, вскрытие трасс и замену дефектных узлов в режиме вращения ротора центрифуги при частоте, превышающей частоту собственных резонансных колебаний на 10-20 Гц при питании центрифуги инертным газом.

С существенными признаками заявляемого изобретения аналог имеет совпадение в области применения и в том, что восстановление проводится без останова газовых центрифуг.

Одной из проблем, возникающих при эксплуатации газовых центрифуг для производства обогащенных изотопов урана является уменьшение проходимости газовых трасс газовой центрифуги за счет накопления отложений в виде нелетучих соединений урана (неорганических и органических). При этом вначале уменьшается производительность самой газовой центрифуги, затем при увеличении степени забития трасс может уменьшаться производительность всей группы газовых центрифуг (т.е. потеря производительности более одной газовой центрифуги). При определенной степени забития трасс газовые центрифуги принято исключать из работы. Газовые центрифуги с пониженной проходимостью трасс, исключенные из работы, уменьшают разделительную мощность разделительных каскадов. Остановка разделительного оборудования для замены дефектных газовых центрифуг приводит к снижению ресурсной надежности остальных газовых центрифуг и уменьшению выработки продукции.

Цель изобретения: восстановление проходимости трасс газовых центрифуг на рабочей (номинальной) частоте вращения, т.е. без их остановки, без замены дефектных узлов.

Для достижения поставленной цели предлагается вывести газовые центрифуги на рабочей (номинальной) частоте вращения на заданный гидравлический режим на инертном по отношению к конструкционным материалам газовых центрифуг и коррозионным отложениям рабочем газе (например, фреоне-350 (фреоне-350), перфторметилциклогексане) и подать в трассы газовых центрифуг фторирующее соединение (например, трифторид хлора ClF₃) в установленном количестве (0,45-4% об. от потока рабочего газа). Режимы подбираются таким образом, чтобы операция по восстановлению проходимости трасс газовых центрифуг не привела к снижению их ресурсной надежности, и время такой обработки было минимальным.

Предлагаемый способ отличается тем, что он осуществляется на рабочей (номинальной) частоте вращения газовой центрифуги. Замена дефектных деталей не производится. Для восстановления проходимости трасс используется химическое воздействие фторирующего соединения (трифторида хлора ClF₃) на отложения (нелетучие соединения урана) и удаление образующихся летучих соединений с потоком рабочего газа. Созданием специальных гидравлических режимов работы (например, с параметрами, приведенными в примере) газовых центрифуг обеспечивается направленное воздействие на отложения в трассах газовой центрифуги. Подача фторирующего соединения в смеси с рабочим газом может осуществляться как в трассу питания, так и в трассу тяжелой фракции в зависимости от того, проходимость какой трассы снижена. Для удаления смеси рабочего газа с продуктами взаимодействия могут использоваться как трасса тяжелой фракции, так и трасса легкой фракции.

Пример.

Для проверки эффективности заявляемого способа восстановления проходимости трасс газовой центрифуги были выбраны газовые центрифуги с пониженной проходимостью трасс, выявленные ранее, и газовые центрифуги с нормальной проходимостью трасс.

Наличие пониженной проходимости трасс было подтверждено различными способами диагностики: визуальным осмотром, продувкой избыточным давлением азота, измерением мощности трения на специальных гидравлических режимах выявления дефектов.

После проведения пуска газовых центрифуг до рабочей частоты вращения они были выведены на гидравлический режим, соответствующей нормальным условиям эксплуатации на рабочем газе (фреоне-350, перфторметилциклогексане), инертном по отношению к коррозионным отложениям, конструкционным материалам и фторирующему соединению.

После стабилизации гидравлического режима (стабилизации значении регистрируемых гидравлических параметров) в поток питания рабочего газа подавалось фторующее соединение (трифторид хлора ClF₃) в количестве, составляющем 0,45-4% об. от потока рабочего газа. В ходе обработки периодически (через каждые 16-18 часов) подача фторирующего соединения прекращалась, газовые центрифуги выводились на специальные гидравлические режимы для выявления дефектов по мощности трения. По результатам определения мощности трения определялась динамика процесса восстановления проходимости трасс. Затем проводилась подача потока рабочего газа и фторирующего соединения в различные трассы газовых центрифуг.

По результатам измерения мощности трения на специальных гидравлических режимах после обработки фторирующим соединением мощность трения газовых центрифуг с пониженной проходимостью трасс перестала отличаться от мощности трения газовых центрифуг с нормальной проходимость трасс.

По результатам проверки проходимости трасс (продувкой избыточным давлением азота) после останова газовых центрифуг проходимость трасс была восстановлена, визуально в трассах отложения обнаружены не были.

Была проведена проверка состояния и прочностных свойств конструкционных материалов газовых центрифуг. По результатам испытаний ухудшения свойств конструкционных материалов газовых центрифуг, проходивших обработку фторирующим соединением, по сравнению с газовыми центрифугами, не проходившими обработку фторирующим соединением, не отмечено.

Таким образом, реализация заявляемого способа восстановления проходимости обеспечивает восстановление проходимости трасс путем удаления отложений в трассах газовых центрифуг на рабочей частоте вращения без видимых результатов агрессивного воздействия фторирующего соединения на детали газовых центрифуг, которое могло бы привести к снижению ресурсной надежности газовых центрифуг.

Источник информации

1 Левчук В.К.. Афанасьев В.Г., Колесников А.И. Способ восстановления работоспособности трасс питания и отбора газовой центрифуги. Патент RU 2104095 С1, 10.02.1998.

Изобретение относится к области разделения изотопов центробежным методом и может быть использовано при производстве обогащенных изотопов урана и других элементов на каскадах газовых центрифуг. Восстановление проходимости трасс газовой центрифуги осуществляется на рабочей (номинальной) частоте ее вращения. Замена дефектных деталей не производится. Для восстановления проходимости трасс используется химическое воздействие фторирующего соединения (трифторида хлора) на отложения (нелетучие соединения урана) и удаление образующихся летучих соединений с потоком рабочего газа. Созданием специальных гидравлических режимов работы газовых центрифуг (концентрация трифторида хлора в потоке рабочего газа 0,45-4% об.) обеспечивается направленное воздействие на отложения в трассах газовой центрифуги. Подача фторирующего соединения в смеси с рабочим газом (фреоном-350, перфторметилциклогексаном) может осуществляться как в трассу питания, так и в трассу тяжелой фракции в зависимости от того, проходимость какой трассы снижена. Для удаления смеси рабочего газа с продуктами взаимодействия могут использоваться как трасса тяжелой фракции, так и трасса легкой фракции. Реализация этого способа обеспечивает восстановление проходимости трасс в газовых центрифугах без видимых результатов агрессивного воздействия фторирующего соединения на детали газовых центрифуг, которое могло бы привести к снижению ресурсной надежности газовых центрифуг. При этом время восстановления проходимости трасс минимально. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления проходимости трасс газовой центрифуги, отличающийся тем, что в трассы газовой центрифуги, работающей на рабочей (номинальной) частоте вращения на инертном по отношению к коррозионным отложениям, конструкционным материалам и фторирующим соединениям рабочем газе в установленном режиме, подается фторирующее соединение, которое взаимодействует с отложениями в трассах газовой центрифуги, переводит их в летучие соединения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторирующее соединение в установленном количестве подается в трассу питания газовой центрифуги и отбирается через трассу легкой фракции, или трассу тяжелой фракции, или через обе трассы с установленным соотношением потоков.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторирующее соединение в установленном количестве подается в трассу тяжелой фракции газовой центрифуги и отбирается через трассу легкой фракции.