СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ТРАСС ГАЗОВОЙ ЦЕНТРИФУГИ Российский патент 2006 года по МПК B04B11/02 

Изобретение относится к газовым центрифугам, а именно к восстановлению проходимости (работоспособности) трасс газовой центрифуги.

Одной из проблем, возникающих при эксплуатации газовых центрифуг для производства обогащенных изотопов урана, является уменьшение проходимости газовых трасс газовой центрифуги за счет накопления отложений. При этом вначале уменьшается производительность самой газовой центрифуги, затем при увеличении степени забития трасс может уменьшаться производительность 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.

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 отдельных узлов газовой центрифуги 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.

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

Для достижения поставленной цели предлагается вывести газовые центрифуги на номинальной частоте вращения на заданный гидравлический режим на гексафториде урана и подать в трассы газовых центрифуг фторирующее соединение в установленном количестве. 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 номинальной частоте вращения газовой центрифуги. Замена дефектных деталей не производится. Для восстановления проходимости трасс используется химическое воздействие фторирующего соединения на отложения и удаление образующихся летучих соединений с потоком гексафторида урана. Созданием специальных гидравлических режимов работы газовых центрифуг обеспечивается направленное воздействие на отложения в трассах газовой центрифуги. Подача фторирующего соединения в смеси с гексафторидом урана может осуществляться как в трассу питания, так и в трассу тяжелой фракции в зависимости от того, проходимость какой трассы снижена. Для удаления продуктов взаимодействия могут использоваться трассы тяжелой и легкой фракции, а также трасса питания.

Пример.

Для проверки эффективности заявляемого способа восстановления проходимости трасс газовой центрифуги были выбраны газовые центрифуги с пониженной проходимостью трасс. Также были отобраны газовые центрифуги с нормальной проходимостью трасс (с проходимостью трасс 100%).

Наличие пониженной проходимости трасс было подтверждено различными способами диагностики:

- визуальным осмотром - был проведен осмотр состояния (с распрессовкой ротора) нескольких газовых центрифуг с пониженной проходимостью трасс. По результатам осмотра в трассах были обнаружены отложения, перекрывающие их проходные сечения,

- определением пропускной способности трасс ГЦ по расходу азота - проходимость трасс была определена до начала испытаний и составляла от 1 до 21% от нормальной по трассе тяжелой фракции и от 3 до 51% от нормальной по трассе легкой фракции,

- измерением мощности трения на специально создаваемых гидравлических режимах выявления дефектов. Мощность трения газовых центрифуг с пониженной проходимостью трасс на специальных режимах на 10-40% превышала мощность трения новых газовых центрифуг.

После проведения пуска газовых центрифуг до номинальной частоты вращения они были выведены на гидравлический режим с давлением в трассе тяжелой фракции, составляющим около 60% от номинального на гексафториде урана, инертном по отношению к фторирующему соединению. Инертность гексафторида урана по отношению к фторирующему соединению обусловлена тем, что максимальная валентность химического элемента «уран» составляет +6, и все ковалентные связи элемента в гексафториде связаны атомами фтора. В связи с этим дальнейшее фторирование урана в форме гексафторида невозможно, и гексафторид урана не вступает во взаимодействие с фторирующим соединением.

После выравнивания гидравлических параметров в поток питания гексафторида урана подавалось фторирующее соединение. В ходе обработки периодически подача фторирующего соединения прекращалась, газовые центрифуги выводились на специальные гидравлические режимы. По результатам определения мощности трения на этих режимах определялась динамика процесса восстановления проходимости трасс. Затем вновь проводилась подача потока рабочего газа и фторирующего соединения в различные трассы газовых центрифуг.

В ходе проведения работ осуществлялась подача потока гексафторида урана в смеси с фторирующим соединением в различные трассы:

- смесь подавалась в трассу питания газовой центрифуги, а образующиеся продукты отбирались через трассу легкой фракции,

- смесь подавалась в трассу питания газовой центрифуги, а образующиеся продукты отбирались через трассу тяжелой фракции,

- смесь подавалась в трассу питания газовой центрифуги, а образующиеся продукты отбирались через обе трассы - легкой и тяжелой фракции,

- смесь подавалась в трассу тяжелой фракции газовой центрифуги, а образующиеся продукты отбирались через трассу легкой фракции или трассу питания.

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

После останова газовых центрифуг была проведена проверка проходимости трасс обрабатываемых газовых центрифуг. Проходимость трасс легкой и тяжелой фракции выбранных газовых центрифуг составила от 70 до 83% от нормальной по трассе тяжелой фракции и от 91 до 97 от нормальной по трассе легкой фракции. По результатам всех проверок проходимость трасс газовых центрифуг была восстановлена.

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 трасс газовых центрифуг обеспечивает:

- удаление отложений в трассах газовых центрифуг, т.е. восстановление проходимости трасс,

- предотвращение агрессивного воздействия фторирующего соединения на детали газовых центрифуг, которое могло бы привести к снижению ресурсной надежности газовых центрифуг.

Источники 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.

Предложенное решение относится к центробежным устройствам, а именно к восстановлению проходимости трасс газовой центрифуги, и может быть использовано при производстве обогащенных изотопов урана. Предложенный способ восстановления проходимости трасс газовой центрифуги, заключающийся в том, что восстановление проводится без останова газовой центрифуги. В трассы газовой центрифуги, работающей на номинальной частоте вращения на инертном по отношению к фторирующим соединениям гексафториде урана в установленном режиме, подают фторирующее соединение, которое взаимодействует с отложениями в трассах газовой центрифуги и переводит их в летучие соединения. Данный способ позволяет восстанавливать проходимость трасс газовых центрифуг на номинальной частоте вращения, без останова центрифуги и без замены узлов газовых центрифуг. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления проходимости трасс газовой центрифуги, заключающийся в том, что восстановление проводится без останова газовой центрифуги, отличающийся тем, что в трассы газовой центрифуги, работающей на номинальной частоте вращения на инертном по отношению к фторирующим соединениям гексафториде урана в установленном режиме, подают 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 подают в трассу питания газовой центрифуги и отбирают образующиеся продукты 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 подают в трассу тяжелой фракции газовой центрифуги и отбирают образовавшиеся продукты через трассу легкой фракции или трассу питания.