Сортировка атомов в масштабах цивилизации
Дата: 01/07/2010 Тема: Ядерно-топливный цикл
Стабильные и радиоактивные изотопы в современном мире служат основой высоких технологий в самых различных областях человеческой деятельности - от фундаментальных и прикладных научных исследований до создания высокоточных средств измерения и приборов для технической и медицинской диагностики. Предприятий, способных обеспечить массовое использование изотопной продукции в интересах общественного развития, – единицы. Одно из них – ОАО «ПО «Электрохимический завод» (г. Зеленогорск, Красноярский край).
Первый среди равных
Развитие производства стабильных изотопов в открытом акционерном обществе «Производственное объединение «Электрохимический завод» (до 2008 г. ФГУП «ПО «ЭХЗ») тесно связано с разработкой и совершенствованием технологического оборудования для обогащения урана на газовых центрифугах. Именно центрифужная технология дала возможность начать работы по разделению широкого спектра стабильных изотопов. И успехи России в этой области весьма убедительны – многие открытия советских, российских ученых легли в основу ряда прикладных направлений использования стабильных и радиоактивных изотопов. В 70-80 годы прошлого века предприятия и организации Росатома (Минатома) приступили к созданию промышленных технологических линий по выпуску изотопной продукции. Электрохимический завод, где производство неурановых изотопов ведется с 1971 года, стал, по сути, первым отечественным предприятием, на котором были внедрены промышленные каскады газовых центрифуг для получения стабильных изотопов.
С.В.Филимонов, директор ОАО «ПО «Электрохимический завод»
В 2002 году на предприятии было создано самостоятельное структурное подразделение - цех производства изотопов (ЦПИ), что способствовало выпуску товарной изотопной продукции в промышленных объемах. К настоящему времени специалисты ЭХЗ освоили производство около 100 стабильных изотопов 19 химических элементов: аргона, вольфрама, германия, железа, иридия, кадмия, кремния, криптона, ксенона, молибдена, никеля, олова, осмия, свинца, селена, серя, теллура, углерода, цинка.
Здание цеха по производству изотопов
На ЭХЗ реализован полный технологический цикл получения изотопной продукции: от изготовления рабочего газа и разделения изотопов в каскадах современных газовых центрифуг до получения товарных форм стабильных изотопов, необходимых потребителям. Система автоматизированного контроля и управления технологическим процессом разделения изотопов, построенная по модульному принципу с использованием современной микропроцессорной техники, – собственная разработка специалистов предприятия – следит за состоянием газовых центрифуг и поддерживает параметры, необходимые для получения качественной продукции. Контроль изотопного состава и химической чистоты товарной продукции ведет Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), оснащенная современной аналитической аппаратурой и оборудованием российских и зарубежных фирм. Техническая компетентность ЦЗЛ подтверждена аккредитацией в Системе аккредитации аналитических лабораторий. Высококвалифицированные специалисты экспериментальных лабораторий ЦЗЛ работают над совершенствованием технологии получения изотопов центрифужным методом, расширением спектра рабочих веществ и номенклатуры выпускаемых изотопов. Для этого используются опытные каскады, укомплектованные различными моделями газовых центрифуг, и экспериментальные установки, позволяющие моделировать и отрабатывать химические процессы. Технологическая платформа будущегоРуководство ОАО «ПО «Электрохимический завод» оценивает потенциал и перспективы действующего на предприятия производства изотопной продукции исходя из того, что существующая технологическая платформа атомной энергетики, базирующаяся на открытом ядерно-топливном цикле и тепловых реакторах, имеет предел внутреннего ресурса повышения эффективности. И этот предел практически достигнут. В создании крупномасштабной ядерной энергетики XXI века главная роль будет принадлежать реакторам на быстрых нейтронах и замкнутому ядерно-топливному циклу. Электрохимический завод как крупнейший производитель стабильных изотопов центрифужным методом способен участвовать в НИОКР по созданию реактора на быстрых нейтронах, причем в двух направлениях. Первое – создание систем безопасности пассивного принципа действия с использованием бора-10. Бор, обогащенный центрифужным методом по легкому изотопу бор-10, входит в состав стержней, регулирующих скорость ядерных процессов в реакторе. Из-за своей особенности взаимодействия с нейтронами бор-10 вне конкуренции среди других элементов с большим сечением захвата нейтронов. ОАО «ПО «ЭХЗ» готов к сотрудничеству и в таком направлении НИОКР как разработка новых конструкционных материалов для продления срока службы реакторов до 60 лет. Бор, обогащенный по изотопу бор-11, и вольфрам, обогащенный по изотопу вольфрам-184, могут быть использованы для создания жаростойких и «прозрачных» по отношению к нейтронам конструкционных материалов, которые в будущем могут представить значительный интерес при создании отдельных узлов первого контура термоядерных реакторов. Особый интерес для предприятия – из-за масштабности потенциальных объемов потребления – представляет возможность выпускать цинк, обедненный по изотопу цинк-64. Цинк-64 применяется в системах охлаждения атомных реакторов различных типов в качестве добавки, которая позволяет снизить радиационные поля при ремонтных остановах, уменьшить интенсивность коррозионных процессов, повысить надежность работы тепловыделяющих сборок (ТВС). Эффективность технологии дозирования цинка в водный теплоноситель доказаны не только экспериментальными исследованиями. «За» говорит двадцатилетний мировой опыт применения этого метода, правда, до недавнего времени потребителями обедненного цинка являлись только зарубежные АЭС. Однако к настоящему времени ведущие исследовательские и инжиниринговые центры России обосновали перспективность применения технологии дозирования цинка в отечественных атомных проектах. В 2010 году ОАО «ПО «ЭХЗ» предоставило образцы обедненного цинка для проведения технологических испытаний на российских АЭС. Медицина на ядерном «уровне» Сфера использования ядерных технологий с каждым годом расширяется, в частности, с развитием такого направления современной медицины как ядерная. Радиоактивные вещества в ней используются и для диагностики физиологических и биохимических процессов, протекающих в организме человека, и для лечения различных заболеваний. Технологические каскады ЦПИ ОАО «ПО «ЭХЗ» не первый год востребованы для создания радиоизотопов для ядерной медицины. Наибольшее применение имеет радиоизотоп молибден-99, являющийся генератором короткоживущего изотопа технеций-99m. На технеций-99m приходится около 80% всех диагностических процедур в мире. Радиоизотоп молибден-99 кроме основного «реакторного» способа получения может быть получен из стабильных изотопов молибден-98, молибден-100 с помощью ускорителей частиц. Данный метод является перспективным для применения на уровне регионов – при условии создания в России сети центров ядерной медицины, оснащенными реакторами и ускорителями. Активно внедряемый в медицинскую практику вольфрам-188, являющийся генератором рения-188, также получается из стабильного изотопа вольфрам-186. Новой развивающейся технологией в области лечения рака предстательной железы является использование свойств радиоизотопов, получаемых из иридия-191. Освоив наработку иридия-191, специалисты ЭХЗ направили усилия на оптимизацию затрат при производстве изотопа, чтобы сделать новый метод лечения недуга приемлемым для широкого практического применения. Еще одним ярким примером применения стабильных изотопов в современной медицине является высококонцентрированный изотоп углерод-13 используемый для радиационно безопасного «дыхательного теста» при диагностике желудочно-кишечных заболеваний. Обычно углерод-13 получают в два этапа: на первом этапе изотоп обогащается до промежуточной концентрации с использованием лазера, а на втором, до 99 % – на газовых центрифугах. На ЭХЗ впервые создано альтернативное производство, позволяющее проводить оба этапа обогащения с использованием только центрифужной технологии. Научный поиск Одной из перспективных областей применения стабильных изотопов являются крупномасштабные научные эксперименты – исследование безнейтринного двойного бета-распада, регистрация солнечного нейтрино, поиск «темной материи» и 2К-захвата. Экспериментальная физика слабых взаимодействий сформировала коммерчески значимый и постоянно растущий сегмент мирового рынка стабильных изотопов. Потребности международных научных проектов, таких как MAJORANA, GEM, MOON, CUORE, XMASS, SuperKamiok, KamLAND, BOREXINO, в стабильных изотопах, с предельной степенью обогащения и с высокой химической чистотой, достигают тысяч килограммов. В течение ряда последних лет ПО «Электрохимический завод» сотрудничает с ведущими исследовательскими центрами мира: Институтом теоретической и экспериментальной физики (Россия), Стэндфордским университетом (США), Институтом физики имени Макса Планка (Германия), Токийским университетом (Япония) и многими другими, принимающими активное участие в организации подобных экспериментов. Исследование безнейтринного двойного бета-распада рассматривается сегодня как одна из ключевых проблем физики элементарных частиц и космологии. Интерес к проблеме ещё более возрос после обнаружения осцилляций нейтрино, которые означают, что малоизученная частица имеет массу. Теперь самым важным становится вопрос о природе нейтрино. Для регистрации этой частицы необходим детектор с ультранизким уровнем шумов, что подразумевает, прежде всего, максимально чистые с точки зрения собственной радиоактивности материалы детектора. Учитывая масштабы экспериментов, чрезвычайно важная роль отводится производителям изотопов. От качества продукции, сроков наработки, специальных условий хранения и доставки во многом зависит успех научных программ. ЭХЗ как поставщик стабильных изотопов в таких проектах как GERDA, IGEX, NEMO, EXO и других зарекомендовал себя надежным партнером, продемонстрировав высокий технологической и организационный уровни. Примеры участия ЭХЗ в научных проектах: - GERDA (германий-76, обогащение более 86 %, 40 кг); - IGEX (германий-76, обогащение более 86 %, 20 кг); - NEMO (молибден-100, обогащение более 95 %, 13 кг; селен-82, обогащение более 95 %, 1 кг); - EXO (ксенон-136 с обогащением более 80 %, в количестве 68 кг). Стратегия в интересах потребителя Промышленный потенциал отечественных производителей стабильных изотопов в состоянии обеспечить потребности российской промышленности, науки, медицины продуктом высокого качества. Медико-биологические и ядерно-физические исследования, атомная промышленность, космическая техника, авиастроение, электроника, химия, геология, металлургия, спектроскопия, неразрушающий контроль, сельское хозяйство, метрология, производство фармпрепаратов для ядерной медицины – во всех этих областях нашли свое применение изотопы производства ЭХЗ. Конечно же, ОАО «ПО «Электрохимический завод» ориентировано в первую очередь на выпуск больших, промышленных, партий изотопной продукции. Значительные объемы позволяют предлагать потребителю наиболее выгодную цену и обеспечить возможность массового применения изотопов в тех или иных областях. Однако специалистам предприятия приходилось производить и небольшие опытные партии изотопов. Кроме того, предприятие обладает потенциалом для самостоятельной разработки и освоения технологии получения любых других изотопов химических элементов, которые только будут востребованы. ОАО «ПО «Электрохимический завод», стремящийся как производитель к максимальному удовлетворению запросов потребителей, тщательно следит не только за сферой применения своей продукции, но и изотопов в целом. И следует потребностям рынка, изучая возможности развития производства и расширяя номенклатуру выпускаемой продукции и оказываемых услуг. Предприятие также видит задачу быть максимально задействованным в реализации корпоративной стратегии атомной отрасли. Система менеджмента качества ЭХЗ в области производства и поставки изотопной продукции сертифицирована на соответствие стандарту EN ISO 9001:2008.
Система менеджмента окружающей среды ЭХЗ в области производства и поставки изотопной продукции сертифицирована на соответствие стандарту DIN EN ISO 14001:2005.
Перечень стабильных изотопов, выпускаемых ОАО «ПО ЭХЗ»:
Изотоп
|
Уровень
обогащения, %
|
Изотоп
|
Уровень
обогащения, %
|
Изотоп
|
Уровень
обогащения, %
|
Изотоп
|
Уровень
обогащения, %
|
36 Ar
38 Ar
40 Ar
|
99,90
99,90
99,99
|
180 W
182 W
183 W
184 W
186 W
|
99,90
99,80
99,80
99,80
99,90
|
70 Ge
72 Ge
73 Ge
74 Ge
76 Ge
|
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
|
54 Fe
56 Fe
57 Fe
58 Fe
|
99,90
99,90
99,00
99,90
|
191 Ir
193 Ir
|
99,90
99,90
|
106 Cd
108 Cd
110 Cd
111 Cd
112 Cd
113 Cd
114 Cd
116 Cd
|
99,50
99,00
99,40
84,00
98,70
93,00
99,40
99,50
|
28 Si
29 Si
30 Si
|
99,90
99,30
99,60
|
78 Kr
80 Kr
82 Kr
83 Kr
84 Kr
86 Kr
|
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,99
|
124 Xe
126 Xe
128 Xe
129 Xe
130 Xe
131 Xe
132 Xe
134 Xe
136 Xe
|
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
|
92 Mo
94 Mo
95 Mo
97 Мо
98 Mo
100 Mo
|
99,90
99,00
98,00
97,00
99,00
99,00
|
58 Ni
60 Ni
61 Ni
62 Ni
64 Ni
|
99,90
99,30
98,00
99,00
99,60
|
112 Sn
116 Sn
124 Sn
|
99,00
99,00
99,90
|
184 Os
186 Os
187 Os
188 Os
189 Os
190 Os
192 Os
|
97,50
99,80
99,60
94,00
99,60
99,30
99,60
|
204 Pb
206 Pb
207 Pb
208 Pb
|
99,90
99,90
99,00
99,80
|
76 Se
77 Se
78 Se
80 Se
82 Se
|
99,60
99,60
99,50
99,90
99,90
|
32 S
33 S
34 S
36 S
|
99,95
99,50
99,90
99,00
|
120 Те
122 Te
123 Те
124 Те
125 Te
126 Te
128 Te
130 Те
|
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
99,90
|
64 Zn
64 Zn
66 Zn
67 Zn
68 Zn
70 Zn
|
(обедненный)
99,90
99,00
98,00
99,00
98,70
|
13 C
|
99,90
|
|
Изотопы ПО «ЭХЗ» поставлялись в исследовательские университеты и национальные лаборатории по всему миру, в том числе: Стенфордский университет, Массачусетский технологический институт, Лабораторию реактивного движения НАСА, Берклийскую национальную лабораторию (США), Кембриджский университет, Ноттингемский университет (Великобритания), Институт Пола Шеррера (Швейцария), Австралийскую государственную организацию по науке и технологиям, Токийский университет (Япония).
Высокое качество изотопов ПО «ЭХЗ» подтверждено лабораториями потребителей и независимыми испытательными центрами, включая лабораторию института Фрезениуса (Германия); ГиредМет (Москва); Государственный исследовательский центр геологических испытаний (Китай), CanTest (Канада) и Evans Analytical Group (США).
Панорама заводоуправления
ОАО «ПО «Электрохимический завод» − предприятие Госкорпорации Росатом ( www.rosatom.ru). Производит низкообогащенный уран для топливных сборок АЭС, стабильные и радиоактивные изотопы различных химических элементов, технологические трубопроводы для промышленных объектов, статические преобразователи частоты специального и общепромышленного назначения и ряд других высокотехнологичных товаров. В 2010 году предприятие войдет в Топливную компанию, формирование которой происходит на базе ОАО «ТВЭЛ». Основной деятельностью ОАО «ТВЭЛ» ( www.tvel.ru) является разработка, производство и реализация (включая экспорт) ядерного топлива, а также сопутствующей ядерной и неядерной продукции. Целью создания Топливной компании является выстраивание оптимальной структуры управления предприятиями ядерно-топливного цикла для повышения эффективности работы и конкурентоспособности на глобальном рынке продукции и услуг ЯТЦ, с учетом динамики развития мировых рынков ядерных технологий и растущего конкурентного давления со стороны мировых лидеров. ОАО «ПО «Электрохимический завод» www.ecp.ru
663690, Россия, Красноярский край, г. Зеленогорск, ул. Первая Промышленная, дом 1. Телефон: +7(39169) 9-40-00. Факс: +7(39169) 9-42-43. E-mail: taifun@ecp.ru
Отдел маркетинга и сбыта: Телефоны: +7(39169) 9-48-56, 9-48-65, 9-45-35. Факс: +7(39169) 9-34-86. E-mail: market@ecp.ru
|
|