Centrifuga cu gaz

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 21 aprilie 2021; verificările necesită 10 modificări .

Centrifugă cu gaz  - un dispozitiv pentru separarea (separarea) gazelor cu greutăți moleculare diferite .

Cele mai cunoscute sunt centrifugele cu gaz pentru separarea izotopilor , în primul rând metoda modernă de îmbogățire a uraniului cu izotopul 235 U pentru energie nucleară și arme nucleare . Înainte de îmbogățire, amestecul natural de izotopi de uraniu este transformat în fază gazoasă ca hexafluorură de uraniu .

Un grad ridicat de separare este atins folosind multe centrifuge cu gaz individuale asamblate într-o cascadă, ceea ce permite îmbogățirea constantă mai mare a uraniului-235 la costuri semnificativ mai mici de energie în comparație cu procesul de separare a izotopilor în cascadă de difuzie utilizat anterior. Tehnologia centrifugelor cu gaz reprezintă astăzi cea mai economică modalitate de separare a izotopilor de uraniu [1] , utilizează semnificativ mai puțină energie decât alte metode și are multe alte avantaje.

Istorie

În 1919, Lindemann și Aston au propus utilizarea unei centrifuge pentru a separa izotopii. [2] [3] Prima separare practică a izotopilor prin centrifugare a fost efectuată în 1936. [4] Cu toate acestea, complexitatea tehnologică a optimizării tehnologiei centrifugelor a condus la preferința pentru tehnologia de difuzie a gazelor. În URSS , în 1940, angajații UFTI F. Lange , V. A. Maslov și V. S. Spinel au depus o cerere pentru „Metoda de preparare a unui amestec de uraniu îmbogățit cu uraniu cu un număr de masă de 235. Centrifugă cu mai multe camere”, pentru care a fost emis un certificat de drept de autor nr. 6359с. [5] [6] Pe baza acestor idei, în 1942-1943, Lange a construit și testat o centrifugă experimentală cu mai multe camere în Ufa. [7] [8] [9] [10]

În URSS în 1946-1952. centrifugele au fost angajate într-un grup de oameni de știință germani „ trofeu ” conduși de Dr. Max Steenbeck , strămutat de NKVD în 1945 în NII-5 din Sukhumi . [11] . Condițiile de lucru din Sukhumi în acei ani și realizările în crearea unui stand de centrifugă cu gaz funcțional până în 1952 sunt descrise în detaliu în memoriile lui N.F. Lazarev, care în acei ani, fiind tehnician în grupul Steenbeck, a lucrat îndeaproape cu Dr. Gernot Zippe [12] În ianuarie 1951, rezultatele lucrărilor privind dezvoltarea unei centrifuge cu gaz au fost raportate la o reuniune a Consiliului Tehnic, iar în septembrie 1952, o parte a grupului Steenbeck a fost transferată de la Sukhumi la Leningrad , la Biroul de Proiectare. a Uzinei Kirov . În 1953, grupul a fost suspendat de la participarea ulterioară la aceste lucrări, iar în 1956 oamenii de știință s-au întors în Germania. Amintiri ale acestor lucrări se regăsesc și la profesorul P.E. Suetin (mai târziu rector al Universității Ural (1976-1993)). În 1952, a fost student absolvent al lui E. M. Kamenev.

K. Steenbeck – a dezvoltat într-o oarecare măsură ideea opusă. A decis să construiască o centrifugă foarte lungă (aproximativ 300 cm) deoarece puterea ei de separare este proporțională cu lungimea sa. Rotorul centrifugei era o duzină și jumătate de bucăți dintr-o țeavă cu pereți subțiri conectate prin burdufuri flexibili. Centrifuga a fost menținută în poziție verticală de un magnet în partea sa superioară, iar partea inferioară a rotorului s-a sprijinit pe un ac flexibil, care se rotește împreună cu rotorul într-un rulment fix, scufundat în ulei și conectat la un amortizor care atenuează oscilațiile. a rotorului. În natură, nu am văzut această mașină, dar în 1952 m-am familiarizat în detaliu cu raportul științific al autorului său, Steenbeck. Principalul dezavantaj al centrifugei a fost pornirea dificilă, deoarece la trecerea printr-o serie succesivă de rotații critice, aceasta trebuia susținută de un sistem de role care să readucă rotorul pe axa de rotație. Și după atingerea vitezei de funcționare, tulburările aleatorii l-au scos cu ușurință din rotația stabilă. Principala descoperire norocoasă a lui Steenbeck a fost un ac flexibil. [13]

Până în 1952, laboratorul lui I. K. Kikoin de la Institutul de Energie Atomică a finalizat dezvoltarea științifică a metodelor de difuzie a gazelor pentru separarea izotopilor și a fost angajat în centrifuge cu gaz. [13] Cel mai activ pasionat de centrifuge a fost Candidatul la Fizică și Matematică. Științe Evgeny Mikhailovici Kamenev, care a condus lucrările experimentale privind implementarea tehnică a acestei idei. În același an, OKB de la Uzina Kirov, care anterior fusese angajată în instalații de difuzie a gazelor, a fost reorientată către crearea de centrifuge (proiectant șef al OKB N. M. Sinev). Viteza uriașă de rotație a rotorului, care este de 90 de mii de rotații pe minut, a dat naștere unei noi probleme - fluiditatea metalului. Această problemă a fost rezolvată de un grup de specialiști condus de Joseph Fridlyander, care a creat un nou aliaj de aluminiu V96ts. [14] [15] [16]

În 1955-1957, primele loturi de centrifuge experimentale au fost fabricate la Uzina Kirov. La 4 noiembrie 1957, la UEIP a fost pusă în funcțiune prima instalație pilot de separare centrifugă a izotopilor . În 2013, la aceeași fabrică a fost pusă în funcțiune prima fabrică cu centrifuge rusești de generația a 9-a. [17]

În Europa de Vest, dispozitivul de centrifugare cu gaz a fost brevetat în 1957 de foștii angajați ai lui Max Steenbeck, inginerii Gernot Zippe și R. Scheffel. [18] [19] URENCO a primit drepturile de proiectare .

Dispozitivul centrifugei cu gaz

Cel mai important element al unei centrifuge cu gaz este așa-numitul rotor  - un cilindru (țeavă) care se rotește într-o carcasă specială evacuată la viteză mare. Cu o creștere a vitezei, rotorul trece succesiv frecvențe la care apar oscilații rezonante datorită proprietăților mecanice ale sistemului rotativ. O centrifugă care funcționează la o viteză a rotorului deasupra celei de rezonanță se numește supercritică, sub - subcritică. Substanța de lucru este un compus gazos de hexafluorură naturală de uraniu uraniu obținut din oxid natural de uraniu ( U 3 O 8 ) sau tetrafluorură de uraniu (UF 4 ). UF 6 este introdus în centrifugă prin conducta de alimentare și intră în spațiul rotorului lângă axa rotorului în partea sa centrală. Datorită vitezei mari de rotație a rotorului (viteza liniară la periferia acestuia este de 600 m/s sau mai mult), gazul este concentrat în apropierea peretelui său. O zonă rarefiată cu o fracțiune mai ușoară se formează lângă axa rotorului. Separarea eficientă a componentelor amestecului are loc numai în prezența circulației axiale a gazului în interiorul rotorului. O astfel de circulație este asigurată prin crearea unui gradient de temperatură axial datorită unei surse externe de căldură. În timpul circulației, cea mai mare diferență în concentrațiile izotopilor ușori și grei se stabilește în părțile de capăt ale centrifugei - părțile inferioare și, respectiv, superioare. Fracția (produsul) îmbogățită în izotopul ușor este îndepărtată cu ajutorul unui dispozitiv de prelevare a probelor de gaz la conducta de evacuare. Fracție grea - este selectată dump (sau coadă).

Cele mai secrete elemente și dispozitive care determină funcționarea centrifugei au fost și rămân: suportul inferior al rotorului, rulment magnetic, motor etc., care este un anumit know-how și este brevetat în diverse brevete. Primul astfel de brevet aparține personalului Dr. Max Steenbeck , care a propus pentru prima dată un suport inferior mobil auto-stabilizator, o unitate magnetică și o pompă de vid moleculară . [18] [20] Parametrii care afectează puterea de separare a unei centrifuge sunt dimensiunile sale geometrice (lungimea rotorului: aproximativ 1 metru pentru centrifugele rusești cu gaz subcritic, până la 7-12 metri pentru URENCO și SUA [21] ; diametru) , viteza rotorului, precum și prezența circulației gazului pe direcția axială. Dezvoltarea dimensiunilor optime ale rotorului și ale altor elemente ale unei centrifuge cu gaz separate rămâne o problemă științifică și tehnică urgentă pentru creșterea eficienței. și reducerea costului tehnologiei de centrifugare cu gaz folosind cascade de centrifugare cu gaz.

Teoria centrifugelor cu gaz

Primele încercări de a construi un model matematic al unei centrifuge cu gaz au fost făcute în Marea Britanie la începutul anilor 1940. Frans Simon , Rudolf Peierls , Karl Fuchs și Nicholas Curti au dezvoltat o teorie generală a separării izotopilor, iar Paul Dirac , pe baza acestei teorii, a derivat o expresie pentru caracteristica de separare.

unde  este densitatea înmulțită cu coeficientul de autodifuzie (acest produs rămâne constant pentru un anumit gaz),  este lungimea rotorului,  este diferența de masă dintre cei doi izotopi care trebuie separați,  este constanta gazului,  este temperatura, și  este viteza tangențială a suprafeței interioare a rotorului.

Raportul Dirac orientează corect revelatorul pentru a crește viteza periferică, a scădea temperatura și a alungi rotorul, cu toate acestea, nu ține cont de unele procese care au loc cu gazul din interiorul rotorului, în urma cărora dă rezultate supraestimate. De exemplu, caracteristica reală de separare este proporțională cu pătratul vitezei tangențiale.

În prezent, se utilizează următoarea formulă semi-empirică pentru a evalua caracteristica de separare, presupunând T = 310 K și caracteristici tipice ale circulației gazului într-o centrifugă:

unde  este eficiența experimentală adimensională, δU este exprimată în kg⋅ SWU /an, iar alte cantități sunt în SI. Eficiența experimentală pentru centrifugele timpurii se află în intervalul 0,35-0,45; pentru centrifuge în exploatare comercială - 0,50-0,60; pentru cele mai avansate modele de centrifuge 0,8-1,14.

Starea actuală a tehnologiei centrifugelor cu gaz

În prezent[ când? ] Există trei mari companii de îmbogățire a uraniului în lume.

În prezent[ când? ] Sunt produse sau dezvoltate mai multe tipuri de centrifuge:

Tehnologii de centrifugare cu gaz în Rusia

Îmbogățirea uraniului în Rusia se realizează la patru mari complexe de îmbogățire: [24]

Capacități de producție ale complexului de îmbogățire rusesc (2007) [24]

Companie Capacitate, milioane SWU % Generații de centrifuge (2000) [25]
Uzina Electrochimică Ural 9.8 49 5, 6, 7
Uzina electrochimică din Zelenogorsk 5.8 29 5, 6, 7
Uzina chimică din Siberia 2.8 paisprezece 5, 6
Uzina chimică de electroliză Angarsk 1.6 opt 6
TOTAL: douăzeci 100

Toate cele patru instalații folosesc centrifuge de înaltă eficiență care oferă un cost al serviciului de îmbogățire de aproximativ 20 USD/ SWU, comparativ cu 70 USD/ SWU în SUA [24] .

Multă vreme, principalul complex de îmbogățire sovietic și rusesc a fost o centrifugă subcritică scurtă, simplă și fiabilă, bine adaptată pentru producția de masă, dar cu o productivitate mai mică decât o centrifugă supercritică [24] .

Până la sfârșitul anilor 1950, tehnologiile de difuzie au fost folosite pentru a îmbogăți uraniul. Tranziția către utilizarea industrială a centrifugelor a început în octombrie 1955, când a fost luată decizia de a construi o fabrică pilot în Novouralsk cu 2435 de centrifuge. Ulterior, în Novouralsk a fost pusă în funcțiune o fabrică industrială echipată cu centrifuge de prima generație. La 22 august 1960, s-a decis construirea unei mari fabrici de producție în Novouralsk cu centrifuge de generația a 2-a și a 3-a, care a fost pusă în funcțiune în anii 1962-1964 [24] .

În anii 1960 - 1970. au fost efectuate cercetări și dezvoltare de centrifuge din a doua, a treia și a patra generație și au fost efectuate teste pe banc de centrifuge din a cincea generație. Lucrarea a inclus optimizarea geometriei centrifugei și creșterea vitezei de rotație. În anii 1970 a început modernizarea tuturor celor patru întreprinderi de îmbogățire, în urma căreia tehnologia centrifugelor a devenit principala în complexul de îmbogățire sovietic. În 1971-1975. au apărut centrifugele din generația a cincea, iar în jurul anului 1984 - a șasea [24] .

Respingerea completă a tehnologiei de difuzie a gazelor a avut loc în URSS la sfârșitul anilor 1980 și începutul anilor 1990. Până în acest moment, consumul de energie electrică cu 1 SWU a scăzut cu un ordin de mărime, iar capacitatea de producție a crescut de 2-3 ori și a ajuns la 20 de milioane SWU [24] .

La sfârșitul anilor 1990, flota principală de centrifuge era alcătuită din mașini din generațiile a 5-a și a 6-a, în număr aproximativ egal. Mașinile din generația a cincea se apropiau de limita de viață (25 de ani), prin urmare, în 1997-1998, Minatom a început modernizarea UEIP și ECP, timp în care mașinile din generația a cincea au fost înlocuite cu mașini din generația a șaptea, în timp ce capacitatea de producție a complexului de îmbogățire. crescut cu 25% [ 24] .

În 1998, au început lucrările la centrifugele de generația a opta în Rusia, a căror productivitate a depășit cu o treime productivitatea mașinilor de generația a cincea. Centrifugele de generația a opta au fost ultimul model de centrifugă subcritică, deoarece potențialul de îmbunătățire a designului și a materialelor a fost epuizat [24] .

Generații de centrifuge sovietice și rusești [26]

Generaţie Începutul implementării
industriale [27]
 Tip [27] Dezvoltator
[ 27]		 Datele principale Note
Prototip 1952-55 - dezvoltare
1957 - operațiune de probă		 Centrifuga Kamenev
unu 1961 LKZ OKB LKZ 1960 - începerea producției
2 1962 VT-3F OKB LKZ 1966-70 - lucrări pentru îmbunătățirea fiabilității
1972-74 - dezafectat		 Aranjament pe niveluri folosit pentru prima dată
3 1963 VT-3FA TsKBM 1966-70 - lucrări pentru îmbunătățirea fiabilității
1972-74 - dezafectat
patru 1965 VT-5 TsKBM 1966-70 - lucrează pentru a îmbunătăți fiabilitatea
5 1970 BT-7 TsKBM 1966-70 - test pe banc
1971-75 - operare in masa		 1972 - accidente de masă
Durată de viață proiectată - 12,5 ani, real - 25 de ani.
6 1984 VT-33D TsKBM Mijlocul anilor 1970 - design Dezvoltat ca urmare a unei investigații asupra accidentelor centrifugelor din generația a 5-a.
Materialele compozite au fost folosite pentru prima dată.
Durata de viață de proiectare este de 15 ani, cea reală este de 30 de ani.
Consum de energie - 60 kWh/SWU
7 1997 VT-25 UEIP 1978 - începutul dezvoltării
1982 - producție pilot
1991 - exploatare de probă		 2x performanța generației 5.
Consum de energie - 50kWh/SWU
opt 2004 PGC-8 UEIP 1997 - începutul dezvoltării Performanța este de 2 ori mai mare decât generația 6.
9 [28] 2012 PNGC-9 OKB NN 2003 - începutul dezvoltării Prima centrifugă supercritică rusă.
Performanța este de 2 ori mai mare decât generația a 7-a.
9+ [27] 2017 GTs-9+ Centrotech

În 2000, centrifugele din generațiile 5, 6 și 7 au reprezentat 48, 49 și, respectiv, 3% din producția totală. [25]

Rata de eșec a centrifugelor rusești este în prezent de aproximativ 0,1% pe an. Performanța centrifugelor din generația 9 este de 14 ori mai mare decât cea a generației 1, iar costul EEP este de 10 ori mai mic [29] .

Tehnologia centrifugelor cu gaz în SUA

Lucrări din anii 1930

În 1934, Jesse Beamsa de la Universitatea din Virginia a făcut prima încercare de succes de a separa izotopii de clor folosind o centrifugă cu gaz. Principala dificultate a fost frecarea mare a rulmenților, care a generat o cantitate mare de căldură, ceea ce a redus gradul de separare, a crescut costurile și a redus durata de viață a dispozitivului [30] .

Proiectul Manhattan

Perspectivele de utilizare a centrifugelor cu gaz pentru îmbogățirea uraniului au fost luate în considerare în cadrul Proiectului Manhattan. Beams a participat la proiect ca lider al echipei de proiectare pentru Universitatea din Virginia. Primele mașini au fost construite de către Westinghouse Research Laboratory , testele au fost efectuate de Standard Oil Development (Bayway, New Jersey ). Mașina era o centrifugă supercritică cu un diametru de 18,5 cm și o lungime de 3,45 m, viteza de rotație a jantei era de 215 m/s. Ulterior, Westinghouse a construit o mașină supercritică cu un diametru de 18,3 cm și o lungime de 3,35 m, precum și o mașină subcritică cu un diametru de 18,3 cm și o lungime de 1,05 m. Ultima mașină a fost testată începând cu august 1943 . În decembrie 1943, în a 99-a zi de testare, a avut loc o scurgere, care a dus la un accident. Trei săptămâni mai târziu, managerul de proiect de îmbogățire Harold Urey a întrerupt programul de centrifugare în favoarea unei tehnologii de difuzie gazoasă mai simplă, dar mai consumatoare de energie [30] .

Primii ani postbelici

După cel de-al Doilea Război Mondial, experimentele cu centrifuge au continuat în diferite țări; în SUA, s-a obținut un oarecare succes la Institutul Franklin din Philadelphia. Cu toate acestea, în decembrie 1951, Comitetul de Separare a Izotopilor din cadrul Diviziei de Cercetare a Comisiei pentru Energie Atomică (AEC) s-a opus proiectului de centrifugare, crezând că nu pot concura cu instalațiile de difuzie gazoasă. Situația s-a schimbat oarecum în 1953, când grupurile lui Wilhelm Groth și Konrad Beyerle din Germania și grupul lui Jakob Kiestemacher din Olanda au anunțat crearea unor centrifuge mai economice. În septembrie 1954, AEC a decis să-și reia activitatea, dar comisia se aștepta să obțină în cele din urmă acces la tehnologia germană gata făcută, așa că problema s-a limitat la studiul de noi materiale pentru rotoarele supercritice (grupul lui Arthur R. Kultau de la Universitatea din Virginia, august 1956) [30] .

1957–1985

În vara anului 1956, omul de știință austriac Gernot Zippe, repatriat din URSS, care a lucrat mult timp ca șef al unui grup pentru dezvoltarea părții mecanice a centrifugelor sovietice, a intrat în atenția Direcției de Informații a Marinei SUA. . În 1957, AEA a aranjat ca Zippe să vină în SUA în baza unui contract cu Universitatea din Virginia, unde a făcut o copie a unei mașini sovietice care funcționa fără rulmenți și lubrifiere cu ulei, care erau principala problemă în programul american [30]. ] .

În aprilie 1960, Divizia de Cercetare AEA a aprobat un program de construire a unei fabrici de îmbogățire la Oak Ridge sub conducerea diviziei nucleare a Union Carbide Corporation. Lucrările au început la 1 noiembrie 1960 și au inclus construcția unei cascade proiectate de sovietici, dezvoltarea teoriei centrifugelor și studiul de noi materiale. Primele mașini aveau rotoare din aluminiu cu un diametru de 7,6 cm, apoi s-au folosit materiale mai durabile - aluminiu presat în fibră de sticlă și compozite. Diametrul rotorului a crescut și el - 15, 25, 35, 48, 51 și 60 cm. Productivitatea primelor mașini în 1961 a fost de 0,39 SWU / an, până în 1963 a fost posibil să-l ridice la 2, iar până în 1967 - până la 30 SWU / an [30] .

Până la sfârșitul anilor 1960, a început trecerea la funcționarea de probă a mașinilor. Din 1972 până în 1977, testarea primei generații de centrifuge (Setul I) a continuat la Oak Ridge și Torrance, California. În 1974, au început testele la a doua generație de centrifuge (Setul II), iar în 1977 - a treia (Setul III). Până atunci, fabrica de la Oak Ridge producea 50.000 SWU/an [30] .

La sfârșitul anilor 1970, din cauza creșterii așteptate a cererii de energie nucleară, s-a decis construirea unei centrale la scară comercială cu o capacitate de 8,8 milioane SWU/an în Portsmouth, Ohio. Centrifuga de bază a fost un Set III cu un diametru al rotorului de 61 cm și o lungime de peste 12 m. Capacitatea de separare a fost de până la 200 SWU/an per mașină. Cu toate acestea, prognoza unei creșteri a cererii de energie nu s-a materializat, așa că la 5 iunie 1985, construcția a fost restrânsă. Un total de 3.000 de centrifuge au fost instalate în locul celor 44.000 planificate , iar costurile de construcție s-au ridicat la 2,6 miliarde de dolari [30] .

În 1985, Statele Unite au restrâns dezvoltarea centrifugelor cu gaz, fără a aduce problema în exploatare comercială. De atunci, s-a acordat preferință tehnologiilor promițătoare de îmbogățire, în primul rând tehnologiei laser [31] .

1995–2016

În 1993, în Statele Unite a fost înființată corporația de stat USEC (US Enrichment Company, American Enrichment Company, AOK). I s-au dat ambele instalații americane de difuzie a gazelor - în Piketon (Ohio) și Paducah (Kentucky). În 1994, AOK a devenit singura contraparte din partea SUA în cadrul acordului HEU-LEU (vânzarea în SUA a uraniului de putere obținut de Rusia din uraniul său de calitate pentru arme).

În 1995, Departamentul de Energie al SUA și-a dat seama de inutilitatea în continuare a tehnologiei de difuzie gazoasă și a încercat să revigoreze instalația de centrifugare din Piketon, care a fost latentă de mulți ani. S-a presupus că rafinarea centrifugelor va dura 4-5 ani și 400 de milioane de dolari în credite. Lucrările la punerea în funcțiune a centralei au fost atribuite AOK.

În 1996, AOK a fost privatizată, care a fost primul caz de privatizare a unei întreprinderi de îmbogățire a uraniului din lume. În iulie 1998, 100 de milioane de acțiuni AOK au fost tranzacționate la Bursa de Valori din New York pentru 1,9 miliarde de dolari.

Lucrările la Piketon au început în 2002, iar până în 2009 AOC sa angajat să conducă o fabrică de centrifugare cu o capacitate de separare de 3,5 milioane SWU/an. În timpul lucrărilor, costul construcției a crescut constant, iar termenele pentru punerea în funcțiune a centralei au fost deplasate. În iunie 2008, estimarea a ajuns la 3,8 miliarde de dolari (față de 2,3 miliarde de dolari în 2002), iar termenul limită a fost prelungit până la sfârșitul anului 2012. În septembrie 2009, comisia Ministerului Energiei a precizat că la uzină au fost instalate 40 de centrifuge, dar încă nu a fost posibilă asamblarea unei cascade a acestora. Până în mai 2010, 24 de centrifuge au fost asamblate în cascadă, moment în care estimarea a crescut la 4,7 miliarde de dolari.

La 11 iunie 2011, KLA a încercat să testeze o cascadă de 50 de centrifuge. Ca urmare, a avut loc un accident - din cauza unui scurtcircuit la patru centrifuge, rulmenții magnetici superiori ai rotoarelor s-au oprit, ca urmare, rotoarele au intrat în contact cu structura de susținere și s-au prăbușit complet. În plus, răcirea cu apă a rulmenților centrifugelor rămase a fost oprită, rulmenții au început să se supraîncălzească, rotoarele au început să încetinească, doi dintre ei au trecut prin regiunea de rezonanță, au experimentat bătăi puternice și, de asemenea, s-au prăbușit. Depresurizarea nu a dus la eliberarea de radiații, deoarece nu exista fluorură de uraniu în interiorul rotoarelor. Timp de cinci ore, personalul nu a putut stabili controlul asupra situației.

După acest accident, pe 19 noiembrie 2011, Ministerul Energiei a refuzat reînnoirea licenței AOK pentru a lucra cu o cascadă experimentală. În plus, firmei i s-au refuzat garanții guvernamentale pentru un împrumut de 2 miliarde de dolari.Amenințată de pierderea independenței țării în ceea ce privește îmbogățirea uraniului, Departamentul Apărării al SUA a încercat să facă presiuni asupra Departamentului de Energie, drept urmare, a dat mai întâi AOC un garanție guvernamentală pentru un împrumut de 150 de milioane de dolari, care a fost blocat la 29 noiembrie 2011 de către Comitetul de buget al Congresului, iar apoi a alocat un credit de 44 de milioane de dolari.

La 18 iunie 2012, AOC a semnat un acord cu Departamentul de Energie prin care controlul tehnologiei American Centrifuge a fost transferat temporar unei filiale, AC Demonstration, al cărei consiliu de administrație era format din angajați DOE. AOC a primit finanțare în valoare de 280 de milioane de dolari și s-a angajat să monteze o cascadă demonstrativă de 120 de centrifuge AC-100 până în februarie 2013 și să efectueze teste în termen de 10 luni. În cazul testelor de succes, proprietatea centrifugelor și proprietatea intelectuală a revenit la AOC, compania a primit garanții și un împrumut de 2 miliarde de dolari. Pentru a optimiza costurile, în 2013 AOC a închis o serie de unități de producție, inclusiv ultima fabrică de îmbogățire prin difuzie a gazelor din SUA din Paducah. Dificultățile companiei au fost însoțite de o scădere a prețului acțiunilor sale, iar în aprilie 2013 compania a fost retrasă de la tranzacționare la bursă.

Pe 16 decembrie 2013, când a devenit clar că nu va fi posibilă lansarea cascadei la timp, AOK a declarat faliment. La 1 septembrie 2014, procedura de faliment a fost finalizată, societatea a primit o nouă denumire „Centrus”. Pe 26 decembrie 2014, companiile supravegheate de Laboratorul Național Oak Ridge (ONL) au oferit o altă oportunitate de a lansa cascada demonstrativă cu finanțare de 97,2 milioane USD până la 30 septembrie 2015. La 1 octombrie 2015, ONL a declarat că cascada nu este gata de funcționare. Pe 23 februarie 2016, Centrum a început concedierea angajaților și pregătirea șantierului pentru decontaminare.

Din 2013, după închiderea uzinei de difuzie gazoasă Paducah, Statele Unite nu au avut propriile instalații de îmbogățire a uraniului. Singura centrală de îmbogățire din SUA este deținută de URENCO USA, o divizie a companiei europene URENCO, și produce doar combustibil pentru centralele nucleare. Nu există unități de producție de uraniu pentru arme în Statele Unite.

Tehnologii de centrifugare cu gaz în alte țări

Pakistan

Tehnologia a fost introdusă ilegal în Pakistan de Abdul Qadeer Khan , un fost angajat al URENCO , născut în Pakistan [32] .

India

Detaliile activităților de îmbogățire a uraniului din India sunt un secret bine păzit, chiar mai mult decât alte activități nucleare. India are două instalații de îmbogățire a uraniului prin centrifugare. Interesul pentru îmbogățirea uraniului a fost manifestat la începutul anilor 1970. Dar abia în 1986, președintele Comisiei pentru Energie Atomică din India, Raja Ramanna, a anunțat că îmbogățirea uraniului a fost realizată cu succes [33] .

China

Din 2009, Techsnabexport a început livrările de centrifuge din generația a șaptea și a opta către Compania chineză a industriei energiei atomice. [34]

Iran

Conform datelor neoficiale [35] , în Iran a început să funcționeze uzina de îmbogățire a uraniului Fordu, ale cărei instalații sunt situate în buncăre subterane în grosimea unui lanț muntos din apropierea orașului Qom ( 156 km sud de Teheran ). Totodată, șeful agenției nucleare a Republicii Islamice, Fereydun Abbasi-Davani, a spus că punerea în funcțiune a centralei este așteptată în curând. Lucrările la mutarea centrifugelor pentru îmbogățirea uraniului de la Netenz la buncărul subteran „Ford” au început în august 2011.

Producția de uraniu îmbogățit în lume

Lucrările de separare a izotopilor se calculează în unități speciale de lucru de separare ( SWU ) . 

Capacitatea instalației de separare a izotopilor de uraniu în mii de SWU pe an, conform WNA Market Report .

Țară Companie, fabrică 2012 2013 2015 2018 2020
Rusia Rosatom 25000 26000 26578 28215 28663
Germania, Olanda, Anglia URENCO 12800 14200 14400 18600 14900
Franţa Orano 2500 5500 7000 7500 7500
China CNNC 1500 2200 4220 6750 10700+
STATELE UNITE ALE AMERICII URENCO 2000 3500 4700 ? 4700
Pakistan, Brazilia, Iran, India, Argentina 100 75 100 ? 170
Japonia JNFL 150 75 75 ? 75
STATELE UNITE ALE AMERICII USEC : Paducah & Piketon 5000 0 0 0 0
Total 49000 51550 57073 61111 66700


Tehnologia de difuzie este mai scumpă și utilizarea sa este în scădere. WNA estimează că din ce în ce mai multe centrifuge cu gaz sunt utilizate în întreaga lume: [36]

Tehnologie 2000 2010 2015 2020 (prognoză)
Difuzia cincizeci la sută 25% 0% 0%
Centrifuge 40% 65% 100 % 93%
laser 0 0 0 3%
Diluarea uraniului de calitate pentru arme în uraniu de calitate
pentru reactoare (de exemplu , HEU-LEU )		 zece % zece % 0 patru %

Comparație cu tehnologia de difuzie a gazelor

Producția de 1 SWU la instalațiile americane de difuzie a gazului a consumat 2.730 kWh de energie electrică și aproximativ 50 kWh la centrifugele rusești. Costul îmbogățirii este în mare măsură legat de energia electrică utilizată. Procesul de difuzie gazoasă consumă aproximativ 2500 kWh (9000 MJ) per SWU, în timp ce instalațiile moderne de centrifugare cu gaz necesită aproximativ 50 kWh (180 MJ) per SWU [37] .

Note

  1. ↑ OPORTUNITĂȚI DE PIAȚĂ PENTRU ÎMBOGĂȚIREA URANIULUI Arhivat 10 ianuarie 2014 la Wayback Machine .
  2. ↑ Îmbogățirea uraniului | Principal | Activități | „PO EHZ” (link inaccesibil) . Consultat la 12 februarie 2013. Arhivat din original la 12 aprilie 2013. 
  3. ↑ F.A. Lindemann și F.W. Aston, The possibility of separating izotopes, Philos. Mag., 1919, 37, p. 523.
  4. ^ JW Beams și FB Haynes, The Separation of Isotopes by Centrifuging, Phys. Rev., 1936, 50, pp. 491-492.
  5. ↑ Cunoașterea este putere : „ZS” - online
  6. ↑ Inventator și inovator: Arhiva numerelor: Nr. 703 07-2008 S. KONSTANTINOVA: BOMBĂ URANIUĂ DE SPINEL ȘI MASLOVA . Data accesului: 12 februarie 2013. Arhivat din original la 22 iulie 2012.
  7. ↑ „Ufa trace of the Soviet atomic bomb” Arhivat 15 mai 2013 la Wayback Machine
  8. ↑ „Proiectul atomic al URSS. La 60 de ani de la crearea scutului nuclear al Rusiei. Expozitii. Arhivele Rusiei Arhivate pe 24 februarie 2013 la Wayback Machine
  9. ↑ Copie arhivată . Consultat la 12 februarie 2013. Arhivat din original la 30 decembrie 2013.
  10. ↑ EB SPbSPU - Desheva, A.S. Istoria ultracentrifugei [Resursa electronică] / A.S. Ieftin. — Electron. text . Consultat la 19 aprilie 2013. Arhivat din original pe 20 aprilie 2013.
  11. ↑ Raport CIA publicat în 2010 (eng) . Preluat la 2 mai 2020. Arhivat din original la 4 august 2020.
  12. ↑ Gorobec1 . Consultat la 21 aprilie 2013. Arhivat din original pe 3 noiembrie 2016.
  13. ↑ 1 2 Proceedings of the Ural State University Nr. 12 (1999) Probleme de educație, știință și cultură. Problema 7 (link indisponibil) . Consultat la 7 septembrie 2019. Arhivat din original pe 19 septembrie 2008. 
  14. ↑ ZAO Centrotech-SPb
  15. ↑ Google Drive Document Viewer . Preluat la 18 iunie 2022. Arhivat din original la 2 iunie 2016.
  16. ↑ Istoria vie a industriei nucleare | Inginerie mecanică | Sergeev  (link inaccesibil)
  17. ↑ SA UEIP a lansat un bloc de centrifuge cu gaz de a noua generație . Preluat la 2 mai 2020. Arhivat din original la 3 august 2019.
  18. ↑ 1 2 Patent US3289925 - ZIPPE ETAL CENTRIFUGAL SEPARATORS - Google Patent . Preluat la 16 februarie 2013. Arhivat din original la 18 iunie 2016.
  19. ↑ POV - Interviu din 2003 de Dr. G. Zippe către profesor al Universității din Virginia „Despre istoria creării unei centrifuge cu gaz” http://isis-online.org/conferences/detail/gas-centrifuge-development-a-conversation-with-gernot- zippe/23 Copie de arhivă datată 1 iulie 2017 la Wayback Machine
  20. ↑ G. ZIPPE, R. SCHEFFEL, M. STEENBECK, DT 1071593 (1957)
  21. ↑ Gennady Solovyov: „Americanii au nevoie de centrifuga noastră” , Strana Rosatom (11 iunie 2011). Arhivat din original pe 4 septembrie 2014. Recuperat la 4 septembrie 2014.  „URENCO... Cea mai recentă modificare a centrifugelor lor are o înălțime de aproximativ 7 m, a noastră este un metru, iar americanii fac acum chiar și 12 m fiecare”.
  22. ↑ History of American centrifuges Arhivat 13 aprilie 2014 la Wayback Machine
  23. ↑ American Centrifuge Program Arhivat 26 mai 2014 la Wayback Machine
  24. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Oleg Buharin. Înțelegerea complexului de îmbogățire a uraniului din Rusia Arhivat 9 noiembrie 2020 la Wayback Machine . Science and Global Security, 12:193-218, 2004, ISSN: 0892-9882 print, DOI: 10.1080/08929880490521546. Traducere în rusă: partea 1 Arhivat 30 august 2018 la Wayback Machine , partea 2 Arhivat 29 august 2019 la Wayback Machine .
  25. ↑ 1 2 Safutin V. D., Verbin Yu. V., Tolstoi V. V. Starea și perspectivele producției de separare. Energie atomică, Vol. 89, Nr. 4 (1 octombrie 2000), p. 338-343.
  26. ↑ Oleg Buharin. Tehnologia de centrifugare gazoasă a Rusiei și îmbogățirea uraniului Arhivat 2 august 2019 la Wayback Machine . Universitatea Princeton, 2004.
  27. ↑ 1 2 3 4 Valentinov R. Tehnologia de îmbogățire Copie de arhivă din 6 decembrie 2019 la Wayback Machine . Elementul viitorului, nr. 12 (200), iulie 2017, p. 3.
  28. ↑ ChMZ ROSATOM .
  29. ↑ Gennady Solovyov: „Americanii au nevoie de centrifuga noastră” Copie de arhivă din 2 august 2019 la Wayback Machine . Energie Atomică. Interviu, 11 iunie 2011.
  30. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 R. Scott Kemp. Teoria și dezvoltarea centrifugei cu gaz: O revizuire a programelor din SUA Arhivat 13 august 2017 la Wayback Machine . Știință și securitate globală, 2009, Volumul 17, pp. 1-19. Traducere în rusă: Teoria și proiectarea centrifugelor cu gaz: O privire de ansamblu asupra programelor americane Arhivat 8 august 2017 la Wayback Machine .
  31. ↑ Cronologia dezvoltării tehnologiei centrifugelor cu gaz în Rusia și în străinătate Copie de arhivă din 6 decembrie 2019 la Wayback Machine . Elementul viitorului, nr. 12 (200), iulie 2017, p. 4-5.
  32. ↑ Tehnologia nucleară în Pakistan . Consultat la 10 ianuarie 2014. Arhivat din original pe 10 ianuarie 2014.
  33. ↑ INDIA URANIUM ENRICHMENT CAPACITY ESTIMATION Arhivat 10 ianuarie 2014 la Wayback Machine (MV Ramana, An Estimate of India's Uranium Enrichment Capacity // Science and Global Security, 2004, volumul 12, pp. 115-124)
  34. ↑ ChinaPRO - Revista de afaceri despre China: știri din China, economia chineză, afaceri cu China, expoziții în China, transport maritim din China, mărfuri din China, transporturi din China, producție în K... . Preluat la 22 februarie 2013. Arhivat din original la 30 iunie 2013.
  35. ↑ Iranul va lansa lucrări nucleare în buncăr în viitorul apropiat | Reuters 08.01.2012 (link indisponibil) . Consultat la 8 ianuarie 2012. Arhivat din original pe 9 ianuarie 2012. 
  36. ↑ Uranium Enrichment Arhivat 28 iunie 2013. (actualizat octombrie 2018) // World Nuclear Association; conform WNA Market Report
  37. ↑ World Nuclear Association. Îmbogățirea  uraniului . www.worldnuclear.org . Preluat la 6 decembrie 2020. Arhivat din original la 3 decembrie 2020.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii