Úvodní a vysvětlující poznámky
Popis některých vybraných položek seznamu je upřesněn úvodní nebo vysvětlující poznámkou uvedenou níže. Čísla těchto poznámek jsou shodná s číslem příslušné vybrané položky v seznamu.
1.1. Vysvětlující poznámka
Jaderný reaktor zahrnuje položky, které jsou umístěny uvnitř reaktorové nádoby nebo jsou s ní přímo spojené, zařízení řídící výkon aktivní zóny a komponenty, které obsahují, přicházejí do přímého kontaktu nebo řídí oběh chladiva primárního okruhu reaktoru.
Nelze vyloučit ty reaktory, které lze modifikovat tak, aby ročně produkovaly významně více než 100 g plutonia. reaktory konstruované pro trvalý provoz na významné úrovni výkonu, bez ohledu na jejich kapacitu produkce plutonia, nejsou považovány za "reaktory nulového výkonu".
1.2. Vysvětlující poznámka
Vrchlík reaktorové nádoby je zahrnut do položky 1.2. jako hlavní dílensky vyráběná součást reaktorové nádoby.
1.3. Vysvětlující poznámka
Výše uvedené položky jsou schopné uskutečnit výměnu paliva za provozu nebo používat technicky složité prvky pro umístění nebo nasměrování, které umožňují provedení komplexu operací, probíhajících při výměně paliva v průběhu odstávky jaderného reaktoru, kdy přímé pozorování nebo přístup k palivu nejsou obvykle možné.
1.7. Vysvětlující poznámka
Speciálně konstruovaná čerpadla mohou zahrnovat komplikované těsnící nebo vícenásobné těsnící systémy určené k prevenci úniků primárního chladiva, hermetická motorová čerpadla a centroběžná čerpadla. Tato definice zahrnuje čerpadla kategorie NC-1 nebo ekvivalentních standardů.
1.8. Vysvětlující poznámka
Vestavby jaderných reaktorů jsou důležité konstrukce uvnitř reaktorové nádoby, které mají jednu nebo více takových funkcí jako vyztužení a fixace aktivní zóny, směrování toku primárního chladiva, zajištění radiačního odstínění reaktorové nádoby a řízení manipulace s nástroji a přístroji uvnitř aktivní zóny.
1.9. Vysvětlující poznámka
Parogenerátory jsou speciálně konstruovaná nebo upravená zařízení pro převod tepla generovaného v reaktoru (primár) na přeměnu přiváděné vody (sekundár) na páru. V případě rychlého množivého reaktoru s tekutým kovem, které pracují s chladicí smyčkou s tekutým kovem jako mezistupněm, jsou teplotní výměníky převádějící teplo mezi primárem a mezistupňovým chladícím okruhem chápány jako spadající do rámce kontrolovaných, jako dodatečné části k parogenerátorům. Rozsah kontroly tohoto bodu nezahrnuje teplotní výměníky pro nouzové dochlazovací systémy nebo pro chladící systémy rozpadového tepla.
1.10. Vysvětlující poznámka
Tato položka zahrnuje vnitřní a vnější přístroje, které měří úrovně toku neutronů v širokém rozpětí, typicky od 104 neutronů na cm2 za sekundu do 1010 neutronů na cm2 za sekundu nebo větším. Ke vnějším náležejí ty přístroje vně aktivní zóny reaktoru definovaného v odstavci 1.1., které jsou však umístěny uvnitř biologického stínění.
2.2. Vysvětlující poznámka
Borový ekvivalent (BE) může být stanoven experimentálně nebo je kalkulován jako suma BEz pro nečistoty (mimo BE uhlíku, jelikož uhlík není považován za nečistotu) včetně bóru, kde:
BEz (ppm) = CF x koncentrace prvku Z (v ppm);
CF je konverzní faktor: (δZ x AB) dělený (δB x AZ);
δB a δZ jsou účinný průřez záchytu tepelných neutronů (v barnech) boru nacházejícího se v přírodě, respektive prvku Z; a AB a AZ jsou atomové hmotnosti boru nacházejícího se v přírodě, respektive prvku Z.
3. Úvodní poznámka
Přepracováním ozářeného jaderného paliva se separuje plutonium a uran od vysoce radioaktivních štěpných produktů a od dalších transuranových prvků. Tato separace může být uskutečněna pomocí rozdílných technologických postupů. V průběhu let se stal nejpoužívanějším a uznávaným proces Purex. Purex zahrnuje rozpuštění ozářeného jaderného paliva v kyselině dusičné a následující separaci uranu, plutonia a štěpných produktů pomocí kapalinové extrakce, využívající tributylfosfát v organickém rozpouštědle.
Purexové závody používají dále vyjmenované nebo jim podobné technologické operace: sekání ozářených palivových článků, rozpouštění paliva, kapalinovou extrakci a skladování technologických roztoků. Mohou existovat také zařízení pro termickou denitraci dusičnanu uranu, pro konverzi dusičnanu plutonia na oxid nebo na kov a pro úpravu kapalných odpadů štěpných produktů do takové formy, která je vhodná pro dlouhodobé skladování nebo pro uložení. Avšak specifické typy a uspořádání zařízení, na kterých se tyto operace provádějí, se mohou v různých Purexových závodech lišit z následujících důvodů. Podle typu a množství ozářeného paliva, určeného pro přepracování a zamýšleného naložení s regenerovanými materiály, jakož i filosofie bezpečnosti a údržby včleněné do projektu závodu.
Závod na přepracování ozářených palivových článků zahrnuje zařízení a komponenty, které běžně přicházejí do přímého kontaktu a přímo ovládají toky ozářeného paliva a hlavní toky jaderného materiálu a technologických roztoků štěpných produktů.
Tyto procesy, včetně kompletních systémů pro konverzi plutonia a výrobu kovového plutonia, těsně souvisejí s opatřeními zabraňujícími dosažení kritičnosti (například pomocí úpravy geometrického uspořádání), ozáření (například pomocí stínění) a nebezpečí toxicity (například použití ochranných obalů).
3.1. Úvodní poznámka
Toto zařízení rozrušuje povlak paliva a tak připravuje ozářený jaderný materiál k rozpouštění. Nejčastěji jsou používány speciálně konstruované strojní nůžky, ale mohou být použita i moderní zařízení, jako například lasery.
3.2. Úvodní poznámka
Rozsekané vyhořelé palivo obvykle postupuje do rozpouštěcích nádrží. V těchto nádobách zabezpečených proti dosažení kritičnosti je ozářený jaderný materiál rozpouštěn v kyselině dusičné a zbytky povlaku paliva jsou odstraněny z technologického procesu.
3.3. Úvodní poznámka
Do kapalinových extraktorů vstupuje jak roztok ozářeného paliva z rozpouštěcích nádrží, tak i organické roztoky, které separují uran, plutonium a štěpné produkty. Zařízení pro kapalinovou extrakci je obvykle konstruováno tak, aby splňovalo přísné provozní parametry, jako je dlouhá provozní životnost bez nároků na údržbu nebo snadná vyměnitelnost, jednoduchost provozu a ovládání a pružnost při změnách technologických podmínek.
3.4. Úvodní poznámka
Z operace extrakce vycházejí tři hlavní toky technologických roztoků. Nádoby na uskladnění nebo zásobníky jsou používány pro další zpracování všech tří toků takto:
(a) Čistý roztok dusičnanu uranu je koncentrován odpařováním a postupuje na operaci denitrace, kde je převáděn na oxid uranu. Tento oxid se znovu používá v jaderném palivovém cyklu.
(b) Vysoce radioaktivní roztok štěpných produktů je obvykle koncentrován odpařováním a skladuje se jako kapalný koncentrát. Tento koncentrát může být následně odpařen a převeden do formy vhodné pro skladování nebo uložení.
(c) Roztok čistého dusičnanu plutončitého je koncentrován a skladován až do jeho předání do dalšího stupně technologického procesu. Zejména nádoby na uskladnění nebo zásobníky pro plutoniové roztoky jsou konstruovány tak, aby se předešlo problémům kritičnosti vyplývající ze změn v koncentraci a formě tohoto technologického toku.
3.5. Úvodní poznámka
Ve většině závodů na přepracování vyhořelého paliva je konečným procesem konverze roztoku dusičnanu plutonia na oxid plutoničitý. Tento proces zahrnuje následující hlavní operace: dávkování, skladování a kalibrace, srážení a oddělení pevné a kapalné fáze, žíhání, manipulace s produktem, větrání, zacházení s odpady a řízení technologického procesu.
3.6. Úvodní poznámka
Tento proces, který může být součástí závodu na přepracování ozářeného paliva, zahrnuje fluoraci oxidu plutoničitého, obvykle pomocí vysoce korozivního fluorovodíku, jejímž produktem je fluorid plutoničitý, který je následně redukován vysoce čistým vápníkem na kovové plutonium a strusku obsahující fluorid vápenatý. Hlavní operace tohoto procesu jsou: fluorace (například s použitím zařízení vyrobeného z drahých kovů nebo jimi povlakovaného), redukce kovem (například s použitím keramických kelímků), regenerace strusky, manipulace s produktem, větrání, zacházení s odpady a řízení technologického procesu.
4. Úvodní poznámka
Jaderné palivové články jsou vyráběny z jednoho nebo více výchozích nebo zvláštních štěpných materiálů. Pro palivo na bázi kysličníků, nejběžnější typ paliva, se to týká zařízení na lisování tablet, sintrování, drcení a třídění. S palivem typu MOX se manipuluje v rukavicových komorách (nebo obdobných prostorech) dokud není hermeticky utěsněno v povlaku. Ve všech případech je palivo hermeticky utěsňováno uvnitř vhodného povlaku, který je projektován jako primární schránka uzavírající palivo tak, aby zajišťoval odpovídající výkon a bezpečnost při provozu reaktoru. V zájmu zajištění předpovídatelného a bezpečného výkonu paliva jsou ve všech případech také nezbytné extrémně vysoké standardy přesné kontroly postupů, procedur a zařízení.
4. Vysvětlující poznámka
Taková zařízení nebo systémy zařízení mohou zahrnovat například:
1) plně automatizované kontrolní stendy speciálně konstruované nebo opravené pro kontrolování finálních rozměrů a povrchových vad palivových tablet;
2) automatické svářecí stroje speciálně konstruované nebo upravené pro sváření koncových krytů palivových článků (nebo proutků);
3) automatické testovací a kontrolní stendy speciálně konstruované nebo upravené pro kontrolu integrity dokončených palivových článků (nebo proutků);
Položka 3 typicky zahrnuje zařízení pro: a) rentgenové zkoušení svárů článků (nebo proutků) a koncových krytů, b) detekci úniku hélia z tlakových článků (nebo proutků), a c) gamaskenování článků (nebo proutků) s cílem ověřit správnost jejich plnění palivovými tabletami.
5.1. Úvodní poznámka
Plynová odstředivka obvykle sestává z tenkostěnného válce(ů) o průměru 75 mm (3 in) až 400 mm (16 in) umístěného ve vakuovém prostředí a točícího se s vysokou obvodovou rychlostí,řádu 300 m/s nebo větší, okolo vertikální osy. Aby se dosáhly tak vysoké rychlosti musí mít konstrukční materiály rotačních komponent vysokou pevnost v poměru k hmotnosti. Montážní celek rotoru, a tudíž jeho jednotlivé komponenty, musí být vyrobeny s velmi malými tolerancemi, aby se snížila nevyváženost chodu. Na rozdíl od jiných odstředivek se plynová odstředivka pro obohacování uranu vyznačuje rotorovou komorou s rotujícím kotoučovým deflektorem(y) a stacionární sestavou trubek pro přivádění a odběr plynného UF6, opatřenou přinejmenším třemi oddělenými kanály, z nichž dva jsou spojeny s lopatkami sahajícími od osy rotoru k obvodu rotorové komory. Ve vakuu se rovněž nachází řada dalších částí, které se neotáčejí a které, ačkoliv jsou speciálně konstruovány, není obtížné vyrobit, a které nejsou vyráběny ze zvláštních materiálů. Nicméně, zařízení na plynové odstřeďování vyžadují velký počet těchto komponent, takže jejich množství může poskytnout důležité vodítko o konečném použití.
5.1.1. Vysvětlující poznámka
Pro rotační části odstředivek jsou používány následující materiály:
(a) Vysokopevnostní oceli, jejichž mez pevnosti v tahu se rovná 2050 MPa (300.000 psi) nebo více;
(b) Slitiny hliníku, jejichž mez pevnosti v tahu se rovná 460 MPa (67.000 psi) nebo je více;
(c) Vláknité materiály, vhodné pro použití v kompozitních strukturách, s měrným modulem rovným 12,3 x 106 m nebo větším a měrnou mezní pevností v tahu rovnou 0,3 x 106 m nebo větší ("měrný modul" je Yangův modul v N/m2 dělený měrnou hmotností v N/m3; "měrná mez pevnosti v tahu" je mez pevnosti v tahu v N/m2 dělená měrnou hmotností v N/m3).
5.2. Úvodní poznámka
Pomocné systémy, zařízení a komponenty pro obohacovací závody s plynovými odstředivkami jsou systémy zajišťující přivádění UF6 do odstředivek zajišťující spojení jednotlivých odstředivek do kaskád (nebo stupňů), což umožňuje postupný nárůst obohacení a odvádění "produktu" a "zbytků" UF6 z odstředivek, spolu se zařízením potřebným pro pohon odstředivek nebo pro řízení závodu.
Obvykle se UF6 odpařuje z pevné fáze ve vyhřívaných autoklávech a poté je v plynné formě rozváděn do odstředivek přes potrubí kaskádních sběračů (kolektorů). "Produkt" a "zbytky" plynného UF6 proudící z odstředivek rovněž prochází přes potrubí kaskádních sběračů (kolektorů) do vymrazovacích odlučovačů pracujících při teplotě 203 K (-70 0C), kde kondenzují a jsou pak přiváděny do kontejnerů vhodných pro přepravu nebo skladování. Protože obohacovací závod sestává z mnoha tisíc odstředivek uspořádaných v kaskádách, obsahuje mnoho kilometrů potrubních systémů kaskádních sběračů (kolektorů) zahrnujících tisíce svarů s mnohokrát se opakujícím uspořádáním. Zařízení, komponenty a potrubní systémy jsou vyráběny tak, aby vyhověly požadavkům standardů na velmi vysoké vakuum a čistotu.
5.2.4. Vysvětlující poznámka
Výše uvedené položky buď přicházejí do přímého kontaktu s plynným UF6 v technologickém procesu nebo přímo regulují odstředivky a průtok plynu od odstředivky k odstředivce a z kaskády do kaskády.
Materiály odolné vůči korozi UF6 zahrnují nerezovou ocel, hliník, hliníkové slitiny, nikl nebo jeho slitiny s obsahem niklu minimálně 60 %.
5.3. Úvodní poznámka
Při metodě separace izotopů plynovou difúzí tvoří hlavní technologické zařízení speciální porézní bariéry pro plynovou difúzi, výměníky tepla pro chlazení plynu (který se při stlačování ohřívá), uzavírací a regulační ventily a potrubní sítě. Vzhledem k tomu, že technologie plynové difúze je založena na použití hexafluoridu uranu (UF6), musí být veškeré povrchy zařízení, potrubí a přístrojů (které přicházejí do kontaktu s plynem) vyrobeny z materiálů, které zůstávají stabilní při styku s UF6. Závod na plynovou difúzi vyžaduje velký počet těchto celků, takže množství může být důležitou indikací konečného použití.
5.4. Úvodní poznámka
Pomocné systémy, zařízení a komponenty pro obohacovací závody používající plynovou difúzi, zahrnují systémy potřebné pro dávkování UF6 do separačních jednotek a propojení jednotlivých celků mezi sebou k vytvoření kaskád (nebo stupňů), a tím umožňují postupně dosáhnout vyššího stupně obohacení a odvést "produkt" a "zbytky" UF6 z difúzních kaskád. Vzhledem k velké setrvačnosti procesu v difúzních kaskádách vede jakékoliv přerušení jejich činnosti a zvláště jejich odstavení k vážným následkům. Proto je v závodech na difúzní obohacování velmi důležité striktní a nepřetržité udržování vakua ve všech technologických systémech, automatické havarijní ochrany a přesné automatické regulace proudu plynu. Tyto důvody vedou k nutnosti vybavit závod velkým počtem speciálních měřících, regulačních a řídících systémů.
Obvykle sublimuje UF6 z válců umístěných uvnitř autoklávů a dále je v plynné formě rozváděn potrubím systémem kaskádních sběračů (kolektorů) do místa vstupu. Toky plynného UF6 "produkt" a "zbytky" vycházející z výstupních míst jsou dopravovány potrubím systémem kaskádních sběračů (kolektorů) do studených jímek nebo do kompresorových stanic, ve kterých je plynný UF6 zkapalňován před jeho následným převedením do vhodných kontejnerů určených pro transport nebo skladování. Jelikož obohacovací závod využívající plynovou difúzi sestává s velkého počtu plynových difúzních montážních celků uspořádaných do kaskád, obsahuje mnoho kilometrů potrubních systémů kaskádních sběračů (kolektorů) zahrnujících tisíce svárů s mnohokrát se opakujícím uspořádáním. Zařízení, komponenty a potrubní systémy jsou vyráběny tak, aby vyhověly standardům na velmi vysoké vakuum a čistotu.
5.4.5. Vysvětlující poznámka
Výše uvedené položky buď přicházejí do přímého kontaktu s plynným UF6 v technologickém procesu nebo přímo regulují průtok v kaskádách. Všechny povrchy, které přicházejí do kontaktu s technologickým plynem jsou vyrobeny z materiálů odolných vůči UF6 nebo jimi potaženy. Pro účely odstavců, vztahujících se k položkám plynové difúze zahrnují materiály odolné vůči UF6 nerezovou ocel, hliník, hliníkové slitiny, oxid hlinitý, nikl nebo slitiny obsahující minimálně 60 % niklu a plně fluorované uhlovodíkové polymery odolné vůči UF6.
5.5. Úvodní poznámka
V procesu aerodynamického obohacování se směs plynného UF6 s lehkým plynem (vodík nebo helium) stlačuje a pak prochází přes separační elementy, přičemž k izotopické separaci dochází v důsledku vzniku velkých odstředivých sil v zakřivené geometrii stěn. Úspěšně byly vyvinuty dva procesy tohoto typu: proces separačních trysek a proces vírových trubic. Hlavní částí separačního stupně pro oba tyto procesy jsou válcové nádoby, do kterých se umísťují speciální separační elementy (trysky nebo vírové trubice), plynové kompresory a výměníky tepla odvádějící kompresní teplo. Aerodynamický závod vyžaduje řadu těchto stupňů, takže množství může být důležitou indikací konečného použití. Jelikož aerodynamický proces používá UF6, musí být povrchy nádob veškerých zařízení, potrubí a nástrojů (které přicházejí do kontaktu s plynem) vyrobeny z materiálů, které zůstávají nezměněny při kontaktu s UF6.
5.5. Vysvětlující poznámka
Položky, zmiňované v tomto odstavci buď přicházejí do přímého kontaktu s plynným UF6 v technologickém procesu nebo přímo regulují průtok v kaskádách. Všechny povrchy, které přicházejí do kontaktu s technologickým plynem jsou vyrobeny z materiálů odolných vůči UF6 nebo jsou jimi chráněny. Pro účely odstavců vztahujících se k položkám aerodynamického obohacování zahrnují materiály odolné vůči korozi UF6 měď, nerezovou ocel, hliník, hliníkové slitiny, nikl nebo slitiny obsahující minimálně 60 % niklu a plně fluorované uhlovodíkové polymery odolné vůči korozi UF6.
5.5.2. Vysvětlující poznámka
Technologický plyn vstupuje do trubice tangenciálně na jednom konci nebo přes vířící lopatky nebo přes četné tangenciální otvory po obvodu trubky.
5.5.3. Vysvětlující poznámka
Tyto kompresory a dmychadla mají poměr tlaků mezi 1,2 : 1 až 6 : 1.
5.5.6. Vysvětlující poznámka
Tato pouzdra mohou tvořit speciálně konstruované nebo upravené válcové nádoby o průměru větším než 300 mm a délce větší než 900 mm nebo pravoúhlé nádoby srovnatelných rozměrů. Tyto nádoby mohou být navrženy pro instalaci v horizontální nebo vertikální poloze.
5.5.12. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy jsou projektovány ke snížení obsahu UF6 v nosném plynu do hodnoty 1 ppm a méně a mohou obsahovat taková zařízení jako:
(a) Kryogenní výměníky teply a kryoseparátory dosahující teplot -120 °C nebo nižších, nebo
(b) Kryogenní vymrazovací jednotky dosahující teplot -120 °C nebo nižších, nebo
(c) Separační trysky nebo vírové trubice k separaci UF6 a nosného plynu, nebo
(d) Vymrazovací nádoby pro UF6 pracující při teplotách - 20 °C nebo nižších.
5.6. Úvodní poznámka
Malý rozdíl hmotností izotopů uranu vyvolává malé změny v rovnováhách chemických reakcí, které mohou být využity jako základ procesů separace izotopů. Úspěšně byly vyvinuty dva procesy: chemická výměna kapalina-kapalina a iontová výměna pevná fáze-kapalina.
V procesu chemické výměny kapalina-kapalina, dochází k protiproudému kontaktu dvou nemísitelných kapalných fází (vodní a organické) s výsledným kaskádním efektem mnoha tisíc separačních stupňů. Vodní fázi tvoří roztok chloridu uranu v kyselině chlorovodíkové; organická fáze je složena z roztoku chloridu uranu v organickém rozpouštědle obsahujícím extrahovadlo. Extraktory použité v separačních kaskádách mohou být výměníkové kapalinové kolony (takové, jako pulsní kolony se síťovými etážemi) nebo kapalinové odstředivkové extraktory. Pro splnění požadavků na zpětný tok (reflux) je na obou koncích separační kaskády nutná chemická konverze (oxidace a redukce). Hlavním problémem konstrukce je vyloučení kontaminace technologických toků kovovými ionty. Proto se používají kolony a potrubí vyrobené z plastů, povlakované plasty (včetně fluorovaných polymerů) anebo skleněné nebo sklem chráněné.
Na speciálních ionexech nebo adsorbentech, které zajišťují rychlou výměnu iontů se dosahuje obohacení uranu v procesu iontové výměny mezi pevnou a kapalnou fází. Roztok uranu v kyselině chlorovodíkové a jiná chemická činidla prochází přes válcové obohacovací kolony s náplní adsorbentu. Pro kontinuální proces je nutný refluxní systém, aby bylo možné zajistit odvádění uranu z adsorbentu a jeho návrat (zpětný tok (reflux)) zpět do toku kapaliny a shromažďování "produktu" a "zbytků". Toto se uskutečňuje použitím vhodných redukčně/oxidačních chemických činidel, která se plně regenerují v oddělených vnějších okruzích a která mohou být regenerována částečně uvnitř vlastních separačních kolon. Přítomnost horkých koncentrovaných roztoků kyseliny chlorovodíkové v technologickém procesu vyžaduje, aby zařízení bylo vyrobeno ze speciálních korozi odolných materiálů nebo jimi bylo chráněno.
5.6.3.(a) Vysvětlující poznámka
Katodové části kyvet musí být projektovány tak, aby neumožňovaly zpětnou oxidaci uranu do jeho vyšších valenčních stavů. K udržení uranu v katodové části mohou kyvety nepropustné diafragmatické membrány ze speciálního, kationty vyměňujícího materiálu. Katodu tvoří vhodný pevný vodič takový, jako grafit.
5.6.3.(b) Vysvětlující poznámka
Tyto systémy se skládají ze zařízení na extrakci rozpouštědel, sloužící k převedení U4+ z organického toku do vodního roztoku, z odpařovacího anebo jiného zařízení pro úpravu a regulaci pH roztoku a z čerpadel nebo jiných transportních zařízení zajišťujících zásobování elektrochemických redukčních kyvet. Hlavním problémem celé konstrukce je vyloučení kontaminace vodního toku určitými kovovými ionty. Proto ty části systému, které přicházejí do kontaktu s technologickými toky, jsou vyrobeny z vhodných materiálů (takových, jako sklo, fluorované polymery, polyfenylsulfát, polyethersulfon a grafit impregnovaný pryskyřicí) nebo jsou jimi chráněny.
5.6.4. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy obsahují zařízení pro čištění rozpouštědly, nebo čištění pomocí iontové výměna elektrolytické redukce U6+ nebo U4+ na U3+. Tyto systémy produkují roztoky chloridu uranu obsahující pouze malé množství kovových nečistot řádově v jednotkách ppm, jako chrom, železo, vanad, molybden a jiné dvojmocné nebo vícevalenční kationty. Konstrukčními materiály částí systému, zpracovávajícího vysoce čistý U3+ jsou sklo, fluorované polymery, polyfenylsulfát, polyethersulfon, nebo jimi povlakované a grafit impregnovaný pryskyřicí.
5.6.5. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy mohou zahrnovat taková zařízení, jako:
(a) Aparatura pro míšení chlóru a kyslíku s kapalinou vytékající ze zařízení na separaci izotopů a extrakci výsledného U4+ do ochuzeného organického toku a zpětně přiváděného z výstupního konce kaskády.
(b) Zařízení, které odděluje vodu od kyseliny chlorovodíkové tak, že jak voda, tak i koncentrovaná kyselina chlorovodíková mohou být znovu vráceny do technologického procesu na odpovídajících místech.
5.6.8. Vysvětlující poznámka
V procesu obohacování iontovou výměnou může být jako redukující kationt použit například Ti3+. V tomto případě by redukční systém redukoval Ti4+ a tak regeneroval Ti3+.
V tomto procesu může být jako oxidant použito trojmocné železo (Fe3+). V tomto případě bude oxidační systém oxidovat Fe2+ a tak regenerovat Fe3+.
5.7. Úvodní poznámka
Současné systémy procesu obohacování založeného na laserech lze rozdělit do dvou kategorií: ty, u kterých jsou technologickým médiem páry atomárního uranu a ty, u kterých jsou technologickým médiem páry uranové sloučeniny. Běžná nomenklatura takových procesů zahrnuje: pro první kategorii - laserovou separací par atomárního uranu (AVLIS nebo SILVA); pro druhou kategorii - molekulární laserovou separací (MLIS nebo MOLIS) a chemickou reakcí vyvolanou selektivní aktivací laserem (CRISLA). Systémy, zařízení a komponenty pro laserové obohacování zahrnují: (a) zařízení pro dodávání par kovového uranu (pro selektivní foto-ionizaci) nebo par uranové sloučeniny (pro foto-disociaci nebo chemickou aktivaci); (b) sběrné zařízení pro obohacený a ochuzený kovový uran, jako "produkt" a "zbytky" a nedotčený materiál jako "zbytky" druhé kategorie; (c) technologické laserové systémy pro selektivní excitaci atomů nebo molekul obsahujících 235U; a (d) zařízení pro přípravu vstupujícího materiálu a konverzi produktu. Složitost spektroskopie atomů nebo sloučenin uranu si může vyžádat začlenění kterékoli z dostupných laserových technologií.
5.7. Vysvětlující poznámka
Mnohé položky uvedené v tomto odstavci přichází do bezprostředního kontaktu s plynným nebo kapalným kovovým uranem nebo s technologickým plynem, sestávajícím z UF6 nebo směsi UF6 s jiným plynem. Veškeré povrchy, které přicházejí do kontaktu s uranem nebo UF6 jsou zhotoveny nebo chráněny materiály odolnými vůči korozi. Pro účely tohoto odstavce, vztahujícího se k obohacování na základě laserových technologií, zahrnují materiály, odolné vůči korozi plynným kapalným kovovým uranem nebo uranovými slitinami grafit s pokrytím z oxidu yttria a tantal; materiály odolné vůči korozi UF6, měď, korozivzdornou ocel, hliník, hliníkové slitiny, nikl nebo niklové slitiny s obsahem niklu minimálně 60 % a plně fluorované uhlovodíkové polymery odolné vůči UF6.
5.7.2. Vysvětlující poznámka
Kelímky a jiné části tohoto systému, které přicházejí do kontaktu s roztaveným uranem nebo jeho slitinami jsou vyrobeny ze vhodných žáruvzdorných a koroziodolných materiálů nebo jsou jimi chráněny. Vhodné materiály zahrnují tantal, grafit pokrytý oxidem yttria, grafit pokrytý jinými oxidy vzácných zemin (viz. přílohu č.2, položku 2.7.) nebo jejich směsí.
5.7.3. Vysvětlující poznámka
Komponenty těchto montážních celků jsou vyrobeny ze žáruvzdorných materiálů, odolných vůči korozi parami kovového uranu nebo roztaveným uranem (takových, jako grafit pokrytý oxidem yttria nebo tantal) nebo jsou jimi chráněny. Zahrnují potrubí, ventily, fitinky, "žlábky", průchodky, výměníky tepla a sběrné deskové elektrody pro magnetickou, elektrostatickou a jiné separační metody.
5.7.4. Vysvětlující poznámka
Tato pouzdra mají celou řadu otvorů pro umístění průchodek pro přívod elektřiny a vody, oken pro laserový svazek paprsků, připojení vakuové vývěvy a čidel systému diagnostiky a monitorování. Jsou opatřena prostředky pro jejich otevírání a uzavírání, aby se umožnila výměna vnitřních komponent.
5.7.9. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy jsou projektovány pro fluoraci shromážděného práškového UF5 na UF6, který se následně shromažďuje v kontejnerech produktu nebo bezprostředně napájí jednotky MLIS, kde se dodatečně obohacuje. V jednom z postupů se reakce fluorace může uskutečňovat v systému separace izotopů a pak se UF6 odebírá bezprostředně z sběračů (kolektorů) "produktu". V jiném z postupů se práškový UF5 může odebrat/převádět z sběračů (kolektorů) "produkt" do vhodné reakční nádoby na fluoraci (například reaktor s fluidní vrstvou, šnekový reaktor nebo spalovací reaktor). V obou případech se dále používá zařízení pro skladování a přepravu fluoru (nebo jiného vhodného fluoračního činidla) a zařízení pro shromažďování a přepravu UF6.
5.7.12. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy mohou obsahovat taková zařízení jako:
(a) Kryogenní výměníky tepla a kryoseparátory dosahující teplot -120 °C nebo nižších, nebo
(b) Kryogenní vymrazovací jednotky, dosahující teplot -120 °C nebo nižších, nebo
(d) Vymrazovací nádoby pro UF6, destilující při teplotách -20 °C nebo nižších.
5.7.13. Vysvětlující poznámka
Lasery a komponenty laserů důležité v procesech obohacování založených na laserech, zahrnují ty, specifikované v položce 3.6. přílohy č.2. Laserový systém používaný v procesu AVLIS obvykle sestává ze dvou laserů: laseru na bázi par mědi a barvivového laseru. Laserový systém pro MLIS sestává obvykle z laseru na bázi CO2 nebo excimérového laseru a optické víceprůchodové kyvety s rotujícími zrcadly na obou koncích. Lasery nebo laserové systémy pro oba procesy vyžadují dlouhodobě stabilizované kmitočtové spektrum.
5.8. Úvodní poznámka
V procesu plazmové separace prochází plazma uranových iontů elektrickým polem nastaveným na rezonanční kmitočet iontů 235U, které proto preferenčně absorbují energii a zvětšují průměr svých spirálových orbit. Ionty s trajektorií většího průměru jsou zachycovány a tvoří produkt obohacený 235U. Plazma, kterou tvoří ionizované páry uranu se nachází ve vakuové komoře se silným magnetickým polem vytvořeným supervodivým magnetem. Hlavní technologické systémy tohoto procesu zahrnují systém generace uranové plazmy, separační modul se supervodivým magnetem (viz. přílohu č. 2, položku 3.10.) a systémy odvádění a shromažďování kovu ve formě "produktu" a "zbytků".
5.8.4. Vysvětlující poznámka
Kelímky a jiné části tohoto systému, které přichází do kontaktu s roztaveným uranem nebo jeho slitinami jsou vyrobeny ze vhodných žáruvzdorných a korozivzdorných materiálů. Vhodnými materiály jsou tantal, grafit povlakovaný oxidem yttritým, grafit povlakovaný jinými oxidy vzácných zemin (viz přílohu č. 2, položku 2.7.) nebo jejich směsmi.
5.8.6. Vysvětlující poznámka
Tato pouzdra mají celou řadu otvorů pro umístění průchodek pro přívod elektřiny, připojení difúzní vývěvy a čidel systémů diagnostiky a monitorování. Jsou opatřena prostředky pro jejich otevírání a uzavírání, aby se umožnila výměna vnitřních komponent, a jsou vyrobena ze vhodných nemagnetických materiálů např. austenitické korozivzdorné oceli.
5.9. Vysvětlující poznámka
V elektromagnetickém procesu jsou ionty kovového uranu, získané ionizací vstupní suroviny - soli (typicky UCl4 ) jsou urychlovány a procházejí magnetickým polem, které působí tak, že ionty různých izotopů sledují různé trajektorie. Hlavní komponenty elektromagnetického separátoru izotopů zahrnují: magnetické pole pro vychýlení svazku iontů/separaci izotopů, iontový zdroj se svým urychlovacím systémem a systém pro shromažďování oddělených izotopů. Pomocné systémy tohoto procesu zahrnují systém elektrického napájení magnetu, vysokonapěťový systém iontového zdroje, vakuový systém a extenzívní chemické systémy pro regeneraci produktu a čištění/recyklování komponent.
5.9.1.(c) Vysvětlující poznámka
Pouzdra jsou speciálně konstruovaná pro umístění iontových zdrojů, sběrných desek a výstelek chlazených vodou a mají zařízení pro připojení difúzní vývěvy a pro otevírání a uzavírání těchto zařízení, aby se umožnilo vyjmutí a opětovná instalace vnitřních komponent.
6. Úvodní poznámka
Těžká voda může být vyráběna různými postupy. Nicméně dva postupy prokázaly svou komerční životaschopnost. První je založen na výměnné reakci voda - sirovodík (GS proces) a druhý na výměnné reakci amoniak - vodík.
GS proces je založen na výměně vodíku a deuteria mezi vodou a sirovodíkem v řadě kolon, které jsou provozovány tak, že jejich horní sekce je studená a spodní sekce je horká. Voda protéká kolonami shora dolů, zatímco plynný sirovodík proudí ode dna kolon k jejich části. K lepšímu promíchání plynu a vody slouží řada perforovaných pater. Deuterium přechází do vody při nízkých teplotách a do sirovodíku při vysokých. Plyn nebo voda obohacené deuteriem jsou odváděny z prvního stupně kolon na kontaktu horké a studené sekce a tento proces se opakuje i v kolonách následujících stupňů. Produkt z posledního stupně, voda obohacená deuteriem do koncentrace 30 % deuteria, je dopravován do destilační jednotky, kde je vyráběna těžká voda reaktorové kvality, tj. 99,75 %-ní oxid deuteria.
Pomocí procesu výměny mezi amoniakem a vodíkem lze extrahovat deuterium ze syntézního plynu při jeho kontaktu s kapalným amoniakem za přítomnosti katalyzátoru. Syntézní plyn je přiváděn do výměnných kolon a do konvertoru amoniaku. V kolonách plyn proudí ode dna k horní části, zatímco kapalný amoniak stéká shora dolů. Deuteriem přechází z vodíku obsaženého v syntézním plynu do amoniaku, kde se koncentruje. Amoniak se potom přivádí do krakovacího zařízení na dno kolony, zatímco plyn proudí do horní části konvertoru amoniaku. Další obohacování probíhá v následujících stupních a těžká voda vhodná pro použití v reaktoru se vyrábí v konečné fázi destilací. Výchozí syntézní plyn může být poskytován závodem na výrobu amoniaku, který může být postaven jako součást závodu na výrobu těžké vody využívající výměny amoniak - vodík. Zdrojem pro získávání deuteria při výměnném procesu amoniak - vodík může být rovněž obyčejná voda.
Mnohá klíčová zařízení pro závody na výrobu těžké vody, využívajících procesu GS nebo procesu výměny mezi amoniakem a vodíkem, jsou stejná jako v některých provozech chemického průmyslu a průmyslu zpracování ropy. To platí především pro malé závody, využívající GS-proces. Nicméně jen málo položek bývá "běžně ke koupi". GS proces i výměnný proces amoniak - vodík vyžadují manipulaci s velkým množstvím hořlavých, korozivních a toxických kapalin při zvýšených tlacích. V souvislosti s tím je vyžadován velmi pečlivý výběr a specifikace materiálů při stanovení projekčních a provozních norem pro závody a zařízení, využívající výše uvedené procesy, s cílem zajištění jejich dlouhodobé životnosti, vysoké bezpečnosti a spolehlivosti. Volba velikosti závodu závisí především na ekonomické stránce a potřebách. Většina položek by tedy byla upravována podle požadavků zákazníka.
Závěrem je třeba poznamenat, že v obou výměnných procesech (proces GS a proces založený na výměnné reakci amoniak - vodík) mohou být části zařízení, která nejsou jednotlivě speciálně konstruovány nebo upraveny pro výrobu těžké vody, smontovány do systémů, které jsou speciálně konstruovány nebo upraveny pro tuto výrobu. Příklady takových systémů je výroba katalyzátoru používaném ve výrobním procesu amoniak - vodík a destilace vody, používaná ke konečnému koncentrování těžké vody do úrovně reaktorové kvality.
6.8. Vysvětlující poznámka
Tyto systémy, které běžně využívají destilace vody k separaci těžké vody z lehké vody, jsou speciálně konstruované nebo upravené pro účely výroby těžké vody reaktorové kvality (tj. typicky 99,75 % oxidu deuteria) ze zásob těžké vody nižší koncentrace.
7. Úvodní poznámka
Závody a systémy na konverzi uranu mohou provádět jednu nebo více transformací uranu z jedné jeho chemické formy do jiné. Patří k nim: konverze uranových rudných koncentrátů na UO3, konverze UO3 na UO2, konverze oxidů uranu na UF4 nebo UF6, konverze UF4 na UF6, konverze UF6 na UF4, konverze UF4 na kovový uran a konverze fluoridů uranu na UO2. Mnohé klíčové položky zařízení závodů na konverzi uranu jsou shodné se zařízením pro jiné oblasti chemického průmyslu. Typy zařízení používaných v těchto procesech mohou například zahrnovat: pece, rotační sušárny, fluidní reaktory, spalovací věžové reaktory, kapalinové odstředivky, destilační kolony a kolony pro extrakci kapalina - kapalina. Nicméně jen málo z těchto položek je "běžně dostupných", většina by byla upravována podle požadavků a specifikací zákazníka. V některých případech je nutno brát v úvahu speciální projektové a konstrukční požadavky, spojené s korozními vlastnostmi používaných chemických látek (HF, F2, ClF3 a fluoridy uranu). Závěrem je nutné uvést, že ve všech procesech konverze uranu jsou používány speciálně konstruovaná nebo upravená zařízení, které mohou být zkompletována z jednotlivých dílů a částí, které jednotlivě nejsou speciálně konstruovány nebo upraveny pro konverzi uranu.
7.1. Vysvětlující poznámka
Konverze uranových rudných koncentrátů na UO3 může být prováděna rozpuštěním rudy v kyselině dusičné a extrahováním čistého uranylnitrátu s použitím takového rozpouštědla jako je tributyl fosfát. Uranyl nitrát je dále konvertován na UO3 buď pomocí koncentrace a denitrace nebo neutralizace plynným amoniakem do vzniku diuranátu amonného s následným filtrováním, sušením a žíháním.
7.2. Vysvětlující poznámka
Konverze UO3 na UF6 může být prováděna přímou fluoridací. Tento proces vyžaduje zdroj plynného fluóru nebo trifluoridu chloru.
7.3. Vysvětlující poznámka
Konverze UO3 na UO2 může být prováděna redukcí UO3 krakovaným plynným amoniakem nebo vodíkem.
7.4. Vysvětlující poznámka
Konverze UO2 na UF4 může být prováděna na základě reakce UO2 s plynným fluorovodíkem (HF) při 300 - 500 °C.
7.5. Vysvětlující poznámka
Konverze UF4 na UF6 je prováděna exotermickou reakcí s fluórem ve věžových reaktorech. UF6 je kondenzován z horkých výtokových plynů při průchodu přes studenou jímku ochlazenou na - 10 °C. Tento proces vyžaduje zdroj plynného fluóru.
7.6. Vysvětlující poznámka
Konverze UF4 na kovový uran je prováděna redukcí hořčíkem (velké dávky) nebo vápníkem (malé dávky). Tato reakce probíhá při teplotách nad bodem tavení uranu (1130 °C).
7.7. Vysvětlující poznámka
Konverze UF6 na UO2 může být prováděna jedním ze tří procesů. V prvním je UF6 redukován a hydrolyzován na UO2 s použitím vodíku a páry. Ve druhém je UF6 hydrolyzován rozpuštěním ve vodě, přidáním amoniaku je vysrážen diuranát amonný, který je následně redukován na UO2 vodíkem při 820 °C. Ve třetím procesu reagují plynné UF6, CO2 a NH3 ve vodě s vysrážením uhličitanu amoniumuraniltrikarbonát. Při reakci amoniumuraniltrikarbonátu s párou a vodíkem při 500 - 600 °C vzniká UO2. Konverze UF6 na UO2 je často prováděna jako první stupeň v závodech na výrobu paliva.
7.8. Vysvětlující poznámka
Konverze UF6 na UF4 je prováděna redukcí vodíkem.
------------------------------------------------------------------