RU2691769C1 - Способ контроля качества гексафторида урана - Google Patents
Способ контроля качества гексафторида урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691769C1 RU2691769C1 RU2018133366A RU2018133366A RU2691769C1 RU 2691769 C1 RU2691769 C1 RU 2691769C1 RU 2018133366 A RU2018133366 A RU 2018133366A RU 2018133366 A RU2018133366 A RU 2018133366A RU 2691769 C1 RU2691769 C1 RU 2691769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- hfcs
- uhf
- content
- determination
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H uranium hexafluoride Chemical compound F[U](F)(F)(F)(F)F SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 35
- JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N uranium-235 Chemical compound [235U] JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- JFALSRSLKYAFGM-AHCXROLUSA-N uranium-234 Chemical compound [234U] JFALSRSLKYAFGM-AHCXROLUSA-N 0.000 claims abstract description 13
- JFALSRSLKYAFGM-YPZZEJLDSA-N uranium-236 Chemical compound [236U] JFALSRSLKYAFGM-YPZZEJLDSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 11
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004992 fission Effects 0.000 claims abstract description 8
- GKLVYJBZJHMRIY-OUBTZVSYSA-N Technetium-99 Chemical compound [99Tc] GKLVYJBZJHMRIY-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- JFALSRSLKYAFGM-VENIDDJXSA-N uranium-232 Chemical compound [232U] JFALSRSLKYAFGM-VENIDDJXSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 claims description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 150000005826 halohydrocarbons Chemical class 0.000 abstract 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 5
- LFNLGNPSGWYGGD-IGMARMGPSA-N neptunium-237 Chemical compound [237Np] LFNLGNPSGWYGGD-IGMARMGPSA-N 0.000 description 5
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005514 radiochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области контроля качества гексафторида урана (ГФУ) и может быть использовано в производственных лабораториях предприятий атомной энергетики. Способ контроля качества гексафторида урана (ГФУ) включает получение смешанной пробы ГФУ путем последовательного пробоотбора отдельных порций ГФУ в газовой фазе, определение содержания изотопов уран-234, уран-235, уран-236, определение содержания бора, кремния, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, определение содержания ГФУ в ГФУ, определение содержания технеция-99, урана-232, гамма-излучающих продуктов деления урана и других радиоактивных примесей, определение содержания примесей элементов, образующих летучие и нелетучие соединения, и отличается тем, что смешанная проба формируется из отдельных порций ГФУ, отбираемых при технологическом контроле, осуществляемом с целью регулирования технологического процесса, в течение всего времени наработки партии ГФУ, определение содержания изотопов уран-234, уран-235, уран-236 производят путем расчета средневзвешенных значений, полученных при технологическом контроле за весь период наработки партии ГФУ, без сравнения с результатами анализа содержания урана-235 в приемной емкости, определение содержания бора, определение содержания кремния, определение содержания углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, определение содержания ГФУ в ГФУ проводят расчетным способом по результатам анализа пробы, отобранной в пробоотборный баллон от газовой фазы приемной емкости после ее заполнения при температуре технологического помещения, методом инфракрасной спектрометрии. Техническим результатом является возможность полного отказа от использования жидкой фазы для отбора представительных проб и одновременно повышение надежности контроля ГФУ по содержанию легколетучих примесей. 2 ил., 3 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к области контроля качества продукции, а именно к контролю качества гексафторида урана (ГФУ). Требования к качеству ГФУ устанавливаются заказчиками продукции и могут совпадать с требованиями зарубежных спецификаций, отечественных технических условий на производимый сырьевой и обогащенный ГФУ согласно ASTM C 787 [1], ASTM C 996 [2], ТУ 95 466 [3] и др., и содержать дополнительные требования.
Изобретение может быть использовано как для определения отдельных показателей качества ГФУ, так и определения полного набора показателей, требуемых заказчиком.
Уровень техники
При производстве и обращении с ГФУ, как правило, имеют дело с большими количествами материала (от 1 до 14 тонн), а его качество должно подтверждаться анализом представительных проб согласно ISO/DIS 7195 [4].
За рубежом и на российских разделительных предприятиях основным методом представительного пробоотбора является отбор из жидкой фазы ГФУ при температуре 93°С в соответствии с ASTM C 1052 [5]. При этом достигается гомогенность по главному показателю - по содержанию изотопов урана. Представительность пробы по другим показателям, таким, как легколетучие примеси бора (В), кремния (Si), органические примеси, примеси, образующие нелетучие фториды, является неудовлетворительной ввиду резкого различия физических свойств примесей и ГФУ.
Из соображений безопасности желательно избегать процедуры пробоотбора ГФУ в жидкой фазе, поскольку манипуляции с большими объемами жидкого ГФУ, находящегося под высоким давлением, могут приводить к радиационным авариям.
Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля качества ГФУ, описывающий порядок отбора пробы во время его перемещения в газовой фазе, заключающийся в отборе ГФУ в газовой фазе по методике последовательного пробоотбора, описанной в ASTM С 1703 [6] с последующим анализом проб методами, аналогичными ASTM С 761 [7].
Методика последовательного пробоотбора газообразного ГФУ [6] заключается в получении смешанной пробы ГФУ путем последовательного периодического пробоотбора отдельных порций ГФУ во время заполнения контейнера. Представительную пробу получают путем извлечения количества материала, пропорционального скорости потока ГФУ и давления в потоке, при соответствующей частоте отбора, кроме этого в потоке проводят оперативный контроль содержания урана-235, на основе которого рассчитывают средневзвешенное значение массовой доли урана-235 и сравнивают с результатом анализа ГФУ, собранного в контейнер. По расхождению результатов судят о стабильности процесса - при признании процесса стабильным материал ГФУ используют для последующей расфасовки проб и анализа по методам [7]. Если расхождение существенное или колебание давления в потоке ГФУ слишком велико, то проводят новый отбор пробы с расплавлением ГФУ в контейнере. Представительность пробы по легко летучим примесям В, Si устанавливается путем сопоставления проб из нескольких контейнеров с результатами жидкофазного пробоотбора после заполнения контейнеров или альтернативными способами, предложенными в ASTM С 1703 [6].
Методика [6] в некоторых случаях позволяет избежать пробоотбора ГФУ в жидкой фазе после того, как контейнер уже заполнен.
Способ имеет следующие основные недостатки:
1. Необходимость проведения анализа по содержанию урана-235 из контейнера и его сравнение с расчетным средневзвешенным значением.
2. Необходимость установления представительности пробы по легколетучим примесям либо путем перехода на жидкофазный пробоотбор, либо путем установления и обоснования систематической погрешности с отслеживанием ее адекватности на основе ир01раммы обеспечения качества.
3. Переход на жидкофазный пробоотбор в случае нестабильного технологического процесса или установления непредставительности пробы.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание способа контроля качества ГФУ, обеспечивающего полный отказ от использования жидкой фазы для отбора представительных проб и одновременно повышение надежности контроля ГФУ по содержанию легколетучих примесей.
Поставленные задачи решаются предлагаемым способом контроля качества ГФУ, включающим получение смешанной пробы, формируемой из отдельных порций газообразного ГФУ, отбираемых при технологическом контроле (регулировании технологического процесса), проводимом с оптимальной периодичностью один час, в течение всего времени наработки партии ГФУ с заданными характеристиками, контроль изотопного состава урана (урана-235, урана-236, урана-234) на основании расчета средневзвешенных значений по результатам измерений, проводимых для целей регулирования технологического процесса, определение содержания легколетучих примесей (В, Si, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов) и содержания ГФУ в ГФУ - на основании расчета по результатам измерений величины давления и состава газовой фазы над твердым ГФУ в пробе, отобранной в пробоотборный баллон из приемной емкости (контейнера) при температуре технологического помещения, методом инфракрасной спектрометрии, контроль содержания технеция-99, урана-232, гамма-излучающих продуктов деления урана, других радиоактивных примесей и примесей элементов, образующих летучие и нелетучие соединения, - на основании анализа смешанной пробы ГФУ, отобранной при технологических измерениях за все время наработки партии продукции, по методикам анализа, аналогичным указанным в ASTM С 761 [7].
Осуществление изобретения
Отбор порций газообразного ГФУ для получения смешанной пробы проводят на потоке ГФУ на оборудовании аналогично известному методу [6] в один и тот же пробоотборник, начиная с момента начала наработки партии продукции и заканчивая после ее завершения. Периодичность отбора порций оптимально составляет один час. На фиг. 1 приведена схема пробоотбора, где (1) - датчик давления, (2) - датчик температуры, (3) - датчик потока, (4) -дозатор, (5) - иробоотборная емкость.
Отбор смешанной пробы производят методом частичной криогенной десублимации ГФУ из дозатора (4) в пробоотборную емкость (5) при охлаждении ее жидким азотом. Огбор порций ГФУ производят после каждого ежечасного измерения содержания урана-235. Объем ГФУ в дозаторе (4) подбирают таким, чтобы при одноразовой процедуре обеспечить поступление в пробоотборник (5) приблизительно 1 грамма ГФУ при понижении давления в дозаторе (4) на 30 мм рт.ст. от исходного давления. При этом масса смешанной пробы за время наработки партии ГФУ составит от 300 1раммов до 400 1раммов.
Контроль изотопного состава урана проводят аналогично известному методу [6] на основе расчета средневзвешенного значения массовой доли каждого из изотопов урана-234, урана-235, урана-236 с учетом колебаний параметров технологического процесса по формуле
где Ci - результаты измерений массовой доли каждого из изотопов урана-234, урана-235, урана-236, получаемые в i-ый момент времени Ti в течение всего периода наработки партии ГФУ; %;
Pi - давление, поддерживаемое перед расходомерными соплами на отборном потоке в i-ый момент времени Ti в течение всего периода наработки партии ГФУ, Па;
Ti - момент времени в течение наработки партии ГФУ, час.
Партии продукта, состоящей из нескольких одновременно нарабатываемых емкостей, приписывают средневзвешенные значения, рассчитанные за весь период контроля.
Для обоснования такого метода контроля изотопного состава ГФУ были выполнены многочисленные сопоставительные измерения с отбором проб из жидкой фазы как при наработке продукции в разделительных каскадах, так и путем смешения. Установлено, что средневзвешенные значения, определенные по результатам технологического контроля, идеальным образом совпадают с результатами анализа после жидкофазного отбора. Так, например, абсолютные расхождения, наблюдаемые по содержанию урана-235, находятся в интервале от 0 до 0,001%, причем
30% результатов имеют нулевое абсолютное отклонение;
40% результатов имеют абсолютное отклонение до 0,001%;
30% результатов имеют абсолютное отклонение от 0,0007 до 0,0008%.
Эти величины значительно ниже абсолютной суммарной погрешности используемой методики масс-спектрометрического определения содержания урана-235 в ГФУ, которая равна 0,0040%.
Все это свидетельствует о возможности применения результатов измерений, проводимых в потоке ГФУ с целью регулирования технологического процесса, для контроля изотопного состава ГФУ в емкости (или партии емкостей) по массовой доле урана-235, а также урана-234 и урана-236 с точностью, не уступающей точности, достигаемой при жидкофазном пробоотборе.
Для определения содержания легколетучих примесей В, Si, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов и содержания ГФУ в ГФУ производят отбор пробы в пробоотборный баллон вместимостью, например, от 4 дм3 до 6 дм3 из газовой фазы приемной емкости (контейнера) после ее заполнения. Схема пробоотбора приведена на фиг. 2, где (6) - пробоотборный баллон, (7) - временная перемычка, (8) - приемная емкость (контейнер), (9) и (10) - вентили. Отбор пробы осуществляют при температуре технологического помещения.
Анализ проб проводят методом инфракрасной спектрометрии с использованием ИК-Фурье-спектрометра.
Содержание бора, содержание кремния (массовую долю бора по отношению к урану, массовую долю кремния по отношению к урану), рассчитывают по формулам
СВ=0,001⋅Рёмк⋅CBF3, мкг/г урана,
CSi=0,001⋅Рёмк⋅CSiF4, мкг/г урана,
где Рёмк - давление в приемной емкости, мм рт.ст.;
CBF3 - молярная доля фторида бора (BF3), измеренная методом инфракрасной спектрометрии, %;
CSiF4 - молярная доля фторида кремния (SiF4), измеренная методом инфракрасной спектрометрии, %.
Содержание (молярную долю) углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов (органических соединений -ОС) рассчитывают по формуле
COC=3⋅10-6⋅Рёмк⋅СОС ГФ, %,
где СОС ГФ - молярная доля углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов в газовой фазе, измеренная методом инфракрасной спектрометрии, %.
Содержание (массовую долю) ГФУ в ГФУ рассчитывают по формуле
СГФУ=100-1,7⋅10-7⋅Рёмк⋅CHF, %,
где CHF - молярная доля фтористого водорода (HF), измеренная методом инфракрасной спектрометрии, %.
Предложенный способ определения легколетучих примесей бора, кремния, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, содержания ГФУ в ГФУ основан на результатах проведенных исследований. Исследовано распределение легколетучих примесей между твердой и газовой фазами ГФУ, определены коэффициенты очистки для однократной «тренировки» (сброс газовой фазы) и доля легколетучих примесей, находящихся в газовой фазе, для емкостей вместимостью 1 м3. Показано, что основная масса легколетучих примесей находится в газовой фазе над твердым ГФУ: HF около 80%, SiF4 около 100%, BF3 около 100%, ОС около 80%.
В таблице 1 в качестве примера приведены результаты определения состава газовой фазы над твердым ГФУ для емкости вместимостью 1 м3 с исходным составом (позиции от №1 до №21) и после однократного скачивания газовой фазы (позиции №22, №23) методом инфракрасной спектрометрии. Эти результаты свидетельствуют, что основная масса легколетучих примесей находится в газовой фазе емкости. Это позволяет, используя данные по давлению в емкости и содержанию соединений, рассчитать абсолютное количество примесей, находящихся в газовой фазе и их относительное содержание к урану в ГФУ.
Для определения содержания урана-232, нептуния-237, изотопов плутония, технеция-99, гамма - излучающих продуктов деления урана, определения содержания примесей элементов, образующих летучие и нелетучие соединения, используют отобранную смешанную пробу, которую гомогенизируют в жидкой фазе и расфасовывают для проведения измерений по методикам измерений, аналогичным указанным в ASTM С 761 [7].
Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 Схема пробоотбора смешанной пробы ГФУ в газовой фазе
Фиг. 2. Схема отбора газовых проб в баллоны
Пример осуществления изобретения
Разработанный способ контроля качества ГФУ был опробован при проведении опытной работы по выпуску товарной продукции на соответствие требованиям ASTM С 996 [2] и дополнительно требованиям по содержанию нептуния-237, изотопов плутония и гамма-излучающих продуктов деления (Ru-106). Работа выполнялась при наработке 2-х партий ГФУ в приемные емкости вместимостью 1 м3.
При наработке продукции методом десублимации газового потока ГФУ в емкости, охлаждаемые до температуры от минус 20°С до минус 25°С, проводили масс-спектрометрический контроль содержания массовой доли урана-235 с частотой одно измерение в час и контроль содержаний урана-234, урана-236 с периодичностью три раза в сутки (ежесменно) в соответствии с требованиями технологической документации предприятия по ведению и регулированию технологического процесса обогащения ГФУ. Для обеспечения надежности и точности проводимых измерений контроль проводили одновременно с использованием двух магнитосекторных четырехколлекторных «газовых» масс-спектрометров типа МТИ-350Г, работающих в автоматическом режиме, имея третий масс-спектрометр в резерве. На масс-спектрометрах одновременно измерялась массовая доля изотопов уран-235, уран-234, уран-236. Прецизионные измерения проводили с использованием стандартных образцов изотопного состава урана в виде ГФУ.
Для партии 1, состоящей из четырех емкостей, получены следующие результаты определения массовой доли урана-235 (наработка производилась при постоянном расходе):
количество измерений - 465 шт.;
абсолютная характеристика изменения содержания урана-235 (среднее квадратичное отклонение) - 0,0058%;
расчетное среднее значение массовой доли урана-235 в партии - 4,0033%;
абсолютная погрешность установления массовой доли урана-235 - 0,0006%.
Для партии 2, состоящей из шести емкостей, получены следующие результаты определения массовой доли урана-235 (наработка производилась при изменяющемся расходе):
количество измерений - 469 шт.;
абсолютная характеристика изменения содержания урана-235 (среднее квадратичное отклонение) - 0,0077%;
расчетное средневзвешенное значение массовой доли урана-235 в партии - 4,8045%;
абсолютная погрешность установления массовой доли урана-235 - 0,0007%.
Таким образом, значения по массовой доле урана-235 составили для партии 1 - 4,0033%, для партии 2 - 4,8045%.
По данным ежесменного контроля изотопного состава ГФУ провели расчеты средних значений массовых долей урана-234 и урана-236, которые составили для партии 1: уран-234 - 0,041% (8,3⋅103 мкг/г урана-235), уран-236 - менее 0,0005%; для партии 2: уран-234 - 0,040% (8,1⋅103 мкг/г урана-235), уран-236 - 0,0025%.
Для контроля состава газовой фазы ГФУ из емкостей вместимостью 1 м3 по содержанию ГФУ в ГФУ, бора, кремния, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов произвели отбор газовых проб в пробоотборные баллоны вместимостью 4,5 дм3 Отбор осуществляли после установления соответствия температуры и давления в емкостях требованиям спецификации [2].
Пробоотборные баллоны вместимостью 4,5 дм3 перед отбором проб подвергли пассивации и откачали до давления не более 7 Па (0,05 мм рт.ст.). Пассивацию произвели однократным напуском ГФУ до давления от 6,7 кПа до 8,0 кПа и выдержкой в течение 15 мин.
Отбор пробы в пробоотборные баллоны из приемных емкостей вместимостью 1 м3 производили в соответствии со схемой (фиг. 2). С помощью временной перемычки (7) пробоотборный баллон (6) соединяли со свободным вентилем емкости (8). Временную перемычку (7) откачивали до давления не более 0,67 кПа, после чего проверяли отсутствие течи во временной перемычке (7) и ее соединениях, и производили пассивацию временной перемычки (7) материалом ГФУ из приемной емкости (8).
Отбор пробы в пробоотборный баллон (6) производили путем открытия вентиля (9) на пробоотборном баллоне и вентиля (10) на приемной емкости (8) до стабилизации давления (в течение нескольких минут).
Анализ проб проводили методом инфракрасной спектрометрии с использованием ИК-Фурье-спектрометра с детектором на основе теллурида кадмия и ртути, укомплектованного 10-метровой газовой кюветой. Градуировка осуществлялась по аттестованным смесям, приготовленным на основе чистого ГФУ и соединений примесей.
Результаты анализа проб ГФУ, отобранных из газовой фазы емкостей вместимостью 1 м3 для партий ГФУ приведены в таблице 2.
Результаты расчета содержания бора, кремния, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов (ОС) приведены в таблице 3.
Расчетные значения содержания ГФУ в ГФУ (массовая доля) для всех наработанных емкостей партии 1 и партии 2 составили величину более 99,9994%.
Для определения содержания урана-232, нептуния-237, изотопов плутония, технеция-99, гамма-излучающих продуктов деления (Ru-106) смешанную пробу, отобранную от каждой емкости вместимостью 1 м3, в пробоотборную емкость вместимостью 0,5 дм3 подвергали гомогенизации путем расплавления и выдержки при температуре 93°С в течение 1 часа, затем часть пробы в жидкой фазе массой 30-50 граммов гидролизовали для проведения анализов по соответствующим методикам измерений. По результатам анализов содержание радиоактивных примесей для двух наработанных партий составило:
массовая доля урана-232 - менее 5⋅10-6 мкг/г урана;
массовая доля технеция-99 - менее 0,005 мкг/г урана;
удельная активность изотопов плутония - менее 0,003 Бк/г урана;
удельная активность нептуния-237 - менее 0,003 Бк/г урана;
удельная активность Ru-106 - менее 10 Бк/г урана.
Полученные в итоге проведенной опытной работы результаты измерений и расчетные значения показателей качества ГФУ позволяют сделать вывод об успешной апробации нового способа контроля качества ГФУ и о соответствии наработанного ГФУ требованиям ASTM С 996 [2] и дополнительным требованиям по содержанию нептуния-237, изотопов плутония и гамма-излучающих продуктов деления урана (Ru-106).
Источники информации
1 ASTM С 787 Specification for Uranium Hexafluoride for Enrichment.
2 ASTM С 996 Standard Specification for Uranium Hexafluoride Enriched to Less Than 5% 235U.
3 ТУ 95 466-2007 Урана гексафторид, обогащенный изотопом уран-235 от 1,0 до 5,0%. Технические условия.
4 ISO/DIS 7195 Packaging of Uranium Hexafluoride (UF6) for Transport.
5 ASTM С 1052 Standard Practice for Bulk Sampling of Liquid Uranium Hexafluoride.
6 ASTM С 1703 Standard Practice for Sampling of Gaseous Uranium Hexafluoride.
7 ASTM С 761 Standard Test Methods for Chemical, Mass Spectrometric, Spectrochemical, Nuclear, and Radiochemical Analysis of Uranium Hexafluoride.
Claims (11)
- Способ контроля качества гексафторида урана (ГФУ), включающий получение смешанной пробы ГФУ путем последовательного пробоотбора отдельных порций ГФУ в газовой фазе, определение содержания изотопов уран-234, уран-235, уран-236, определение содержания бора, кремния, углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, определение содержания ГФУ в ГФУ, определение содержания технеция-99, урана-232, гамма-излучающих продуктов деления урана и других радиоактивных примесей, определение содержания примесей элементов, образующих летучие и нелетучие соединения, и отличающийся тем, что смешанная проба формируется из отдельных порций ГФУ, отбираемых при технологическом контроле, осуществляемом с целью регулирования технологического процесса, в течение всего времени наработки партии ГФУ, определение содержания изотопов уран-234, уран-235, уран-236 производят путем расчета средневзвешенных значений, полученных при технологическом контроле за весь период наработки партии ГФУ, без сравнения с результатами анализа содержания урана-235 в приемной емкости, определение содержания бора, определение содержания кремния, определение содержания углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, определение содержания ГФУ в ГФУ проводят расчетным способом по результатам анализа пробы, отобранной в пробоотборный баллон от газовой фазы приемной емкости после ее заполнения при температуре технологического помещения, методом инфракрасной спектрометрии и расчета по формулам
- CB=0,001⋅Ремк⋅CBF3, мкг/г урана,
- CSi=0,001⋅Ремк⋅CSiF4, мкг/г урана,
- COC=3⋅10-6⋅Ремк⋅СОС ГФ, %,
- СГФУ=100-1,7⋅10-7⋅Ремк⋅CHF, %,
- где Ремк - давление в приемной емкости, мм рт.ст.;
- CBF3 - молярная доля фторида бора (BF3), %;
- CSiF4 - молярная доля фторида кремния (SiF4), %;
- СОС ГФ - молярная доля углеводородов, хлоруглеродов и частично замещенных галоидоуглеводородов, %;
- CHF - молярная доля фтористого водорода (HF), %,
- определение содержания технеция-99, урана-232, гамма-излучающих продуктов деления урана, других радиоактивных примесей, определение содержания примесей элементов, образующих летучие и нелетучие соединения, производят по результатам анализа отобранной смешанной пробы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133366A RU2691769C1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Способ контроля качества гексафторида урана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133366A RU2691769C1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Способ контроля качества гексафторида урана |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691769C1 true RU2691769C1 (ru) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133366A RU2691769C1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Способ контроля качества гексафторида урана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691769C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112147081A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 中核陕西铀浓缩有限公司 | 一种测定六氟化铀产品中B、Si的方法 |
| CN112414768A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 中核陕西铀浓缩有限公司 | 一种铀浓缩工厂的二次抽样方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3697235A (en) * | 1960-03-31 | 1972-10-10 | Atomic Energy Commission | Method of purifying uranium hexafluoride by reduction to lower uranium fluorides |
| RU2187799C2 (ru) * | 2000-09-29 | 2002-08-20 | Уральский электрохимический комбинат | Способ определения примесей в гексафториде урана и устройство для его осуществления |
| RU2223483C2 (ru) * | 2001-07-04 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана |
| RU2337428C1 (ru) * | 2007-07-24 | 2008-10-27 | Открытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" | Способ определения изотопного состава гексафторида урана с помощью многоколлекторного масс-спектрометра |
| US7535006B2 (en) * | 2003-06-09 | 2009-05-19 | Canberra Albuquerque, Inc. | Gaseous uranium hexafluride isotope measurement by diode laser spectroscopy |
| US8647885B2 (en) * | 2007-05-04 | 2014-02-11 | Commissariat A L'energie Atomique | Process for detecting gaseous halogenated compounds |
-
2018
- 2018-09-20 RU RU2018133366A patent/RU2691769C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3697235A (en) * | 1960-03-31 | 1972-10-10 | Atomic Energy Commission | Method of purifying uranium hexafluoride by reduction to lower uranium fluorides |
| RU2187799C2 (ru) * | 2000-09-29 | 2002-08-20 | Уральский электрохимический комбинат | Способ определения примесей в гексафториде урана и устройство для его осуществления |
| RU2223483C2 (ru) * | 2001-07-04 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана |
| US7535006B2 (en) * | 2003-06-09 | 2009-05-19 | Canberra Albuquerque, Inc. | Gaseous uranium hexafluride isotope measurement by diode laser spectroscopy |
| US8647885B2 (en) * | 2007-05-04 | 2014-02-11 | Commissariat A L'energie Atomique | Process for detecting gaseous halogenated compounds |
| RU2337428C1 (ru) * | 2007-07-24 | 2008-10-27 | Открытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" | Способ определения изотопного состава гексафторида урана с помощью многоколлекторного масс-спектрометра |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112147081A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 中核陕西铀浓缩有限公司 | 一种测定六氟化铀产品中B、Si的方法 |
| CN112147081B (zh) * | 2019-06-28 | 2024-03-19 | 中核陕西铀浓缩有限公司 | 一种测定六氟化铀产品中B、Si的方法 |
| CN112414768A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 中核陕西铀浓缩有限公司 | 一种铀浓缩工厂的二次抽样方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691769C1 (ru) | Способ контроля качества гексафторида урана | |
| Greer | Coexistence curves at liquid-liquid critical points: Ising exponents and extended scaling | |
| Hindermann et al. | Fluorine and proton NMR study of gaseous hydrogen fluoride | |
| Esmaili et al. | Impact of sterile neutrinos on the early time flux from a galactic supernova | |
| Sharp et al. | Standardization for the triple oxygen isotope system: Waters, silicates, carbonates, air, and sulfates | |
| CN107167529A (zh) | 苯酚和对苯二酚标准物质的纯度值和不确定度的测定方法 | |
| Taylor Jr et al. | O18/O16 ratios of coexisting minerals in three assemblages of kyanite-zone pelitic schist | |
| Valkiers et al. | A primary xenon isotopic gas standard with SI traceable values for isotopic composition and molar mass | |
| Cordfunke et al. | High-temperature enthalpy increments of uranyl dihalides UO2X2 (X= F, Cl, Br), and thermodynamic functions | |
| CN105392870B (zh) | 高压bf3/h2混合物的制备 | |
| Tompkins et al. | Zircon growth experiments reveal limited equilibrium Zr isotope fractionation in magmas | |
| Esbensen et al. | Proper sampling, total measurement uncertainty, variographic analysis & fit-for-purpose acceptance levels for pharmaceutical mixing monitoring | |
| CN101726532B (zh) | 一种质谱仪校正样品的制备方法 | |
| CN105954462B (zh) | 固体水分标准物质及其制备方法 | |
| Rienitz et al. | The comparability of the determination of the molar mass of silicon highly enriched in 28Si: Results of the CCQM-P160 interlaboratory comparison and additional external measurements | |
| Kipphardt et al. | Measurement of the isotopic composition of germanium using GeF4 produced by direct fluorination and wet chemical procedures | |
| CN110057948B (zh) | 一种基于混合气体露点计算的气相色谱故障侦测方法 | |
| Luu et al. | Timing of metal–silicate differentiation in the Eagle Station pallasite parent body | |
| Valkiers et al. | A primary isotopic gas standard for sulfur in the form of SF6 with Système International d’Unités traceable values for isotopic composition and molar mass | |
| Faghihi et al. | Accurate experimental determination of the isotope effects on the triple point temperature of water. II. Combined dependence on the 18O and 17O abundances | |
| Rutledge et al. | Freezing Point Diagram and Liquid–Liquid Solubilities of the System Uranium Hexafluoride–Hydrogen Fluoride | |
| Fischer et al. | Phase Equilibria in the Condensed Systems Uranium Hexafluoride-Bromine Trifluoride and Uranium Hexafluoride-Bromine Pentafluoride | |
| Rao et al. | The preparation and use of synthetic isotope mixtures for testing the accuracy of the PTIMS method for 10 B/11 B isotope ratio determination using boron mannitol complex and NaCl for the formation of Na 2 BO 2+ | |
| De Bièvre | Ultra-high accuracy isotopic measurements: Avogadro's constant is up! | |
| Bluestein et al. | Quantitative analysis of aqueous alcohol mixtures by gas chromatography |