Конструкция реакторной установки БРЕСТ-1200 Ключевые материалы атомной отрасли

Атомная промышленность и наука в атомной сфере

Для обеспечения экологической безопасности требуется достоверная, полная и своевременная информация о состоянии природных ресурсов, качестве окружающей среды и уровне ее загрязнения в районах расположения АЭС. Производственный экологический мониторинг (ПЭМ), выполняемый Экологическими службами АЭС позволяет получать, обрабатывать и анализировать информацию для оценки состояния окружающей среды и выработки своевременных и экономически эффективных решений. Объем ПЭМ и его периодичность определяется соответствующими регламентами, согласованными и утвержденными в установленном порядке.

Создание производства литированного оскида кобальта в ОАО «Новосибирский завод химконцентратов»

Среди основных направлений использования лития за последние 10-15 лет устойчивую и возрастающую позицию стала занимать литиевая электрохимическая энергетика - производство первичных и вторичных литиевых химических источников тока. Изменение доли литийсодержащих батарей в общем числе вторичных портативных химических источников тока выглядит следующим образом: в 2000 г. - 55,1%, в 2005 г. - 67,7% и в перспективе в 2010 г. - 72,0%.

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) - элементы накопления энергии, представляющие собой оптимальную систему энергоснабжения. Они могут наилучшим образом удовлетворять требования к рабочим характеристикам таких быстро изменяющихся электронных устройств, как мобильные телефоны, портативные компьютеры и видеокамеры, поскольку обладают такими характеристиками, как большая емкость, большая долговечность при циклической работе, хорошие возможности разряда при высокой мощности и низкой температуре. Превосходные характеристики ЛИА обеспечивают перспективы их использования не только в мобильных устройствах, но и в военной промышленности, в производстве электроинструментов и электротранспорта, а также в качестве накопителей энергии в системах резервного питания.

В качестве активных материалов положительного электрода ЛИА интенсивно используются LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 и материалы на их основе. Технические характеристики высокопотенциальных электродов из этих материалов приблизительно одинаковы.

LiCoO2 - основной материал, используемый для производства положительного электрода ЛИА. Высокое номинальное напряжение, пологая разрядная кривая, высокая эффективность зарядно-разрядного процесса, хорошая емкость и циклируемость, приемлемый саморазряд и относительная простота получения в промышленных условиях объясняют наиболее широкое его использование в коммерчески освоенных ЛИА. LiCoO2 обеспечивает обратимую емкость положительных электродов на уровне 135-150 мАч/г при циклировании ЛИА в диапазоне напряжений 2,5-4,З В. Вышесказанное объясняет тот факт, что, несмотря на высокую цену и токсичность кобальтовых соединений, 94% всех произведенных ЛИА (на 2006 г.) оснащены катодом на основе LiCoO2. В соответствии с ростом потребностей в литиевых вторичных батареях растет спрос и на катодные материалы.

В настоящее время на мировом рынке в производстве LiCoO2 первенство принадлежит японским компаниям. Ведущие производители выпускают LiCoO2 в количествах до 200 тонн в месяц каждый.

В настоящее время в России отсутствует серийное производство мобильных телефонов, соответственно отсутствует и крупный производитель катодных материалов, в том числе и литированного оксида кобальта. В 2005 году был произведен запуск серийного производства литий-ионных аккумуляторов - в «Аккумуляторной компании «Ригель» (г. Санкт-Петербург). Эта компания закупила китайское оборудование и технологию и в настоящее время работает на китайском сырье. Сейчас в «Ригеле» ведется проектирование участка производства высокомощных ЛИА. Годовая потребность в LiCoO2 после выхода компании на проектную мощность составит 100 тонн.

Поставленная задача расширения выпуска ЛИА как зарубежными, так и отечественными производителями, требует увеличения производства сырья и комплектующих для ЛИА, и в первую очередь - литированного оксида кобальта, как основного катодного материала для ЛИА. Данное обстоятельство объясняет заинтересованность нескольких южнокорейских фирм в информации о возможности производства катодных материалов (прежде всего LiCoO2) в условиях ОАО «НЗХК».

Таким образом, возможность реализации LiCoO2, с одной стороны, и необходимость развития литиевого комплекса, с другой, - поставили задачу организации промышленного производства LiCoO2 в условиях ОАО «НЗХК». Основными предпосылками для успешной организации конкурентоспособного крупнотоннажного производства в ОАО «НЗХК» являются следующие факторы:

- наличие необходимой производственной инфраструктуры;

- опыт работы с литиевыми продуктами и необходимая квалификация персонала для освоения нового литиевого производства;

- на предприятии планируется организация крупнотоннажного производства высокочистого карбоната лития, что непременно скажется на качестве производимого из него литированного оксида кобальта.

Начиная с 4 квартала 2003 года, под руководством отдела развития проводится комплекс научно-исследовательских работ по разработке процесса синтеза литированных оксидов металлов для использования в качестве материалов положительного электрода в литий-ионных аккумуляторах. Проводились лабораторные исследования влияния режимов синтеза на электрохимические характеристики конечного материала. Полученные результаты свидетельствуют об удовлетворительном качестве синтезированных высокотемпературным методом образцов LiCoO2, а также о возможности распространения отработанной в лабораторных условиях технологии на опытно-промышленное и промышленное использование. Для определения характеристик синтезированных материалов на предприятии были подобраны, отработаны и успешно реализуются методики проведения электрохимического, рентгенофазового и химического анализов.

Для реализации результатов исследования была предложена технологическая схема, включающая смешение-измельчение сырьевых компонентов, высокотемпературный твердофазный синтез, конечное измельчение, классификация для выделения частиц товарной фракции и упаковка.

В качестве наиболее оптимального варианта в качестве сырьевых компонентов выбрана пара карбонат лития (Li2СО3) и оксид кобальта (Со3О4). Качество получаемого продукта зависит в первую очередь от состава исходных реагентов, в связи с чем используются особо чистый Li2СО3, полученный по бикарбонатной технологии из технического карбоната, и Со3О4 квалификации ч.д.а. Синтез LiCoO2 осуществляется в высокотемпературной печи типа СНОЛ в стационарном слое в течение 8 -16 часов при температуре 650-1000°С в условиях непрерывной подачи предварительно нагретого до рабочей температуры воздуха или воздуха, обогащенного кислородом. Полученные после спекания агломераты LiCoO2 предварительно дробятся в щековой дробилке, после чего подвергаются окончательному измельчению до размеров 8-12 мкм в центробежно-эллиптической мельнице. Для выделения однородной товарной фракции полученный порошок LiСоО2 разделяется по размерам частиц с помощью воздушного классификатора. Упаковка готового литированного оксида кобальта производится в атмосфере сухого аргона в герметичные ламинированные пакеты, которые укладываются в пластиковые или стальные барабаны. Указанные технические решения защищены решением о выдаче патента.

Конечной целью озвученных подготовительных работ является организация крупнотоннажного производства литированного оксида кобальта для использования в качестве катодного материала в ЛИА. Организация производства LiCoO2 в ОАО «НЗХК» планируется по следующему сценарию:

- создание в III квартале 2007 года 1-й очереди производства LiCoO2 номинальной производительностью 20 тонн/год с аппаратурным оформлением, обеспечивающим выпуск как чистого LiCoO2, так и модифицированного различными добавками;

- оценка в течение 2007-2008 годов экономической эффективности 1-й очереди LiCoO2. При условии соответствия выпуска продукции заявленному потенциалу рынка - создание в 2009 году 2-й очереди производства LiCoO2 с увеличением суммарной производительности до 600 тонн/год и аппаратурным оформлением, обеспечивающем выпуск различных модификаций LiCoO2.

В настоящий момент общестроительные работы и монтаж оборудования завершены, составлены программы предварительных и приемочных испытаний.

Продвижение продукции на рынок планируется организацией следующих мероприятий: участие в специализированных отечественных и зарубежных выставочных мероприятиях (не менее 3-4 выставочных мероприятий в год); сопровождение информационного раздела по LiCoO2 на сайте ОАО «НЗХК»; адресная рассылка рекламно-информационных материалов и предоставление образцов LiCoO2 потенциальным потребителям, обратившимся с запросами в адрес ОАО «НЗХК»; участие в инновационных конкурсах федерального масштаба (Конкурс русских инноваций, Инновационный конкурс РОСАТОМА), широко освещаемых средствами массовой информации. Сбыт LiCoO2 будет осуществляться собственными службами ОАО «НЗХК».

Отличия подготовки к растопке из холодного состояния котлов других конструкций, а также к растопкам из других состояний заключаются преимущественно в особенностях подготовки схемы пароводяного тракта. Так, при подготовке к растопке из горячего состояния отсутствуют операции, связанные с заполнением котла водой, и упрощаются операции подготовки пароводяного тракта. Подготовительные предпусковые работы, особенно касающиеся проверки и осмотра оборудования, значительно усложняются при подготовке пуска после капитальных ремонтов и еще более - после монтажа. Пусковые операции В настоящее время все широкое распространение получил пуск на скользящих параметрах, т. е. при постепенно повышающихся давлении и температуре пара перед турбиной. Это обеспечивает постепенный прогрев металла труб, паропроводов и турбин без возникновения значительных термических напряжений пуск прямоточных котлов может производиться на прямоточном. или сепараторном режиме. В. первом случае рабочая среда (с одинаковым расходом) проходит последовательно все поверхности нагрева. При этом ее параметры (давление и температура) и состояние меняются непрерывно. При сепараторном режиме перед В3 рабочая среда направляется в сепаратор 4, после которого требуемое количество пара поступает в перегревательные поверхности, а остальная часть - в растопочный расширитель. Применение встроенной задвижки позволяет поддерживать номинальное давление среды до нее и переменные, постепенно повышающиеся давление и температуру в перегревательных поверхностях, паропроводах и перед турбиной. Это обеспечивает надежную работу напряженных поверхностей до ВЗ при постепенном прогреве их и паропроводов за ней. Повышение параметров за ВЗ определяется начальным состоянием котла перед пуском и требуемой скоростью прогрева наиболее толстостенных деталей - коллекторов, арматуры, корпусов устройств парораспределения и турбин.
Необходимо сопоставлять риск от воздействия объектов энергетики и других радиационных факторов на производстве и в быту. Таблица 3 Средние индивидуальные дозы облучения населения СССР от различных источников ионизирующего излучения Источники излучения Доза, мЗв/год Доля суммарной дозы, % Естественный фон 1,10 44,7 Медицинская рентгенодиагностическая аппаратура 0,72 29,3 Строительные материалы 0,60 24,4 Глобальные выпадения 0,02 0,8 Часы со светосоставом 0,01 0,4 Авиационный транспорт 0,005 0,2 Телевизоры 0,002 0,1 АЭС 10-5 0,05 Итого 2,46 100
Проблемы обеспечения безопасного хранения ОЯТ