10 ИЮНЯ / 2020
ПЕРСОНА

Отходы ядерной энергетики — стратегически важное для страны сырье

Дмитрий Пашкевич о проекте переработки обедненного гексафторида урана и замыкания ядерного цикла по фтору
Дмитрий Пашкевич — профессор Санкт-Петербургского Политехнического университета, заместитель директора по науке малой инновационной компании "Новые химические продукты", руководитель проекта по переработке обедненного гексафторида урана и замыканию ядерного топливного цикла по фтору.

- Дмитрий Станиславович, расскажите подробнее о вашем проекте по использованию токсичных отходов при производстве ядерного топлива.

- Мы не называем обедненный гексафторид урана отходами. Это побочный продукт. Потому что в нем есть очень полезные вещества. Во-первых, фтор, который можно использовать для производства гексафторида природного урана. Во-вторых, уран. Его можно использовать в производстве МОХ-топлива. Но последнее мы не ставили целью в нашем проекте.
Собственно, мы разработали технологию переработки обедненного гексафторида урана с получением фторида водорода — коммерческого продукта, на основе которого предлагаем замкнуть ядерный топливный цикл по фтору. То есть не выводить фтор из цикла производства ядерного топлива. Не покупать фторсодержащее сырье у третьих стран. Не зависеть от импорта в такой стратегической отрасли как производство ядерного топлива.

По примерным оценкам, фтористый водород, который мы получаем, в два раза дешевле того, что сейчас производят по традиционной технологии с использованием импортного сырья. Поэтому разработку включили в Программу Госкорпорации "Росатом" по обращению с обеднённым гексафторидом урана, где фигурируют всего две технологии: проект компании Оrano SA (французский ядерный концерн) и наш — малой инновационной компании "Новые химические технологии".

- Какую проблему решает ваша разработка?

- Всю историю развития атомной энергетики и оружейной программы обедненный гексафторид урана не утилизируют, а накапливают. Загружают в стальные контейнеры, которые размещают в открытых хранилищах на сублиматно-разделительных предприятиях госкорпорации Росатом. В России сейчас до миллиона тонн этого вещества. И если посмотреть со спутника, можно увидеть контейнеры на Сибирском химическом комбинате, Уральском и Ангарском электрохимических комбинатах, на ЭХЗ под Красноярском.

При этом, гексафторид урана — вещество первого класса опасности, летучее и коррозионно-активное и стенка контейнера медленно, но разрушается. Кроме того, вещество склонное к гидролизу. Значит есть опасность проникновения в подземные воды. Про падение террористического самолета на поле и говорить не стоит — сами понимаете. Такая ситуация не только в России. Так же дела обстоят во Франции и в США — во всех странах, которые активно занимаются ядерным топливным циклом.

- Какие задачи вы перед собой ставили, на чей опыт опирались?

- Росатом, или тогда (в СССР) Средмаш, постоянно ведет исследования по разработке промышленной технологии обращения с обедненным гексафторидом урана. Проект "Кедр", применение плазмотрона и пр. Но все прежние проекты коммерчески невыгодны. Поэтому никто не стремится их внедрять.

В мире тоже предпринимались различные шаги. Правда, США еще в 90-е годы сократили финансирование исследований. Тоже, видимо, не получили коммерческого результата. А французы сделали промышленную технологию. И ТВЭЛ купил лицензию на нее, создал установку «W-ЭХЗ» на Электрохимическом заводе в Зеленогорске в Красноярском крае. Но результат тот же — установка не коммерческая, а экологического характера.
Мы же с самого начала ставили себе задачу разработать именно коммерческий процесс. Хорошо масштабируемый, в котором появится вещество, имеющее сбыт, коммерческое значение.

- Кто работал над проектом? Эта тема абсолютно для спецов из Техноложки, почему ей занимаются специалисты Политеха?

- Инициатором проекта является малая инновационная компания "Новые химические продукты", где генеральный директор Антон Владимирович Мамаев, а я – директор по науке. Мы собрали группу сильных специалистов из Санкт-Петербургского политехнического университета, РНЦ "Прикладная химия"» и других организаций. Учёные Технологического университета тоже принимают участие в наших работах. Всего около 15 человек. Сейчас ведём работу по привлечению к сотрудничеству коллег из Томского политехнического университета.

В нашем проекте важно участие специалистов в разных областях физики и химии. В Техноложке — классические технологи, а у нас процесс происходит в режиме горения. Поэтому ключевую роль играют специалисты по неравновесной термодинамике, тепломассообмену и макрокинетике из Политеха.

- Как нам известно, новосибирская фирма "Эпос Инжиниринг" реализовала подобную технологию?


- "Эпос Инжиниринг" предложила Сибирскому техническому комбинату оппозитный плазмотрон, на котором провели испытания. Выяснили, что плазмотрон последней разработки в этих средах работает плохо. Во-первых, низкий ресурс электродов. Во-вторых, очень сложен в масштабировании. Практически, для перехода с мощности на мощность нужно разрабатывать новый аппарат. Высокий расход электроэнергии. Промышленная техника так работать не может.

- Сколько времени ведется работа над проектом? Кто его финансирует?

- Первую работу по проекту ООО «Новые химические продукты» реализовало в Технологическом институте в 2015 году. Когда появились обнадеживающие результаты, получили бюджет и сделали более совершенную установку в Российском научном центре "Прикладная химия". Потом уже серьезные деньги и создание экспериментального стенда на Сибирском химическом комбинате. Ориентировочная мощность созданной на СХК установки — до 300 тонн в год. Монтаж и исследования проведены в 2017-2019 годах. И в прошлом году мы завершили первый полный цикл исследования. Результаты признали заслуживающими внедрения.

Начинала разработку технологии, как я уже говорил, малая инновационная компания, резидент фонда Сколково. На первых этапах все финансирование было от нее, от Сколково и частных инвесторов. Сейчас для опытно-промышленной установки создана новая компания — "Аврора Кемикалс". И "НХП" войдёт в новую структуру в качестве соучредителя. Интерес к нашей разработке проявил Внешэкономбанк.

- К вашему проекту было внимание со стороны государства?

- До недавнего момента все деньги были частные. Но фтористый водород — стратегическое сырье не только для ядерной промышленности. Без него невозможно произвести, например, алюминий. Так же его применяют в производстве фосфатных удобрений, редкоземельных металлов. Поэтому мы подали заявку в Минобрнауки на финансирование новой научной разработки. Ее одобрили и выделили грант. (http://fcpir.ru/participation_in_program/contracts/05.608.21.0277/) В этом проекте ООО «НХП» является индустриальным партнёром.

Это второй проект, который мы реализуем. Фосфатные удобрения производят из фтораппатита. В нем много фтора, который в значительной степени утилизируют. Сейчас мы думаем, как его извлечь в виде фтористого водорода и предложить российским производителям фторпродукции. Например, производителям фторполимеров. Они сейчас испытывают сырьевой голод, потому что китайский фтористый водород и монгольский плавиковый шпат стоят дорого.

- Когда можно будет считать проект завершенным?

Я считаю, что технология создана и работает, когда функционирует коммерческое производство. Здесь уже в меньшей степени наука, но грамотный инжиниринг. Потому что любую идею можно похоронить, принимая неверные решения по выбору оборудования.

Сейчас мы готовим технико-экономическое обоснование с Центральным проектно-технологическим институтом ТВЭЛ по созданию опытно-промышленной установки на Сибирском техническом комбинате. До полного завершениям всех работ нужно года два-три не меньше.

- Какие еще проекты у вас в перспективе?

- Мы начинали проект с идеи переработки обедненного гексафторида урана и замыкания ядерного цикла по фтору. Сейчас ставим задачу формирования новой сырьевой базы для промышленности фторсоединений. Не только ядерной, но и алюминиевой, редкоземельных металлов, фторполимеров и т.д.. Второе направление — создание комплекса востребованных фторпродуктов на основе дешевого сырья, которое мы же и будем производить.

- В проекте участвуют и проявляют к нему интерес много людей, кого вы можете выделить особенно?


- Антон Владимирович Мамаев — гендиректор ООО "НХТ" и владелец компании "Питертраст", которая финансировала наши разработки. Он, безусловно, человек увлеченный и рисковый. Такие люди должны работать в наукоемком бизнесе. Потому что, к примеру, чиновник не может быть руководителем науки. Ему нельзя ошибиться. А в бизнесе, и особенно в сопряженном с наукой бизнесе, всё предсказать наперёд невозможно, нужна интуиция. И Мамаев — редкий человек в этом смысле.

Автор: Александра Морозова

Фото предоставлено героем интервью

Энциклопедия промышленности России