Введение к работе
Актуальность темы. Программой конверсии Сибирского химического ком-їината (СХК) предусмотрено создание производства стабильных изотопов, 8 ча-:тности изотопов селена. Стабильные изотопы селена являются стартовым матеріалом для получения радиоактивных изотопов. Так, стабильный селен - 74 после >блучения нейтронами в ядерном реакторе превращается в радиоактивный селен -'5, который применяется в медицинских целях, для научных исследований и как у излучатель в дефектоскопии. О перспективности развития данного направления ложно судить по тому, что работы по созданию технологий и оборудования с ис-очником селен-75 для радионуклидной дефектоскопии, компьютерной томографии и гамма-терапевтической аппаратуры в диагностике и лечении онкологиче-:ких заболеваний включены в федеральную целевую программу «Национальная :ехнологическая база на 1996-2005 гг.» (подпрограмма «Уникальные ядерные :ехнологии»). Программа утверждена постановлением Правительства Российской Федерации от 13.08.96, №986. С 1993 года СХК как производитель изотопа селе-іа-74 привлечен для выполнения национальной комплексной программы «Про-шшленная радиография», утвержденной правительством РФ и решением Мини-:тра РФ по атомной энергии о поддержке данной программы.
В рамках этих программ на Сибирском химическом комбинате был выполни комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ НИОКР) по созданию технологии получения стабильных изотопов селена, в частности селена-74. Природная концентрация селена-74 равна 0,87%, что обуслав-іивает трудоемкость его выделения и обогащения до 96 - 99 %. Наиболее эффектным методом выделения селена-74 из природной смеси изотопов является га-ювое центрифугирование. Для реализации этого процесса необходимо было ре-цить следующие технологические задачи:
разработка технологии и оборудования для получения гексафторида селена
(рабочего вещества для центрифуг);
разработка технологии разделения изотопов селена на каскаде центрифуг;
разработка технологии и оборудования для восстановления селена в элемент-гам виде из изотопнообогащенного гексафторида селена с получением товарной формы продукта; решение проблем техники безопасности, промсанитарии и экологии.
Настоящая работа является частью этих исследований и выполнена в соот-іетствии с планами НИОКР СХК. В диссертации обобщены экспериментальные >езультаты за период с 1993 по 1998 годы, полученные в ходе выполнения работ ю теме «Исследование процессов и разработка технологии получения и восста-ювления гексафторида селена», № госрегистрации Ф40043.
Целью работы является разработка технологии получения гексафторида се-іена, пригодного для разделения изотопов. Комплексный подход к созданию тех-юлогии получения гексафторида селена помимо основной задачи требовал реше-шя сопутствующих задач, являющихся самостоятельными исследовательскими іроблемами. В диссертационной работе рассмотрены и решены следующие тео-іетические и практические задачи:
выбор концепции производства гексафторида селена, включая расчет термод намического равновесия системы селен - фтор, расчет равновесной конденсации системе гексафторид селена - фтор, расчет давления насыщенного пара и плотн сти гексафторида селена в интервале между температурой сублимации и крит ческой температурой;
экспериментальное исследование фторирования селена элементным фтором, о ределение кинетических констант процесса фторирования;
математическое моделирование процесса фторирования селена в проточном р акторе;
исследование процесса взаимодействия селена и фтора в режиме рецикла;
определение оптимальных технологических режимов синтеза гексафторида с лена;
нахождение параметров для управления процессом рецикла и определение і минимального количества;
испытание оборудования опытной установки при работе в режиме рецикла;
исследование взаимодействия гексафторида селена с различными сорбентами определение оптимальных технологических режимов улавливания гексафтори, селена из сбросных газов, включая исследование состава продуктов взаимодейс вия гексафторида селена с сорбентами;
исследование взаимодействия гексафторида селена в жидких средах.
Научная новизна работы:
исследована кинетика процесса фторирования селена элементным фтором;
разработана промышленная технология получения гексафторида селена, пр годного для разделения изотопов;
разработана система управления процессом получения гексафторида селена режиме рецикла;
разработана технология улавливания гексафторида селена для обеспечения эк логической безопасности производства;
разработан способ определения гексафторида селена в воздухе.
На защиту выносится:
-
Экспериментальные результаты по исследованию процесса фторирован] селена в различных условиях.
-
Технология получения гексафторида селена в режиме рецикла.
-
Система управления процессом рецикла.
-
Экспериментальные результаты по исследованию взаимодействия ге сафторида селена с различными сорбентами.
-
Технология улавливания гексафторида селена при организации эколог чески безопасного производства.
6. Способ определения гексафторида селена в воздухе.
Практическое значение.
Разработана технология получения гексафторида селена, пригодного в к честве рабочего вещества на стадии разделения изотопов. На основании выпо ненных исследований в опытно-промышленном цехе Научно-исследовательско и конструкторского института СХК создано производство летучих фторидов (с лена и других элементов), в основу которого положен метод прямого фториров ния в системе с рециклом. Наработаны партии гексафторида селена (730кг), и
зльзованные для разделения изотопов селена на Заводе разделения изотопов ХК. Разработанный метод определения гексафторила селена в воздухе исполь-'ется в производстве. Математическая модель взаимодействия селена и фтора зименяется для моделирования взаимодействия других индивидуальных верств со фтором.
Апробация работы и публикации.
Результаты работы докладывались на международном семинаре "Chemikal isdynamics and combustion of energetic materials TW95"(Tomck, 1995г.); междуна-эдной конференции "The Scientific Conference on Use of Research Conversion esults in the Siberian Institutions of Higher Education for International Cooperation IBCONVERS'95" (Томск, 1995r.); X симпозиуме по химии неорганических фто-адов (Москва, 1998г.); 12"м Европейском симпозиуме по химии фтора (Берлин, Э98г.); И, IV, V научно-технических конференциях Сибирского химического эмбината (Северск, 1994, 1996, 1998гг.).
Основное содержание работы опубликовано в 10 докладах на конференциях езисы докладов) и в 10 отчетах о НИР. По выполненным экспериментальным азработкам получено 2 патента РФ и оформлена заявка на выдачу патента.
Структура и объем диссертации.