Десублиматор – один из тройки главных аппаратов производства гексафторида урана (ГФУ). За все время работы цеха 2 были использованы три модели (поколения) десублиматоров. Первая модель разрабатывалась проектным институтом и работала во II производстве цеха с пуска (1949 год) и вплоть до момента ликвидации производства. Эта же модель десублиматора была заложена в проект цеха 2 «а» (пуск 1953 год). Здесь она проработала шесть лет до полной ее замены десублиматорами второго поколения (1959 год).
Удивительно и необъяснимо в книгах 2 и 3 «Завод у Двуречья» об истории завода полное отсутствие информации о конструкции и работе первого десублиматора. В книге 3 стр.16 имеется односторонняя информация о второй модели десублиматора, при этом названы они как «Первая конструкция». Это не соответствует действительности. По этой причине просвещенный читатель или бывший работник цеха 2 не смогут найти в книге ответы на многие вопросы.
Как работали десублиматоры первой модели? Почему в корпусе 2 «а» их демонтировали? Какие проблемы были решены с разработкой и внедрением десублиматоров второго поколения?
Почему во II производстве корпуса 2 десублиматоры первого поколения отработали с пуска и до закрытия производства?
Мог ли появиться на свет аппарат третьего поколения, не будь десублиматора второго поколения?
Пробел в информации появился сначала в черновых заготовках текста о цехе 2 В.Ф. Цветкова. Зная это и принимая пробел как крупный недостаток, я, как бывший руководитель коллектива цеха 2 в тот период, подготовил проект текста о десублиматорах первого и второго поколения. Однако у автора книги мои заготовки не нашли применения и пробел остался.
В работе коллективов цеха и завода над совершенствованием отделения десублимации пробелов не было. Давайте посмотрим, что представляла собой продукция отделения корпуса 2 «а» в 1953 году после пуска и в 1959-1960-х годах.
1953 год – баллоны вместимостью 25 литров, заполненные застывшим плавом ГФУ, аппаратчики закатывали на склад ногами (при тельферах).
1959-1960 годы – крупногабаритные емкости, заполненные крошкой ГФУ, завозятся на склад автопогрузчиком. Разница огромная, и все это не вдруг с неба свалилось. А в книге информации об этой работе нет!
О работе десублиматоров первого и второго поколений
Согласно первоначальному проекту института десублимация ГФУ из реакционных газов проводилась в аппаратах периодического действия. Аппарат представлял собой две вертикальные трубы с крышками, снабженные скребковыми мешалками и рассольными рубашками. Трубы устанавливались на общий, полусферической формы, бункер с рубашкой. При десублимации работали мешалки, в рубашки подавали холодный рассол. Реакционный газ поступал сверху в одну из труб, проходил аппарат и выходил вверху у второй трубы. Твердый ГФУ накапливался в бункере. При накоплении заданного количества ГФУ аппарат отключался от реактора фторирования и подготавливался к операции плавления и слива ГФУ через коллектор в транспортную тару – баллоны вместимостью 25 литров. При подаче горячего рассола в рубашки аппарата происходили плавление и слив жидкого ГФУ в тару, помещенную в охладительную ванну. После охлаждения ГФУ в транспортной таре и самого десублиматора, коллектор с тарой отсоединялся от аппарата, и он снова включался на десублимацию.
Проблема очистки ГФУ от сопутствующего фтористого водорода решалась двухстадийной очисткой. К сливному штуцеру десублиматора подключался баллон для сбора жидкого фтористого водорода на стадии десублимации, а окончательная очистка достигалась отпаркой фтористого водорода из баллона с продуктом при температуре 40 град.С.
Технический контроль качества продукции начинается с отбора проб на анализ. Действующая методика отбора проб в цехе 2 была продолжительной, трудоемкой, энергозатратной и потенциально опасной. При низкой загрузке отделения она воспринималась как необходимость. Но с ростом объемов производства методика стала помехой на пути дальнейшего развития. В отделении стала скапливаться продукция в ожидании анализа. Надо было посягнуть на крепость стандарта и изменить метод отбора пробы.
Новый метод не нужно было изобретать, он лежал на поверхности и был чрезвычайно прост. Для его внедрения требовалось набрать и обработать большой статистический материал по сопоставлению результатов анализа двух методов отбора проб и доказать, что результаты идентичны. Новый метод внедрялся большим коллективом аппаратчиков отделения, дежурных слесарей, лаборантов и руководителей смен и корпуса 2. В цеховой лаборатории все материалы концентрировались и обрабатывались химиками В.С. Тихомировой (Шестаковой) и Н.Ф. Терещенко.
Итогом работы стало подтверждение идентичности результатов, отобранных двумя разными способами. Это был приговор старому способу и обретение права на жизнь новой методики. Кажется, что новая методика – мелочь? Но это не так. Срок отбора пробы сократился от суток до 10 минут, отпала необходимость в энерго- и трудозатратах, была ликвидирована многократно повторяющаяся потенциально опасная технологическая операция. На сутки сократился оборот готовой продукции в производстве. Главный экономический эффект от новой методики оказался непредвиденным, он появится позднее, когда производство дважды будет решать проблему перехода на крупную тару. Старая методика была непригодна для работы с такой тарой.
Аппараты первой модели проработали много лет, весь период работы II производства корпуса 2 и около шести лет в корпусе 2 «а». В середине 50-х годов десублиматоры были переведены на баллоны вместимостью 160 литров, при этом заполнение десублиматоров увеличили в два раза с 600 кг ГФУ до 1200 кг. Количество баллонов на одной плавке сократилось с шести штук до двух. Недостатки данной конструкции обозначились с ростом выпуска ГФУ. Это периодичность процесса десублимации в условиях непрерывной работы реактора фторирования.
Но главный недостаток был в другом. Простое прогнозирование вероятности возникновения аварийных ситуаций, и прогнозирование масштабов выброса ГФУ при этом, показало, что вероятность разгерметизации десублиматора на операциях плавления ГФУ и слива его в транспортную тару, реально существует. Каждая операция плавления ГФУ требует ручной слесарной подготовки, а само проведение технологической операции плавления также базируется на ручном управлении процессом. Значит, все зависело от человеческого фактора, и ошибки вероятны. И еще одна зависимость: с ростом выпуска продукции – числа операций, растет вероятность возникновения аварийных ситуаций. Масштаб вероятного выброса при разгерметизации оборудования может достигнуть значения от нескольких сот килограммов ГФУ до одной тонны.
Такие случаи возможны и в других цехах завода, где существует потенциальная опасность. Не зря на заводах большой химии предусмотрены газоспасательные станции и медпункты с оказанием первой помощи как при травматизме, так и при воздействии химических веществ.
Вторая модель десублиматоров
Руководство завода и цеха реально оценивало ситуацию и понимало, что дальнейшее увеличение производства ГФУ не может базироваться на десублиматорах первой модели. Мы не стали дожидаться «Чернобыля по-Чепецки» и занялись делом. Альтернативой должен был стать аппарат непрерывного действия с исключением опасных операций плавления больших масс ГФУ в аппарате и слива жидкого ГФУ в транспортную тару. В перспективе просматривалась простая конструкция десублиматора и тары. Это вертикально-трубный аппарат с усиленной скребковой мешалкой, рассольной рубашкой и коническим днищем, к которому подсоединяется транспортная емкость большого объема. Десублимированный продукт на стенках аппаратов ГФУ снимается скребковой мешалкой и в виде крошки ссыпается в транспортную емкость. Заполненная емкость сменяется порожней. По заданию такой аппарат был спроектирован конструктором ПКО Филатовым Ю.К., изготовлен в РМЦ по указанию Романова Г.Ф., смонтирован в корпусе 2 «а» с участием механиков Злобина И.А. и Разумовского Ю.Н., где прошел испытания и доработку.
Конструкция транспортной емкости большой вместимости также разрабатывалась ПКО завода, и поставка в ней насыпного ГФУ вместо плавленого была согласована с потребителем. Положительный отзыв потребителя о насыпном продукте и таре положил начало реконструкции отделения десублимации корпуса 2 «а» по замене первой модели аппаратов на десублиматоры второго поколения, пик которых пришелся на 1958-1959 годы.
Нельзя сказать, что на испытаниях нового аппарата все получалось быстро и легко. В ходе испытаний было выявлено несколько серьезных проблем, которые дорабатывались последовательно.
С внедрением десублиматоров второго поколения в корпусе 2 «а» завода впервые в атомной промышленности СССР производство ГФУ стало работать по безопасной технологии. Была ликвидирована опасная технологическая операция плавления больших масс ГФУ. В этой связи вероятность возникновения крупных аварий с выбросом ГФУ за счет корпуса 2 «а» была полностью исключена. Таким образом исключалась и вероятность огромных материальных потерь в производстве. Эту работу по праву можно назвать ПИОНЕРСКОЙ.
Право первенства по этой работе принадлежит разработчикам и участникам внедрения второй модели десублиматора и крупногабаритной тары. Они могут гордиться этим. Все работы от идеи до практического воплощения были выполнены силами завода без посторонней помощи. В дальнейшем с использованием аппаратов второго поколения в цехе стало возможным выполнение специального задания главка по дополнительному выпуску ГФУ.
В освоении и доводке головного образца нового аппарата и последущей реконструкции отделения участвовал большой коллектив корпуса 2а и цеха 2. Руководителями корпуса 2а в то время были Сушинцева П.И. и Бригодан Т.М. (до перевода в другой цех). Большая роль в подготовке к демонтажу отработанного оборудования и вводу в эксплуатацию новых аппаратов второго поколения отводилась старшим аппаратчикам смен Астраханцеву В.А., Двинянинову А.И., Загузину Г.Н., Клещеву Н.В., Северюхину А.А., Шиляеву И.В. и остальному персоналу смен.
Руководители служб цеха 2 Злобин И.А., Разумовский Ю.Н., Богданов В.Л. и Юдин И.Е. хорошо организовали и выполнили в срок демонтаж отработанного оборудования и монтаж новых аппаратов. Все они активно участвовали в доводке головного образца. Заменой оборудования занималась бригада слесарей Утробина И.Н. На эту бригаду легла основная нагрузка по реконструкции отделения. С этой работой бригада слесарей успешно справилась.
Большие трудности возникли с размещением заказа на изготовление новой тары. Механику Разумовскому Н.Н. пришлось решать и согласовывать в служебных командировках многие вопросы технического и коммерческого характера.
Если в производстве фтора для выполнения специального задания потребовалось увеличить число трифторидных электролизёров и создать отдельный узел их подпитки фтористым водородом, что стало началом крупной реконструкции отделения электролиза, то в корпусе 2 «а» ставка была сделана на интенсификацию работу реакторов фторирования и скребковых десублиматоров. Нагрузки на эти аппараты были резко повышены, ранее на таких нагрузках оборудование не работало. Поэтому можно было ожидать, что сразу не все пойдет гладко.
Мне довелось разрабатывать план выпуска гексафторида урана ГФУ цехом 2 на 1961 год. По сравнению с 1960 г существенного увеличения производства ГФУ не предусматривалось, и весь прирост продукции, полученный за 6 месяцев II-го полугодия 1960 года был равномерно распределен по всем месяца 1961 года. Таким образом были созданы благоприятные условия для доработки всех выявленных недочетов в работе реакторов и десублиматоров на повышенных нагрузках.
На десублиматорах, по моему мнению, надо было испытать ряд других конструкций мешалок, например, двухлопастную мешалку: одна лопасть – скребок, вторая лопасть – рыхлитель. Также влияют на результат частота вращения и угол среза. В области технологии можно было создать противоток крошки ГФУ (центров кристаллизации) и реакционного газа, сместив тем самым часть кристаллизации со стенок аппарата в его объем. Для этого надо было реакционный газ в десублиматор подать снизу. Возможны были и другие пути улучшения работы аппарата.