Топливо для атомной энергетики
Топливо - основа любой энергетики и атомной в частности. От его качества зависит не только экономичность, но и работоспособность оборудования в принципе.
В атомной энергетике топливо особое уран-235. Природный уран добывают на урановых рудниках. Однако добытая руда в исходном виде не годится в качестве топлива для атомных электростанций (АЭС). Дело в том, что в природном уране содержится всего 0,7% урана-235, тогда как для использования на АЭС необходимо, чтобы его содержание в топливе было 3-5%.
Обогащение урана производится с помощью газовых центрифуг. Почему газовых? Да потому, что сначала из природного урана в результате ряда последовательных физико-химических преобразований получают газообразное соединение - гексафторид урана, а уж только затем центробежные силы «сортируют» изотопы урана на условно тяжелые и легкие. Кстати, эта технология и сами газовые центрифуги были изобретены в Советском Союзе.

Газовые центрифуги для разделения изотопов урана
Принцип действия газовой центрифуги довольно прост. Во внутреннюю полость ротора центрифуги по трубопроводу питания с определенной температурой и давлением подается гексафторид урана. Ротор центрифуги вращается с огромной скоростью до 120 тыс. об/мин! За счет центробежной силы газ начинает разделяться на «тяжелую» и «легкую» фракции. При этом «тяжелые» молекулы урана-238 собираются на периферии, а «легкие» молекулы урана-235 концентрируются около оси ротора. В центрифуге организован поток газов таким образом, что бы можно было производить отбор гексафторида урана, содержащего молекулы урана-235, с помощью специальных трубок, установленных в роторе. Надо сказать, что эффект разделения молекул урана в одной центрифуге мал, поэтому их соединяют последовательно в цепочку, называемую разделительным каскадом. Проходя последовательно по каскаду гексафторид урана обогащается изотопом урана-235 до нужной концентрации и только затем используется для дальнейшего преобразования в топливные элементы.

Ротор газовой центрифуги
Основной, главный элемент газовой центрифуги - это, конечно, РОТОР. Он вращается, как уже было сказано, с огромной скоростью до 120 тыс. об/мин. Для сравнения самые распространенные асинхронные электродвигатели, применяемые в промышленности, имеют частоту вращения всего 1,5 тыс. об/мин. При такой громадной частоте вращения ротора возникают столь колоссальные центробежные силы, которые не в состоянии выдержать ни один из известных в природе материалов. Все они разрушаются. Для изготовления такого ротора годятся только новые сверхпрочные композитные материалы и соответствующая технология их производства.
Такие полимерные композиты создаются из армирующих конструкционных высокопрочных монокристаллических нитевидных углеродных материалов, пропитанных связующими на основе эпоксидных смол и создаются методом мокрой намотки на тонкостенный алюминиевый цилиндр. Подробней, извините, не положено.
После намотки такой «мокрый» цилиндр, который когда-то станет ротором для газовой центрифуги, далее требуется сделать прочнее всех существующих на Земле материалов.

Термошкаф в производстве роторов
Полимеризацию композитных материалов на телах цилиндрической формы необходимо обеспечить с очень высокой равномерностью, так чтобы дисбаланс цилиндра не превышал нескольких микрограмм, т.е. нескольких миллионных долей килограмма.
Цилиндр с нанесенным не отвержденным связующим нельзя оставлять надолго неподвижным ни в горизонтальном, ни в вертикальном положении. Перетекание вязкого компаунда по цилиндру неизбежно приведет к дисбалансу, а значит к неисправимому браку. Цилиндр после нанесения упрочняющего композита необходимо непрерывно вращать. Биения центров не допустимы. Ось вращения должна быть строго горизонтальной. Иначе вязкий композит будет сползать по оси цилиндра и масса распределится по длине не равномерно. Частота вращения должна регулироваться в соответствии с процессом отверждения связующего на поверхности цилиндра.
Термошкаф ТВП-0,2-12, используемый для полимеризации, имеет высокую производительность, так как в его конструкции предусмотрены 12 отдельных рабочих камер, что позволяет устанавливать подготовленные цилиндры в любую свободную камеру. Шкаф двухстороннего обслуживания, поэтому имеет по шесть рабочих камер с каждой стороны. Каждая камера имеет отдельный частотно-регулируемый привод вращения изделия и индивидуальную систему осевого нормированного пневмоприжима. В каждой секции предусмотрены отверстия для забора свежего воздуха и сброса отработанного с регулирующими заслонками на каждом патрубке. Для выравнивания температуры между отдельными ячейками применена циркуляционная система подогрева воздуха. Каждая секция термошкафа имеет свой газодинамический контур нагрева с циркуляцией воздуха, который обеспечивающего выравнивание температуры по рабочим камерам и по длине изделия. Управляют нагревом многозонные термоконтроллеры, а всеми остальными механизмами - мощные логические контроллеры.

Термошкафы для завода газовых центрифуг
Термошкафами типа ТВП-0,2-12 и другим электротермическим оборудованием полностью оснащен, вновь построенный, завод газовых центрифуг. Надо сказать, что процесс полимеризации в шкафу ТВП-0,2-12 полностью не завершается. Еще необходимы термошкафы типа ШСК-0,1-2,0-2П для окончательной полимеризации, т.е. для стабилизации свойств композитов, и термошкафы типа КС-0,2-500 для подготовки, хранения компаундов и растворов. Все это оборудование российского производства. Заводы по производству электропечей и газовых центрифуг находятся в одном Уральском регионе. Оборудование было изготовлено и смонтировано в очень сжатые сроки.
Для завода газовых центрифуг были разработаны термошкафы предназначенные для сушки корпусов центрифуг после покраски. Сушка внутренней поверхности толстостенных корпусов представляет определенные трудности. После нанесения краски для получения требуемой адгезии с поверхностью теплоноситель необходимо подавать внутрь корпуса, непрерывно вращая его до полного высыхания краски.
Для спекания магнитопроводов требуется еще одна новая модификация термошкафов со своими техническими характеристиками. Кроме того, электропечи нужны для термообработки корпусов, термического обезжиривания, сушки изделий на промежуточных этапах и т.д. Все это оборудование сегодня изготавливается в России, точнее на Урале.

В программе развития атомной промышленности РФ энергетический комплекс рассматривается как базовый. В этой программе намечено объединение производственных и научно-технических ресурсов отрасли. Без собственного производства оборудования для атомной промышленности Россия не сможет удержаться на мировом ядерном рынке и не сможет обеспечить собственную безопасность, если эта отрасль будет зависеть от импортных поставок оборудования и от сложившейся там экономической и политической конъюнктуры. А Урал, сохранив мощную промышленность, и в этом случае остается надежной опорой России.