1. REAKTOREN UND REAKTORAUSRÜSTUNG
1.1. Komplette Kernreaktoren
Für den Betrieb einer kontrollierten, sich selbst erhaltenden Kernspaltungs-Kettenreaktion geeignete Kernreaktoren, ausschließlich Nulleistungsreaktoren; letztere werden als Reaktoren mit einer projektierten maximalen Plutoniumerzeugung von nicht mehr als 100 g pro Jahr definiert.
ERLÄUTERUNG
Zu einem Kernreaktor gehören im Reaktorbehälter befindliche oder direkt mit ihm verbundene Bauteile, die Geräte zur Kontrolle der Kernleistung und die Teile, die normalerweise Hauptkühlwasser enthalten, damit direkt in Berührung kommen oder das Kühlwasser im Reaktorkern kontrollieren. Reaktoren, die auf eine Leistung von erheblich mehr als 100 g Plutonium pro Jahr umgerüstet werden könnten, werden nicht ausgeschlossen. Reaktoren, die für eine selbständige Kettenreaktion auf einem hohen Leistungsniveau ausgelegt sind, gelten ungeachtet ihrer Eignung zur Plutoniumerzeugung nicht als Nulleistungsreaktoren.
1.2. Reaktordruckbehälter
Fertige Metallbehälter oder werkstattgefertigte Hauptbestandteile dafür, die speziell für den Kern eines Kernreaktors im Sinne des Absatzes 1.1 ausgelegt oder angefertigt sind und dem Betriebsdruck des Primärkühlmittels standhalten können.
ERLÄUTERUNG
Die Deckplatte für Reaktordruckbehälter fällt als werkstattgefertigter Hauptbestandteil unter Absatz 1.2. Reaktoreinbauten (zB Stützen und Platten für den Kern und sonstige Behältereinbauten, Führungsrohre für Regelstäbe, thermische Abschirmungen, Leitbleche, Kerngitter- und Diffusorplatten usw.) werden in der Regel von der Reaktorlieferfirma geliefert. In manchen Fällen werden bestimmte Trägerteile bei der Herstellung der Druckbehälter gleich eingebaut. Diese Teile sind für den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Reaktors (und damit für die Garantien und die Haftung der Lieferfirma) von ausschlaggebender Bedeutung, so daß sie normalerweise ohne grundlegende Liefervereinbarungen für den Reaktor selbst nicht geliefert würden. Obwohl ein gewisses Risiko einer getrennten Lieferung dieser speziell ausgelegten oder angefertigten, wichtigen, großen und teuren Einzelteile besteht, gilt diese doch als unwahrscheinlich.
1.3. Be- und Entladevorrichtungen für Brennelemente
Bedienungseinrichtungen, die speziell zum Einführen oder zum Herausnehmen von Brennelementen aus einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1 ausgelegt oder angefertigt und zum Beladen im Betrieb geeignet sind oder technisch hochentwickelte Positionierungs- oder Ausrichtungsgeräte verwenden, um einen schwierigen Beladungsvorgang bei abgeschaltetem Reaktor zu ermöglichen, zB wenn der Vorgang ohne direkte Sicht oder ohne direkten Zugang zu den Brennelementen normalerweise nicht möglich ist.
1.4. Regelstäbe
Stäbe, die speziell zur Regelung der Reaktionsrate in einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1 ausgelegt oder angefertigt sind.
ERLÄUTERUNG
Zu diesem Punkt gehören neben dem neutronenabsorbierenden Teil auch die entsprechenden Trägeroder Aufhängevorrichtungen, wenn sie getrennt geliefert werden.
1.5. Druckrohre
Rohre, die speziell zur Unterbringung der Brennelemente und des Primärkühlmittels in einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1 bei einem Betriebsdruck von mehr als 5,1 MPa (740 psi) ausgelegt oder angefertigt sind.
1.6. Zirkoniumrohre
Zirkoniummetall oder
legierungen in Form von Rohren oder Rohrsystemen und in Mengen von mehr als 500 kg in einem Zeitraum von jeweils zwölf Monaten, die speziell zur Verwendung in einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1 ausgelegt oder angefertigt sind und bei denen das Hafnium-Zirkonium-Verhältnis weniger als 1 : 500 Gewichtsanteile beträgt.
1.7. Primärkühlmittelpumpen
Pumpen, die speziell für den Kreislauf des Primärkühlmittels von Kernreaktoren im Sinne des Absatzes 1.1 ausgelegt oder angefertigt sind.
ERLÄUTERUNG
Speziell ausgelegte und angefertigte Pumpen können komplexe Dichtungs- und Mehrfachdichtungssysteme zur Verhütung von Primärkühlwasserleckagen, gekapselte Motorpumpen und Pumpen mit Inertialmassesystemen umfassen. Diese Definition umfaßt auch Pumpen, deren Übereinstimmung mit NC-1 oder entsprechenden Normen zertifiziert ist.
2. NICHTNUKLEARE MATERIALIEN FÜR REAKTOREN
2.1. Deuterium und Schwerwasser
Deuterium, Schwerwasser (Deuteriumoxid) und jede Deuteriumverbindung, in der das Deuterium-Wasserstoffatom-Verhältnis größer ist als 1 : 5 000, zur Verwendung in einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1. in Mengen von mehr als 200 kg Deuteriumatomen für jedes beliebige Abnehmerland in einem Zeitraum von jeweils zwölf Monaten.
2.2. Nuklearreiner Graphit
Graphit mit einem Reinheitsgrad, der einem Boräquivalent von weniger als 5 ppm entspricht, und mit einer Dichte von über 1,50 g/cm
3
zur Verwendung in einem Kernreaktor im Sinne des Absatzes 1.1 in Mengen von über 3 × 10
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kg (30 Tonnen) für jedes beliebige Abnehmerland in einem Zeitraum von jeweils zwölf Monaten.
ERLÄUTERUNG
Zum Zweck der Berichterstattung wird die Regierung feststellen, ob der ausgeführte Graphit mit den genannten Spezifikationen für Kernreaktoren bestimmt ist.
3. ANLAGEN FÜR DIE WIEDERAUFARBEITUNG BESTRAHLTER KERNBRENNSTOFFE UND SPEZIELL AUSGELEGTE ODER ANGEFERTIGTE AUSRÜSTUNGEN HIERFÜR
VORBEMERKUNG
Bei der Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe wird Plutonium und Uran von hochradioaktiven Spaltprodukten und anderen Transuranelementen abgetrennt. Dies kann mit verschiedenen Verfahren erreicht werden. Mit der Zeit hat sich allerdings das Purex-Verfahren durchgesetzt. Dabei werden die bestrahlten Brennstäbe in Salpetersäure aufgelöst und danach Uran, Plutonium und Spaltprodukte durch Lösungsmittelextraktion mit einem Tributylphosphatgemisch in einem organischen Verdünnungsmittel abgetrennt. Sämtliche Purexeinrichtungen verwenden ähnliche Verfahren, darunter: Zerschneiden von bestrahlten Brennelementen, Auflösung von Brennelementen, Lösungsmittelextraktion und Lagerung der verwendeten Lösungen. Ferner können Geräte vorhanden sein für die thermische Denitrierung von Urannitrat, die Umwandlung von Plutoniumnitrat in Oxid oder Metall und die Umwandlung von Spaltproduktablaugen in für die langfristige Lagerung oder Entsorgung geeignete Formen. Die jeweiligen Gerätetypen und
konfigurationen für diese Arbeiten können jedoch aus verschiedenen Gründen von einer Purex-Einrichtung zur anderen unterschiedlich sein, beispielsweise je nach Art und Menge der wiederaufzuarbeitenden bestrahlten Brennstäbe und der beabsichtigten Beschaffenheit der Stoffe nach der Verwertung und den bei der Konstruktion der Anlage zugrundegelegten Sicherheitsund Wartungsgrundsätzen.
Eine Anlage für die Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe umfaßt Ausrüstungen und Bauteile, die in der Regel mit dem bestrahlten Kernbrennstoff sowie mit den wesentlichen Prozeßströmen des Kernmaterials und der Spaltprodukte in unmittelbaren Kontakt kommen oder diese unmittelbar steuern.
Diese Verfahren, einschließlich der kompletten Systeme für die Umwandlung von Plutonium und die Herstellung von Plutoniummetall, können durch die Methoden ermittelt werden, die zur Vermeidung der Kritikalität (zB Geometrie), Strahlenexposition (zB Abschirmung) und Toxizität (zB durch Sicherheitseinschluß) angewandt werden.
Zu den Teilen, die unter den Begriff „speziell ausgelegte oder angefertigte Ausrüstung“ zur Verwendung in einer Wiederaufarbeitungsanlage für bestrahlte Kernbrennstoffe fallen, gehören:
3.1. Brennelement-Zerschneider
VORBEMERKUNG
Diese Geräte zerschneiden die Brennelementenhülle, so daß der bestrahlte Kernbrennstoff aufgelöst werden kann. Am gebräuchlichsten sind speziell ausgelegte Metallscheren, obwohl auch hochentwickelte Geräte wie Laser verwendet werden können.
Fernbediente Ausrüstungen, die speziell zur Verwendung in den beschriebenen Wiederaufarbeitungsanlagen ausgelegt oder angefertigt sind, und zum Zerschneiden, Zerhacken, Schreddern oder Abscheren von bestrahlten Brennelementeinheiten,
bündeln oder Brennstäben verwendet werden.
3.2. Auflöser
VORBEMERKUNG
In Auflöser werden in der Regel zerschnittene Brennelemente eingefüllt. In diesen kritisch sicheren Behältern wird der bestrahlte Kernbrennstoff in Salpetersäure aufgelöst, und die Hüllenreste werden aus dem Prozeßstrom entfernt. Kritisch sichere Behälter (zB mit kleinem Durchmesser, Ringbehälter oder Slab Tanks), die speziell für die beschriebenen Wiederaufarbeitungsanlagen ausgelegt oder angefertigt wurden, der Auflösung bestrahlten Kernbrennstoffs dienen, beständig sind gegen heiße, hochkorrosive Flüssigkeiten und fernbedient befüllt und gewartet werden können.
3.3. Lösungsmittelextraktoren und Ausrüstungen für die Lösungsmittelextraktion
VORBEMERKUNG
In Lösungsmittelextraktoren werden aufgelöste Brennelemente aus den Auflösern sowie die organische Lösung gefüllt, mit der Uran, Plutonium und Spaltprodukte getrennt werden. Die Ausrüstung für die Lösungsmittelextraktion ist normalerweise nach strengen Betriebsparametern ausgelegt; hierzu gehören lange Betriebslebensdauer ohne Wartungsbedarf oder leichte Austauschbarkeit, einfache Bedienung und Steuerung und Flexibilität bei Schwankungen der verfahrenstechnischen Bedingungen.
Speziell ausgelegte oder angefertigte Lösungsmittelextraktoren wie Füllkörper- oder Pulsationskolonnen, Mischabsetzer oder Zentrifugenkontaktoren für die Verwendung in einer Wiederaufarbeitungsanlage für bestrahlte Kernbrennstoffe. Lösungsmittelextraktoren müssen salpetersäurebeständig sein. Sie werden normalerweise nach sehr hohen Standards (besondere Schweißverfahren und Prüfungen sowie Qualitätssicherungs- und
kontrollverfahren) aus Edelstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Titan, Zirkonium oder sonstigen Qualitätswerkstoffen hergestellt.
3.4. Aufbewahrungs- oder Lagerbehälter für Chemikalien
VORBEMERKUNG
Im wesentlichen bleiben nach der Lösungsmittelextraktion drei Lösungen zurück. Die Aufbewahrungs- oder Lagerbehälter werden in den weiteren Verfahren für alle drei Lösungen folgendermaßen verwendet:
a) Die reine Urannitratlösung wird durch Verdunstung konzentriert und dann in einem Denitrierungsverfahren in Uranoxid umgewandelt. Dieses Oxid wird in den Kernbrennstoffkreislauf zurückgeführt.
b) Die hochradioaktive Spaltproduktlösung wird normalerweise durch Verdunstung konzentriert und als Lösungskonzentrat aufbewahrt. Dieses Konzentrat kann dann verdunstet und in eine für die Lagerung oder Beseitigung geeignete Form gebracht werden.
c) Die reine Plutoniumnitratlösung wird konzentriert und bis zur Weiterleitung in die nächste Prozeßstufe gelagert. Vor allem Aufbewahrungs- oder Lagerbehälter für Plutoniumlösungen sind so ausgelegt, daß Kritikalitätsprobleme infolge von Änderungen der Konzentration und der Form dieser Lösungen vermieden werden.
Speziell für die Verwendung in Wiederaufarbeitungsanlagen für bestrahlten Brennstoff ausgelegte oder angefertigte Aufbewahrungs- oder Lagerbehälter müssen salpetersäure-resistent sein. Sie werden normalerweise aus Stoffen hergestellt wie Edelstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Titan, Zirkonium oder sonstigen Qualitätswerkstoffen. Sie können für den Betrieb und die Wartung durch Fernsteuerung geeignet sein und folgende Kritikalitätskontrolleigenschaften haben:
1. Wände oder innere Strukturen mit einem Boräquivalent von wenigstens 2 Prozent,
2. maximaler Durchmesser von 175 mm (7 in) bei zylindrischen Behältern oder
3. maximale Breite von 75 mm (3 in) bei Slab Tanks oder Ringbehältern.
3.5. Systeme für die Umwandlung von Plutoniumnitrat in Plutoniumoxid
VORBEMERKUNG
In den meisten Aufarbeitungsanlagen wird in diesem letzten Verfahren die Plutoniumnitratlösung in Plutoniumdioxid umgewandelt. Die wichtigsten Funktionen sind: Lagerung und Bearbeitung der Eingangslösung, Ausfällung und Trennung der Feststoffe von Flüssigkeiten, Kalzinierung, Produkthandhabung, Lüftung, Rückstandsentsorgung und Prozeßkontrolle.
Komplette Systeme, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Umwandlung von Plutoniumnitrat in Plutoniumoxid, zur Verhinderung von Kritikalität und Strahlungseinflüssen und zur Minderung der Toxizitätsrisiken.
3.6. Systeme zur Herstellung von Plutoniummetall aus Plutoniumoxid
VORBEMERKUNG
Dieser Prozeß, der in einer Wiederaufarbeitungsanlage durchgeführt werden kann, umfaßt die Fluorierung von Plutoniumdioxid in der Regel mit hochkorrosivem Fluorwasserstoff, zur Gewinnung von Plutoniumfluorid, das dann mit hochreinem Calciummetall reduziert wird. Metallisches Plutonium und eine Calciumfluoridschlacke bleiben zurück. Die wichtigsten Funktionen sind: Fluorierung (zB mit aus Edelmetall hergestellten oder damit beschichteten Geräten), Reduktion von Metall (zB mit Keramiktiegeln), Schlackenverarbeitung, Produkthandhabung, Lüftung, Rückstandsentsorgung und Prozeßkontrolle. Komplette Systeme, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Herstellung von Plutoniummetall, zur Verhinderung von Kritikalität und Strahlungseinflüssen und zur Minderung der Toxizitätsrisiken.
4. ANLAGEN FÜR DIE HERSTELLUNG VON BRENNELEMENTEN
Eine Anlage für die Herstellung von Brennelementen umfaßt Ausrüstungen, die
a) üblicherweise mit dem Kernmaterial im Produktionsfluß in unmittelbaren Kontakt kommen oder zu dessen Verarbeitung oder zur Steuerung des Produktionsflusses verwendet werden,
b) das Kernmaterial innerhalb der Umhüllung dicht umschließen.
5. ANLAGEN FÜR DIE TRENNUNG VON URANISOTOPEN UND SPEZIELL DAFÜR AUSGELEGTE ODER ANGEFERTIGTE AUSRÜSTUNGEN MIT AUSNAHME VON ANALYSEGERÄTEN
Ausrüstungen, die unter die Kategorie der „speziell für die Trennung von Uranisotopen ausgelegten oder angefertigten Ausrüstungen mit Ausnahme von Analysegeräten“ fallen:
5.1. Gaszentrifugen sowie Baugruppen und Bauteile, die speziell für die Verwendung in Gaszentrifugen ausgelegt oder angefertigt sind
VORBEMERKUNG
Die Gaszentrifuge besteht in der Regel aus einem oder mehreren dünnwandigen Zylindern mit einem Durchmesser von 75 mm (3 in) und 400 mm (16 in) in einem Vakuum, die sich mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit von etwa 300 m/s oder mehr um die vertikale Mittelachse dreht. Um eine hohe Geschwindigkeit erreichen zu können, müssen die Baustoffe für die rotierenden Bauteile eine große Festigkeit im Verhältnis zur Dichte haben, und der Rotor wie auch seine einzelnen Bauteile müssen mit größter Genauigkeit hergestellt sein, um Unwuchten zu vermeiden. Im Gegensatz zu anderen Zentrifugen haben die Gaszentrifugen für die Urananreicherung in der Rotorkammer eine oder mehrere sich drehende scheibenförmige Stauplatten und eine statische Röhrenvorrichtung zum Einfüllen und Extrahieren von UF
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-Gas sowie mindestens drei getrennte Kanäle, von denen zwei mit Entnahmevorrichtungen verbunden sind, die von der Rotorachse zur Peripherie der Rotorkammer reichen. Im Vakuum befinden sich darüber hinaus verschiedene kritische Teile, die sich nicht drehen und die, obwohl sie speziell entworfen sind, nicht schwierig herzustellen sind und auch nicht aus einem einzigen Werkstoff gefertigt sind. Für eine Zentrifugenanlage ist jedoch eine Vielzahl dieser Bauteile notwendig, so daß die Mengen einen wichtigen Hinweis auf den Verwendungszweck geben.
5.1.1. Rotierende Bauteile
a) vollständige Rotorsysteme:
Dünnwandige Zylinder oder verschiedene verbundene dünnwandige Zylinder, die aus einem oder mehreren in der ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.1.1. beschriebenen hochfesten Werkstoffen hergestellt sind. Wenn die Zylinder verbunden sind, geschieht dies durch biegsame Sickenbänder oder Ringe, wie nachstehend unter Buchstabe c beschrieben. Der Rotor ist mit einem oder mehreren eingebauten Stauplatten und Enddeckeln ausgestattet, wenn er vollständig montiert ist (siehe Buchstaben d und e). Die Systeme können aber auch teilmontiert geliefert werden.
b) Rotorrohre:
Speziell ausgelegte und angefertigte dünnwandige Rohre mit einer Wandstärke von höchstens 12 mm (0,5 in), einem Durchmesser zwischen 75 mm (3 in) und 400 mm (16 in) und hergestellt aus einem oder mehreren hochfesten Werkstoffen (siehe ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.1.1.).
c) Ringe oder Sickenbänder:
Bauteile, die speziell ausgelegt und angefertigt sind, um das Rotorrohr an bestimmten Stellen zu verstärken oder verschiedene Rotorrohre zu verbinden. Die Ringe sind kurze Hohlrohre mit einer Wandstärke kleiner/gleich 3 mm (0,12 in), einem Durchmesser zwischen 75 mm (3 in) und 400 mm (16 in) mit einer Umwicklung und hergestellt aus einem der hochfesten Werkstoffe im Sinne der ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.1.1.
d) Leitbleche:
Scheibenförmige Bauteile mit einem Durchmesser zwischen 75 mm (3 in) und 400 mm (16 in) ausgelegt und angefertigt zur Anbringung in einem Zentrifugenrotorrohr zur Abtrennung der Startkammer von der Haupttrennkammer und zuweilen zur Unterstützung der UF
6
-Gaszirkulation in der Haupttrennkammer des Rotorrohrs, hergestellt aus den genannten speziellen hochfesten Werkstoffen im Sinne der ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.1.1.
e) Oberer und unterer Deckel:
Scheibenförmige Bauteile mit einem Durchmesser zwischen 75 mm (3 in) und 400 mm (16 in), die so ausgelegt und angefertigt sind, daß sie auf die Rotorrohrenden passen, so daß das UF
6
nicht aus den Rohren entweichen kann, zuweilen zur Anbringung oder Befestigung eines Teils des oberen Lagers (oberer Deckel) bzw. zur Aufnahme der rotierenden Teile des Motors und des unteren Lagers (unterer Deckel), hergestellt aus einem oder mehreren hochfesten Werkstoffen im Sinne der ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.1.1.
ERLÄUTERUNG
Die zur Herstellung der Zentrifugenrotorteile verwendeten Werkstoffe sind:
a) Martensitaushärtender Stahl mit einer Zugfestigkeit größer/gleich 2,05 × 10 9 N/m 2 (300 000 psi),
b) Aluminiumlegierungen mit einer Zugfestigkeit größer/gleich 0.46 × 10 9 N/m 2 (67 000 psi),
c) faserige Materialien geeignet für Verbundkonstruktionen mit einem spezifischen Modul größer/gleich 12,3 × 10 6 m und einer spezifischen Zugfestigkeit größer/gleich 0,3 x 10 6 m (der spezifische Modul ist der Youngsche Modul in N/m 2 dividiert durch das spezifische Gewicht in N/m 3 ; die spezifische Zugfestigkeit ist die Zugfestigkeit in N/m 2 dividiert durch das spezifische Gewicht in N/m 3 ).
5.1.2. Statische Bauteile
a) Magnetlager:
Speziell ausgelegte oder angefertigte flüssigkeitsgedämpfte Magnetlager, die aus einem Ringmagneten bestehen, der in einem Gehäuse aufgehängt ist, das ein Dämpfungsmedium enthält. Das Gehäuse ist aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt (siehe ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.2.). Der Magnet bildet mit einem am oberen Rotordeckel montierten Polstück oder zweiten Magneten ein Paar (siehe Absatz 5.1.1. Buchstabe e). Der Magnet kann ringförmig sein, wobei der äußere Durchmesser in einem Verhältnis von kleiner/gleich 1,6 : 1 zum inneren Durchmesser stehen muß. Er kann eine Anfangspermeabilität von größer/gleich 0,15 H/m (120 000 in CGS-Einheiten), eine Remanenz von größer/gleich 98,5% oder ein Energieprodukt von mehr als 80 kJ/m
3
(107 Gauss-Oersted) haben. Neben den üblichen Werkstoffeigenschaften muß die Abweichung der Magnetachsen von den geometrischen Achsen sehr gering sein (weniger als 0,1 mm bzw. 0,004 in); die Homogenität des Werkstoffes ist besonders wichtig.
b) Gleitlager/Dämpfer:
Speziell ausgelegte oder angefertigte Gleitlager, bestehend aus einem gerundeten Zapfen und einem Gegenlager (pivot-cup), montiert auf einen Dämpfer. Der Zapfen besteht in der Regel aus einem Schaft aus gehärtetem Stahl, der an einem Ende halbrund ist und am anderen Ende eine Befestigungsvorrichtung für den unteren Deckel besitzt (siehe Absatz 5.1.1. Buchstabe e). An dem Schaft kann jedoch ein hydrodynamisches Lager angebracht sein. Das Gegenlager ist tablettenförmig und hat eine halbrunde Vertiefung auf einer Seite. Diese Bauteile werden oft getrennt vom Dämpfer geliefert.
c) Molekularpumpen:
Speziell ausgelegte oder angefertigte Zylinder mit spiralförmigen gepreßten oder gefrästen Nuten und Bohrungen an den Innenwänden. Typische Maße sind: 75 mm (3 in) bis 400 mm (16 in) Innendurchmesser, Wandstärke 10 mm (0,4 in) oder mehr, die Länge entspricht mindestens dem Durchmesser. Die Nuten sind üblicherweise im Querschnitt rechteckig und mindestens 2 mm (0,08 in) dick.
d) Motorstatoren:
Speziell ausgelegte oder angefertigte ringförmige Statoren für mehrphasige Hochleistungs-Wechselstromhysteresemotoren (oder Reluktanzmotoren) für den Synchronbetrieb unter Vakuumbedingungen im Frequenzbereich von 600 Hz bis 2 000 Hz und mit einem Leistungsbereich von 50 VA bis 1 000 VA. Die Statoren bestehen aus mehrphasigen Windungen auf einem laminierten verlustarmen Eisenkern aus dünnen, üblicherweise 2,0 mm (0,08 in) dicken Schichten.
e) Zentrifugengehäuse:
Speziell ausgelegte oder angefertigte Bauteile, in die der Rotor der Gaszentrifuge eingebaut wird. Das Gehäuse besteht aus einem festen Zylinder mit einer Wandstärke bis zu 30 mm (1,2 in) mit präzisionsgefertigten Enden für die Lager und mit einem oder mehreren Flanschen zur Befestigung. Die gefertigten Enden sind parallel zueinander und im rechten Winkel (Abweichung höchstens 0,05 Grad) zur Längsachse des Zylinders. Das Gehäuse kann auch eine bienenwabenartige Struktur haben, in die mehrere Rotorrohre eingepaßt werden können. Sie sind hergestellt aus oder beschichtet mit UF
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-resistenten Materialien.
f) Entnahmevorrichtungen:
Speziell ausgelegte oder angefertigte Röhren mit einem Innendurchmesser bis zu 12 mm (0,5 in) zur Entnahme von UF
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-Gas aus dem Zentrifugenrotor nach dem Pitot-Rohr-Prinzip (dh. mit einer Öffnung in Richtung des Gasstroms am Umfang der Rotorröhre, beispielsweise durch Biegen des Endes einer strahlenförmigen Röhre), das an das zentrale Gasentnahmesystem angeschlossen werden kann. Die Röhren sind hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen.
5.2. Zusatzsysteme, Ausrüstung und Bauteile, speziell ausgelegt oder angefertigt für Gaszentrifugen-Anreicherungsanlagen
VORBEMERKUNG
Die Zusatzsysteme, Ausrüstungen und Bauteile für Gaszentrifugen-Anreicherungsanlagen sind Systeme zur Einspeisung von UF
6
in die Zentrifugen, zur Verbindung der einzelnen Zentrifugen miteinander, so daß Kaskaden (Stufen) mit steigender Anreicherung entstehen, und zur Entnahme des UF
6
-Produkts und der Tails aus den Zentrifugen sowie die für den Antrieb der Zentrifugen und zur Steuerung der Anlage notwendige Ausrüstung. Festes UF
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wird normalerweise in vorgewärmten Autoklaven verdampft und durch Kaskaden-Führungsrohrsysteme im gasförmigen Zustand in die Zentrifugen verteilt. Das gasförmige UF
6
-Produkt und die Tails, die aus den Zentrifugen strömen, werden ebenfalls durch Kaskaden-Führungsrohrsysteme in Kühlfallen geleitet (Betriebstemperatur rund 203 K (–70 °C), wo sie vor der Abfüllung in geeignete Transport- oder Lagerbehälter kondensiert werden. Da eine Anreicherungsanlage aus mehreren tausend hintereinandergeschalteten Zentrifugen besteht, umfaßt das Kaskaden-Führungsrohrsystem viele Kilometer mit Tausenden von Schweißnähten und sich häufig wiederholender Auslegung. Die Ausrüstungen, Bauteile und Rohrsysteme werden in einem Hochvakuum nach sehr strengen Sauberkeitsanforderungen hergestellt.
5.2.1. Einspeisesysteme/Systeme zur Entnahme von Produkt und Tails
Zu den speziell ausgelegten oder angefertigten Prozeßsystemen gehören:
Einspeiseautoklaven (oder Zugabestationen), über die UF
6
mit bis zu 100 kPa (15 psi) und einem Durchsatz von mindestens 1 kg/h zu den Zentrifugenkaskaden geleitet wird;
Desublimierer (oder Kühlfallen) zur Entnahme von UF
6
aus den Kaskaden mit einem Druck von 3 kPa (0,5 psi);
Desublimierer können auf 203 K (–70 °C) abgekühlt und auf 343 K (70 °C) erhitzt werden;
Produkt- und Tailsstationen zur Abfüllung von UF
6
in Behälter.
Die Anlage, Ausrüstung und das Rohrsystem werden ganz aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt oder sind damit beschichtet (siehe ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.2) und werden in einem Hochvakuum nach sehr strengen Sauberkeitsanforderungen hergestellt.
5.2.2. Verteilerrohrsysteme
Speziell ausgelegt oder angefertigt zur Leitung von UF
6
innerhalb der Zentrifugenkaskade. Das Rohrsystem ist in der Regel ein Dreifachverteilungssystem, bei dem jede Zentrifuge an jeden Verteiler angeschlossen ist. Die Struktur ist daher repetitiv. Das System wird ganz aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt (siehe ERLÄUTERUNG zu Absatz 5.2) und wird in einem Hochvakuum nach sehr strengen Sauberkeitsanforderungen hergestellt.
5.2.3. UF 6 -Massenspektrometer/Ionenquellen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Magnet- oder Quadrupol-Massenspektrometer zur Entnahme von Proben des Beschickungsgutes, des Produkts oder der Tails aus den UF
6
-Gasströmen während des Prozesses mit allen folgenden Eigenschaften:
1. Auflösungsvermögen für Atommassen größer als 320,
2. Ionenquellen, hergestellt aus oder beschichtet mit Nichrom oder Monel bzw. nickelplattiert,
3. Elektronenstoß-Ionenquellen und
4. Kollektorsystem, geeignet für die Isotopenanalyse.
5.2.4. Frequenzwandler
Frequenzwandler (auch Konverter oder Wechselrichter genannt), speziell ausgelegt oder angefertigt für die Stromversorgung von Motorstatoren im Sinne des Absatzes
5.1.2. Buchstabe d oder Teile, Bauteile und Baugruppen solcher Frequenzwandler mit allen folgenden Merkmalen:
1. Mehrphasenausgang zwischen 600 Hz und 2 000 Hz,
2. hohe Stabilität (Frequenzstabilisierung besser als 0,1%),
3. geringer Klirrfaktor (kleiner als 2%) und
4. Wirkungsgrad größer als 80%.
ERLÄUTERUNG
Die aufgeführten Elemente kommen normalerweise direkt in Berührung mit dem UF
6
-Prozeßgas oder steuern die Zentrifugen und die Leitung des Gases von einer Zentrifuge zur anderen bzw. von einer Kaskade zur anderen direkt. UF
6
-resistente Werkstoffe sind Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel.
5.3. Speziell ausgelegte oder angefertigte Baugruppen und elemente zur Verwendung bei der Anreicherung durch Gasdiffusion
VORBEMERKUNG
Bei der Isotopentrennung nach dem Gasdiffusionsverfahren sind die technischen Hauptbauteile eine spezielle poröse Gasdiffusionswand, ein Wärmeaustauscher zur Gaskühlung (das Gas wird durch Verdichtung erhitzt), Dichtungs- und Regelventile sowie Rohre. Sofern beim Gasdiffusionverfahren Uranhexafluorid (UF
6
) verwendet wird, müssen die Oberflächen (die mit dem Gas in Berührung kommen) von Ausrüstung, Rohren und Instrumenten aus UF
6
-resistenten Werkstoffen sein. In einer Gasdiffusionsanlage sind verschiedene dieser Teile nötig, so daß die Menge einen wichtigen Hinweis auf den Verwendungszweck geben kann.
5.3.1. Gasdiffusionstrennwände
a) Speziell ausgelegte oder angefertigte dünne, poröse Filter mit einer Porengröße von 100 bis 1 000 A (Angström), einer Dicke kleiner/gleich 5 mm (0,2 in) und, bei Röhrenform, einem Durchmesser kleiner/gleich 25 mm (1 in) aus Metall-, Polymer- oder Keramikwerkstoffen, die UF 6 -resistent sind, und
b) speziell zubereitete Verbindungen oder Pulver für die Herstellung solcher Filter. Solche Verbindungen und Pulver sind beispielsweise Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel, Aluminiumoxid oder UF 6 -resistente fluorkohlenstoffhaltige Polymere mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,9%, einer Partikelgröße unter 10 im und einem hohen Grad an Einheitlichkeit der Partikelgröße. Sie werden speziell für die Herstellung der Gasdiffusionstrennwände hergestellt.
5.3.2. Diffusorgehäuse
Speziell ausgelegte oder angefertigte hermetisch dichte zylindrische Behälter mit einem Durchmesser von mindestens 300 mm (12 in) und einer Länge von mindestens 900 mm (35 in) oder rechteckige Behälter mit vergleichbaren Abmessungen, die einen Einlaß- und zwei Auslaßverbindungen mit einem Durchmesser von jeweils mehr als 50 mm (2 in) haben, für die Gasdiffusions-Trennwand, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen, geeignet für die horizontale oder vertikale Anbringung.
5.3.3. Kompressoren und Ventilatoren
Speziell ausgelegte oder angefertigte Axial-, Radial- oder Verdrängungsverdichter oder entsprechende Ventilatoren mit einem UF
6
-Ansaugvermögen von 1 m
3
/min oder mehr und einem Verdichtungsdruck von bis zu mehreren hundert kPa (100 psi) für den Langzeitbetrieb mit UF
6
mit oder ohne Elektroantrieb von angemessener Leistung sowie einzelne Kompressoren und Ventilatoren dieser Art. Die Kompressoren und Ventilatoren haben ein Druckverhältnis von zwischen 2 : 1 und 6 : 1 und sind hergestellt aus oder beschichtet mit UF
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-resistenten Werkstoffen.
5.3.4. Radialdichtringe
Speziell ausgelegte oder angefertigte Vakuumdichtungen mit Einlaß- und Auslaßverbindungen zur Abdichtung der Welle, mit der der Kompressor- bzw. der Ventilatorrotor an den Antriebsmotor angeschlossen ist, um die Innenkammer des Kompressors bzw. des Ventilators, die mit UF
6
gefüllt ist, zuverlässig gegen eindringende Luft abzudichten. Solche Dichtungen sind normalerweise so konstruiert, daß weniger als 1 000 cm³/min (60 in
3
/min) Sperrgas eindringt.
5.3.5. Wärmeaustauscher zur Kühlung von UF 6
Speziell ausgelegte oder angefertigte Wärmeaustauscher aus UF
6
-resistenten Werkstoffen (mit Ausnahme von Edelstahl), aus Kupfer bzw. einer beliebigen Kombination dieser Metalle hergestellt oder damit beschichtet, für den Betrieb mit einer Druckänderungsrate auf Grund von Undichtheiten von weniger als 10 Pa (0,0015 psi) pro Stunde bei einem Druckunterschied von 100 kPa (15 psi).
5.4. Zusatzsysteme, Ausrüstungen und Bauteile, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Gasdiffusionsanreicherung
VORBEMERKUNG
Zusatzsysteme, Ausrüstungen und Bauteile für die Gasdiffusionsanreicherung sind Systeme zur Einspeisung von UF
6
in die Gasdiffusionsanlage, zur Hintereinanderschaltung mehrerer Anlagen, so daß Kaskaden (oder Stufen) mit zunehmender Anreicherung entstehen, und um das Produkt und die Tails von UF
6
aus den Diffusionskaskaden zu entfernen. Auf Grund der großen Inertialeigenschaften von Diffusionskaskaden hat jede Unterbrechung des Betriebsvorgangs und speziell die Abschaltung ernste Folgen. Daher ist die konsequente Erhaltung eines konstanten Vakuums in allen technischen Systemen, der automatische Unfallschutz und die genaue automatische Steuerung des Gasstroms in einer Gasdiffusionsanlage wichtig. Aus diesen Gründen muß die Anlage mit vielen speziellen Meß-, Regel- und Kontrollsystemen ausgestattet sein.
Normalerweise wird UF
6
über Zylinder in Autoklaven verdampft und in gasförmigem Zustand durch das in Kaskaden angelegte Verteiler-Rohrsystem zu den Einlaßpunkten gebracht. Die UF
6
-Gasströme „Produkt“ und „Tails“, die aus den Auslässen austreten, strömen durch das Verteiler-Rohrsystem entweder in Kühlfallen oder zu Verdichtungsstationen, wo das UF
6
-Gas vor einer Weiterleitung in geeignete Transport- oder Lagerbehälter verflüssigt wird. Da eine Gasdiffusionsanreicherungsanlage aus hintereinandergeschalteten Gasdiffusionssystemen besteht, sind kilometerlange Kaskadenverteilerrohre mit Tausenden von Schweißnähten und sich häufig wiederholender Auslegung vorhanden. Die Zusatzsysteme, Bauteile und Rohrsysteme werden in einem Hochvakuum nach sehr strengen Sauberkeitsanforderungen hergestellt.
5.4.1. Einspeisesysteme/Produkt- und Tailsentnahmesysteme Speziell ausgelegte oder angefertigte Prozeßsysteme, geeignet zum Betrieb bei einem Druck von bis zu 300 kPa (45 psi), darunter:
Einspeiseautoklaven (oder
systeme), mit denen UF
6
zu den Gasdiffusionskaskaden geleitet wird;
Desublimierer (oder Kühlfallen) zur Entnahme von UF
6
aus den Diffusionskaskaden;
Verflüssigungsstationen zur Umwandlung von UF
6
-Gas in flüssiges UF
6
durch Verdichtung und Kühlung;
Produkt- und Tailsstationen zur Einfüllung von UF
6
in Behälter.
5.4.2. Verteilerrohrsysteme
Rohr- und Verteilersysteme, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Leitung von UF
6
innerhalb der Gasdiffusionskaskade. Das Rohrsystem ist normalerweise ein Zweifachverteilersystem, bei dem jede Zelle mit jedem Verteiler verbunden ist.
5.4.3. Vakuumsysteme
a) Speziell ausgelegte oder angefertigte große Vakuumleitungen, Vakuumverteiler oder Vakuumpumpen mit einem Durchsatz von mindestens 5 m 3 min–1 (175 ft3 min–1);
b) Vakuumpumpen, speziell ausgelegt zum Gebrauch in UF 6 -haltiger Luft, hergestellt aus oder beschichtet mit Aluminium, Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel. Diese Pumpen sind entweder Rotations- oder Verdrängerpumpen; sie können Verdrängungs- und Fluorkohlenstoffdichtungen und spezielle Arbeitsmedien haben.
5.4.4. Spezielle Abschalt- und Regelventile
Speziell ausgelegte oder angefertigte manuelle oder automatische Abschalt- und Regelbalgventile aus UF
6
-resistenten Werkstoffen mit einem Durchmesser von 40 bis 1 500 mm (1,5 bis 59 in) zur Anbringung im Hauptsystem und in den Zusatzsystemen von Gasdiffusionsanreicherungsanlagen.
5.4.5. UF 6 - Massenspektrometer/Ionenquellen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Magnet- oder Quadrupol-Spektrometer zur Entnahme von Proben des Beschickungsgutes, des Produkts oder der Tails aus den UF
6
-Gasströmen während des Prozesses mit allen folgenden Eigenschaften:
1. Auflösungsvermögen für Atommassen größer als 320;
2. Ionenquellen, hergestellt aus oder beschichtet mit Nichrom oder Monel bzw. nickelplattiert,
3. Elektronenstoß-Ionenquellen und
4. Kollektorsystem, geeignet für die Isotopenanalyse.
ERLÄUTERUNG
Die aufgeführten Teile kommen normalerweise direkt in Berührung mit dem UF
6
-Prozeßgas oder regeln den Gasstrom von einer Kaskade zur anderen direkt. Sämtliche Oberflächen, die mit dem Prozeßgas in Berührung kommen, werden ganz aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt oder sind damit beschichtet. Die UF
6
-resistenten Werkstoffe für Gasdiffusionsbauteile sind Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Aluminiumoxid, Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel sowie UF
6
-resistente fluorkohlenstoffhaltige Polymere.
5.5. Systeme, Ausrüstungen und Bauteile, speziell ausgelegt oder angefertigt für Aerodynamik-Anreicherungsanlagen
VORBEMERKUNG
Bei Aerodynamik-Anreicherungsverfahren wird eine Mischung von gasförmigem UF
6
und Leichtgas (Wasserstoff und Helium) verdichtet und dann durch Trennelemente geleitet, in denen durch die Erzeugung von starken Zentrifugalkräften an gekrümmten Flächen die Isotopen getrennt werden. Zwei Verfahren dieser Art wurden entwickelt: das Trenndüsen- und das Wirbelröhrenverfahren. Die Hauptbestandteile einer Trennungsstufe bei beiden Verfahren sind zylindrische Behälter mit speziellen Trennelementen (Düsen bzw. Wirbelröhren), Gaskompressoren und Wärmeaustauscher zur Ableitung der Kompressionshitze. In einer Aerodynamik-Anlage sind mehrere dieser Stufen notwendig, so daß die Mengen einen wichtigen Hinweis auf den Verwendungszweck geben können. Da in aerodynamischen Prozessen UF
6
verwendet wird, müssen die (mit dem Gas in Berührung kommenden) Oberflächen von Ausrüstung, Rohren und Instrumenten aus UF
6
-resistenten Werkstoffen sein.
ERLÄUTERUNG
Die aufgeführten Teile kommen entweder direkt in Berührung mit dem UF
6
-Prozeßgas oder regeln den Gasstrom innerhalb der Kaskade direkt. Sämtliche Oberflächen, die mit dem Prozeßgas in Berührung kommen, werden ganz aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt oder sind damit beschichtet. Die UF
6
-resistenten Werkstoffe für die aerodynamische Anreicherung sind Kupfer, Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel sowie UF
6
-resistente fluorkohlenstoffhaltige Polymere.
5.5.1. Trenndüsen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Trenndüsen und dazugehörige Baugruppen. Die Trenndüsen bestehen aus schlitzförmigen, gekrümmten Kanälen mit einem Krümmungsradius von weniger als 1 mm (in der Regel 0,1 bis 0,05 mm). Sie sind UF
6
-resistent und haben ein Trennblech, welches das durch die Düse strömende Gas in zwei Ströme teilt.
5.5.2. Wirbelröhren
Speziell ausgelegte oder angefertigte Wirbelröhren und dazugehörige Baugruppen. Die Wirbelröhren sind zylindrisch oder konisch, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 cm und 4 cm, einem Verhältnis Länge/Durchmesser von kleiner/gleich 20 : 1 und mit einem oder mehreren seitlichen Gaseinlässen. Die Rohre haben an einem oder beiden Enden Düsenfortsätze.
ERLÄUTERUNG
Das Gas wird seitlich an einem Ende durch Drallbleche oder an zahlreichen Stellen an der Seite in die Wirbelröhre eingeführt.
5.5.3. Kompressoren und Ventilatoren
Speziell ausgelegte oder angefertigte Axial-, Radial- oder Verdrängungsverdichter oder entsprechende Ventilatoren, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen und mit einem Ansaugvermögen von 2 m
3
oder mehr UF
6
/Trägergasgemisch (Wasserstoff oder Helium) pro Minute.
ERLÄUTERUNG
Die Kompressoren und Ventilatoren haben in der Regel ein Verdichtungsverhältnis von 1,2 : 1 bis 6 : 1. 5.5.4. Radialdichtringe
Speziell ausgelegte oder angefertigte Radialdichtringe mit Einlaß- und Auslaßverbindungen zur Abdichtung der Welle, mit der der Kompressor- bzw. der Ventilatorrotor an den Antriebsmotor angeschlossen ist, um ein Austreten von Prozeßgas oder ein Eindringen von Luft oder Sperrgas in die Innenkammer des Kompressors bzw. des Ventilators, die mit einem UF
6
/Träger-Gemisch gefüllt ist, zu verhindern.
5.5.5. Wärmeaustauscher für die Gaskühlung
Speziell ausgelegte oder angefertigte Wärmeaustauscher, hergestellt oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen.
5.5.6. Trennelementengehäuse
Speziell ausgelegte oder angefertigte Gehäuse für Trennelemente, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen für Wirbelröhren oder Trenndüsen.
ERLÄUTERUNG
Diese Gehäuse können zylindrisch – mit einem Durchmesser von über 300 mm und einer Länge von mindestens 900 mm – oder rechteckig mit vergleichbaren Abmessungen und für die horizontale oder vertikale Anbringung geeignet sein.
5.5.7. Einspeisesysteme/Systeme zur Entnahme von Produkt und Tails
Speziell ausgelegte oder angefertigte Prozeßsysteme oder
ausrüstung für Anreicherungsanlagen, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen; dazu gehören:
a) Speiseautoklaven, Öfen oder Systeme, mit denen UF 6 zur Anreicherung geleitet wird;
b) Desublimierer (oder Kühlfallen) zur Entnahme von UF 6 aus dem Anreicherungsprozeß und zur Weiterleitung durch Erhitzen;
c) Verfestigungs- oder Verflüssigungsstationen zur Entnahme von UF 6 aus dem Anreicherungsprozeß durch Verdichtung und Umwandlung von UF 6 in seine flüssige bzw. feste Form;
d) Produkt- und Tailsstationen zur Einfüllung von UF 6 in Behälter.
5.5.8. Verteilerrohrsysteme
Speziell ausgelegte oder angefertigte Rohrsysteme, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen zur Leitung von UF
6
innerhalb der Aerodynamik-Trennkaskaden. Das Rohrsystem ist in der Regel ein Zweifachverteilungssystem, bei dem jede Stufe oder Stufengruppe an jeden Verteiler angeschlossen ist.
5.5.9. Vakuumsysteme und pumpen
a) Speziell ausgelegte oder angefertigte Vakuumsysteme mit einem Ansaugvermögen von mindestens 5 m 3 pro Minute, bestehend aus Vakuumleitungen, Vakuumverteilern und Vakuumpumpen zum Betrieb in UF 6 -haltiger Luft;
b) Vakuumpumpen, speziell ausgelegt oder angefertigt zum Gebrauch in UF 6 -haltiger Luft, hergestellt aus oder beschichtet mit UF 6 -resistenten Werkstoffen. Diese Pumpen können Fluorkohlenstoffdichtungen haben und spezielle Betriebsflüssigkeiten verwenden.
5.5.10. Spezielle Abschalt- und Regelventile
Speziell ausgelegte oder angefertigte manuelle oder automatische Abschalt- und Regelbalgventile aus UF
6
-resistenten Werkstoffen mit einem Durchmesser von 40 bis 1500 mm zur Anbringung im Hauptsystem und den Zusatzsystemen von Aerodynamik-Anreicherungsanlagen.
5.5.11. UF 6 -Massenspektrometer/Ionenquellen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Magnet- oder Quadrupol-Spektrometer zur Entnahme von Proben des Beschickungsgutes, Produkts oder Rückstands aus den UF
6
-Gasströmen während des Prozesses mit allen folgenden Eigenschaften:
1. Auflösungsvermögen für Massen größer als 320,
2. Ionenquellen, hergestellt aus oder beschichtet mit Nichrom oder Monel bzw nickelplattiert,
3. Elektronenstoß-Ionenquellen und
4. Kollektorsystem, geeignet für die Isotopenanalyse.
5.5.12. UF 6 /Trägergas-Trennsysteme
Speziell ausgelegte oder angefertigte Prozeßsysteme zur Trennung von UF
6
und Trägergas (Wasserstoff oder Helium).
ERLÄUTERUNG
Mit diesen Systemen wird der UF
6
-Gehalt im Trägergas auf 1 ppm oder weniger reduziert; sie können folgende Ausrüstung enthalten:
a) Tieftemperatur-Wärmeaustauscher und Kryotrennanlagen, ausgelegt für Temperaturen von –120 °C oder weniger,
b) Tieftemperatur-Gefriergeräte, ausgelegt für Temperaturen von –120 °C oder weniger,
c) Trenndüsen oder Wirbelröhren zum Trennen von UF 6 und Trägergas,
d) UF 6 -Kühlfallen, ausgelegt für Temperaturen von –20 °C oder weniger.
5.6. Systeme, Ausrüstung und Bauteile, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Anreicherung durch chemischen Austausch oder Ionenaustausch
VORBEMERKUNG
Der geringe Massenunterschied zwischen den Uranisotopen verschiebt das Gleichgewicht der chemischen Reaktion etwas, was zur Trennung der Isotopen genutzt werden kann. Zwei Verfahren wurden entwickelt: der chemische Flüssig-Flüssig-Austausch und der Flüssig-Fest-Ionenaustausch.
Beim chemischen Flüssig-Flüssig-Austausch werden unvermischbare flüssige (wäßrige oder organische) Phasen gegenstromig geleitet, wodurch der Effekt Tausender hintereinandergeschalteter Trennstufen entsteht. Die wäßrige Phase besteht aus Uranchlorid in einer Salzsäurelösung; die organische Phase besteht aus einem uranchloridhaltigen Extraktionsmittel in einem organischen Lösungsmittel. Die in der Trennkaskade verwendeten Kontaktoren können Flüssig-Flüssig-Austauschkolonnen (wie gepulste Siebbodenkolonnen) oder Flüssig-Zentrifugalextraktoren sein. Chemische Umwandlungen (Oxidation oder Reduktion) sind an beiden Enden der Trennkaskade für den Rückfluß notwendig. Bei der Auslegung wird darauf geachtet, daß die Prozeßströme nicht mit bestimmten Metallionen kontaminiert werden. Daher werden aus Kunststoff hergestellte, kunststoffbeschichtete (beispielsweise mit fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) und/oder glasbeschichtete Kolonnen und Rohre verwendet. Beim Flüssig-Fest-Ionenaustausch erfolgt die Anreicherung durch die Adsorption/Desorption von Uran auf ein spezielles leistungsfähiges Reaktionsharz oder einen entsprechenden Adsorber für den Ionenaustausch. In Salzsäure und anderen chemischen Agenzien gelöstes Uran wird durch zylindrische Anreicherungskolonnen mit Schüttschichten des Adsorbers geleitet. Um einen kontinuierlichen Prozeß sicherzustellen, ist ein Rückflußsystem notwendig, bei dem das Uran vom Adsorber gelöst und in den Flüssigkeitsstrom zurückgeführt wird, so daß Produkt und Rückstand entnommen werden können. Das geschieht mit Hilfe von geeigneten chemischen Reduktions-/Oxidationsstoffen, die in getrennten externen Kreisläufen vollständig regeneriert werden und teilweise in den Isotopentrennkolonnen selbst regeneriert werden können. Auf Grund der Verwendung von heißen konzentrierten Salzsäurelösungen bei dem Verfahren muß die Ausrüstung aus speziellen korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt oder damit beschichtet sein.
5.6.1. Flüssig-Flüssig-Austauschkolonnen (chemischer Austausch)
Gegenstrom-Austauschkolonnen (flüssig-flüssig) mit mechanischem Kraftantrieb (also gepulste Siebbodenkolonnen, Schubwagenkolonnen und Kolonnen mit eingebauten Turbinenmischapparaten), speziell ausgelegt oder angefertigt für die Urananreicherung mit chemischen Austauschverfahren. Damit sie korrosionsbeständig gegen konzentrierte Salzsäurelösung sind, werden die Kolonnen und ihre Einbauten aus geeigneten Kunststoffen (wie fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) hergestellt, damit beschichtet oder glasbeschichtet. Die Stufenverweilzeit der Kolonnen ist kurz ausgelegt (30 Sekunden oder weniger).
5.6.2. Flüssig-Flüssig-Zentrifugalkontaktoren (chemischer Austausch)
Flüssig-Flüssig-Zentrifugalkontaktoren, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Anreicherung von Uran durch chemische Austauschverfahren. Solche Kontaktoren verwenden Rotation zur Dispersion der organischen und wäßrigen Ströme und anschließend die Zentrifugalkraft zur Phasentrennung. Damit sie korrosionsbeständig gegen konzentrierte Salzsäurelösung sind, werden die Extraktoren aus geeigneten Kunststoffen (wie fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) hergestellt, damit beschichtet oder glasbeschichtet. Die Stufenverweilzeit der Zentrifugalextraktoren ist kurz ausgelegt (30 Sekunden oder weniger).
5.6.3. Uranreduktionssysteme und entsprechende Ausrüstung (chemischer Austausch)
a) Speziell ausgelegte oder angefertigte elektrochemische Zellen zur Reduktion von Uran von einem Valenzzustand zu einem anderen zur Anreicherung von Uran durch chemischen Austausch. Die Zellenwerkstoffe, die mit den Prozeßlösungen in Kontakt kommen, müssen gegen konzentrierte Salzsäurelösung korrosionsbeständig sein.
ERLÄUTERUNG
Die Kathodenkammer der Zelle muß so ausgelegt sein, daß eine Reoxidation des Urans zu seinen höheren Valenzzuständen ausgeschlossen ist. Um das Uran in der Kathodenkammer zu halten, kann die Zelle eine undurchlässige Trennwand aus einem speziellen Kationenaustauschmaterial haben. Die Kathode besteht aus einem geeigneten festen Leiter, beispielsweise Graphit.
b) Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme am Produktende der Kaskade zur Entnahme von U
4+
aus dem organischen Strom, wodurch der Säuregehalt und der Säurezusatz zu den elektrochemischen Reduktionszellen geregelt werden.
ERLÄUTERUNG
Diese Systeme bestehen aus Lösungsmittelextraktionsausrüstungen zum Abtreiben von U
4+
aus dem organischen Strom in eine wäßrige Lösung, Verdunstungsausrüstung und/oder sonstige Ausrüstung zur Regelung und Kontrolle des pH der Lösung sowie Pumpen und sonstige Transferapparate zur Speisung der elektrochemischen Reduktionszellen. Bei der Auslegung wird vor allem darauf geachtet, daß die wäßrige Flüssigkeit nicht mit bestimmten Metallionen kontaminiert wird. Daher sind die Teile des Systems, die mit dem Prozeßstrom in Kontakt kommen, aus geeigneten Materialien hergestellt oder damit beschichtet (wie Glas, fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren, Polyphenylsulfat, Polyethersulfon und harzimprägniertem Graphit).
5.6.4. Einspeise-Aufbereitungssysteme (chemischer Austausch)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Herstellung hochreiner Uranchloridlösung zur Einspeisung in Isotopen-Trennanlagen, die chemische Austauschverfahren verwenden.
ERLÄUTERUNG
Diese Systeme bestehen aus Lösungsmitteltrenn-, Lösungsabscheidungs- und/oder Ionenaustauschausrüstungen für die Reinigung sowie aus Elektrolysezellen zur Reduzierung von U
6+
oder U
4+
zu U
3+
. Sie stellen Uranchloridlösungen mit nur wenigen ppm metallischen Unreinheiten wie Chrom, Eisen, Vanadium, Molybdän und anderen bivalenten oder höheren multivalenten Kationen her. Baustoffe für die Teile des Systems, die für die Verarbeitung des hochreinen U
3+
bestimmt sind, sind beispielsweise Glas, fluorkohlenstoffhaltige Polymere, Polyphenylsulfat oder kunststoffbeschichtetes Polyethersulfon und harzimprägnierter Graphit.
5.6.5. Uranoxidationsysteme (chemischer Austausch)
Speziell ausgelegt oder angefertigt für die Oxidation von U
3+
zu U
4+
im Anreicherungsverfahren durch chemischen Austausch. U
4+
wird dann in die Isotopen-Trennkaskade zurückgeleitet.
ERLÄUTERUNG
Diese Systeme können folgende Ausrüstung enthalten:
a) Ausrüstung, mit der Chlor und Sauerstoff mit dem wäßrigen Ausfluß aus dem Isotopen-Trennapparat zusammengebracht werden und das dabei entstehende U 4+ extrahiert und in den abgetriebenen organischen Strom geleitet wird, der vom Produktende der Kaskade kommt.
b) Ausrüstung zur Trennung von Wasser und Salzsäure, damit das Wasser und die konzentrierte Salzsäure an entsprechenden Stellen im Prozeß zurückgeleitet werden kann.
5.6.6. Leistungsfähige Ionenaustausch-Reaktionsharze/Adsorber (Ionenaustausch)
Leistungsfähige Ionenaustausch-Reaktionsharze oder Adsorber, speziell ausgelegt oder zubereitet zur Anreicherung von Uran durch Ionenaustausch unter Verwendung von porös-makrovernetzten Harzen und/oder membranartigen Strukturen, in denen sich die aktiven chemischen Austauschgruppen nur auf der Oberfläche eines inaktiven porösen Trägermaterials befinden, und anderen zusammengesetzten Strukturen in geeigneter Form, einschließlich Partikel oder Fasern. Das Ionenaustauschharz/der Adsorber haben einen Durchmesser von 0,2 mm oder weniger; sie müssen chemisch resistent gegen konzentrierte Salzsäurelösungen und physikalisch beständig genug sein, um in der Austauschkolonne nicht zu zerfallen. Die Harze/Adsorber sind für eine hohe Isotopenaustauschkinetik ausgelegt (Austauschhalbwertzeit weniger als 10s) und für den Betrieb bei Temperaturen im Bereich von 100 °C bis 200 °C geeignet.
5.6.7. Ionenaustauschkolonnen (Ionenaustausch)
Zylindrische Ionenaustauschkolonnen mit einem Durchmesser von mehr als 1 000 mm mit Schüttschichten des Ionenaustauschharzes/-Adsorbers, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Urananreicherung im Ionenaustauschverfahren. Diese Kolonnen sind hergestellt aus oder beschichtet mit Werkstoffen, die resistent sind gegen konzentrierte Salzsäurelösungen (zB Titan oder fluorkohlenstoffhaltige Kunststoffe) und die geeignet sind zum Betrieb bei Temperaturen im Bereich von 100 °C bis 200 °C und einem Druck von über 0,7 MPa (102 psi).
5.6.8. Ionenaustausch-Rückflußsysteme (Ionenaustausch)
a) Speziell ausgelegte oder angefertigte chemische oder elektrochemische Reduktionssysteme zur Wiederaufbereitung der chemischen Reduktionsmittel, die in Ionenaustausch-Urananreicherungskaskaden benutzt werden.
b) Speziell ausgelegte oder angefertigte chemische oder elektrochemische Oxidationssysteme zur Wiederaufbereitung der chemischen Oxidationsmittel, die in Ionenaustausch-Urananreicherungskaskaden benutzt werden.
ERLÄUTERUNG
Bei der Ionenaustausch-Anreicherung kann beispielsweise trivalentes Titan (Ti
3+
) als Reduktionskation verwendet werden. In diesem Fall wird Ti
3+
durch Reduktion von Ti
4+
im Reduktionssystem wiedergewonnen. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise trivalentes Eisen (Fe
3+
) verwendet werden. In diesem Fall wird Fe
3+
durch Oxidation von Fe
2+
im Oxidationssystem wiedergewonnen.
5.7. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme, Ausrüstungen und Bauteile zur Verwendung in Anreicherungsanlagen mit Lasern
VORBEMERKUNG
Die Systeme für die Anreicherung unter Verwendung von Lasern gliedern sich in zwei Gruppen: Anlagen mit atomarem Urandampf als Prozeßmedium und Anlagen mit Dampf einer Uranverbindung als Prozeßmedium. Nach der gebräuchlichen Nomenklatur werden sie folgendermaßen eingeordnet: Kategorie 1 – Isotopentrennung nach atomarem Laserverfahren (AVLIS oder SILVA); Kategorie 2 – Isotopentrennung nach dem molekularen Laserverfahren (MLIS oder MOLIS) und chemische Reaktion durch isotopenselektive Laseraktivierung (CRISLA). Die Systeme, Ausrüstung und Bauteile für Laser-Anreicherungsanlagen sind:
a) Apparate zur Einspeisung von Uranmetalldampf (zur selektiven Photoionisierung) oder Apparate zur Einspeisung des Dampfes einer Uranverbindung (zur Photodissoziierung oder chemischen Aktivierung);
b) Apparate zum Auffangen von an- und abgereichertem Uranmetall als Produkt und Rückstand in Kategorie 1 und Apparate zum Auffangen von dissoziierten Verbindungen oder Verbindungen, die in Reaktion gebracht wurden, als Produkt und von einem unveränderten Stoff als Rückstand in Kategorie 2;
c) Prozeßlasersysteme zur selektiven Anregung von Uranen des Typs Uran-235; und
d) Ausrüstung für die Einspeise-Aufbereitung und die Produktumwandlung. Auf Grund der Komplexität der Spektroskopie von Uranatomen und verbindungen könnten alle möglichen vorhandenen Lasertechniken zur Anwendung kommen.
ERLÄUTERUNG
Viele der in Absatz 5.7. aufgeführten Teile kommen mit Uranmetalldampf oder
flüssigkeit oder mit Prozeßgas aus UF
6
oder einem Gemisch aus UF
6
und anderen Gasen in unmittelbaren Kontakt. Sämtliche Oberflächen, die direkt mit UF
6
in Berührung kommen, sind aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt oder damit beschichtet. Die gegen den Dampf oder die Flüssigkeit von Uranmetall oder einer Uranlegierung korrosionsbeständigen Werkstoffe für Teile von Laser-Anreicherungsanlagen sind: yttriumoxid-beschichteter Graphit und Tantal; zu den UF
6
-resistenten Werkstoffen gehören Kupfer, Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Nickel oder Legierungen mit mindestens 60% Nickel.
5.7.1. Uranverdampfungssysteme (AVLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Uranverdampfungssysteme, die flächenbestrahlende oder rasternde Hochleistungs-Elektronenstrahlkanonen mit einer Auftreffleistung von mehr als 2,5 kW/cm enthalten.
5.7.2. Handhabungssysteme für flüssiges Uranmetall (AVLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Handhabungssysteme für geschmolzenes Uranmetall oder Uranmetallegierungen, bestehend aus Tiegeln und Kühlvorrichtungen.
ERLÄUTERUNG
Die Tiegel und andere Teile dieses Systems, die in unmittelbaren Kontakt mit geschmolzenem Uran oder Uranlegierungen kommen, sind hergestellt aus Materialien mit geeigneter Hitze- und Korrosionsbeständigkeit oder damit beschichtet. Geeignete Werkstoff sind Tantal, yttriumoxidbeschichteter Graphit, Graphit beschichtet mit anderen Seltenerdoxiden oder Mischungen daraus.
5.7.3. Sammelbehälter für Produkt und Tails von Uranmetall (AVLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Behälter zur Sammlung von Uranmetall in flüssiger und fester Form.
ERLÄUTERUNG
Bauteile dieser Behälter sind aus gegen Uranmetalldampf oder
flüssigkeit wärme- und korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt oder damit beschichtet (wie yttriumoxid-beschichtetem Graphit oder Tantal). Dazu gehören auch Rohre, Ventile, Anschlußteile, Abflußrinnen, Durchführungsteile, Wärmeaustauscher und Kollektorplatten für magnetische, elektrostatische und andere Trennmethoden.
5.7.4. Separatorengehäuse (AVLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte zylindrische oder rechteckige Behälter für die Uranmetalldampfquelle, die Elektronenstrahlkanone und die Sammelbehälter für Produkt und Rückstand.
ERLÄUTERUNG
Diese Gehäuse haben zahlreiche Öffnungen für elektrische Leitungen oder Wasserleitungen, für Laserstrahlen, Vakuumpumpenverbindungen und für die Instrumentendiagnostik und Überwachung. Sie lassen sich auch zum Zweck eines Austausches von Innenteilen öffnen und schließen.
5.7.5. Überschallexpansionsdüsen (MLIS)
Überschallexpansionsdüsen, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Kühlung von Gemischen aus UF
6
und Trägergas auf 150 K oder tiefere Temperaturen, aus UF
6
-resistenten Werkstoffen.
5.7.6. Uranpentafluorid-Produktsammler (MLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Uranpentafluorid (UF
5
)-Festproduktsammler bestehend aus Filter, Prallabscheider, Zyklonenabscheider oder Kombinationen daraus, aus UF
5
/UF
6
-resistenten Werkstoffen.
5.7.7. UF 6 -Trägergaskompressoren (MLIS)
Kompressoren für UF
6
/Trägergas-Gemische, speziell ausgelegt oder angefertigt für den kontinuierlichen Betrieb mit UF
6
. Die Bestandteile dieser Kompressoren, die mit dem Prozeßgas in Berührung kommen, sind aus UF
6
-resistenten Werkstoffen hergestellt oder damit beschichtet.
5.7.8. Radialdichtringe (MLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Radialdichtringe mit Einlaß- und Auslaßverbindungen zur Abdichtung der Welle, mit der der Kompressorrotor an den Antriebsmotor angeschlossen ist, um die Innenkammer des Kompressors, die mit einem UF
6
/Trägergasgemisch gefüllt ist, zuverlässig gegen das Ausströmen von Prozeßgas oder das Eindringen von Luft oder Sperrgas abzudichten.
5.7.9. Fluorierungssysteme (MLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme für die Fluorierung von UF
5
(fest) zu UF
6
(Gas).
ERLÄUTERUNG
Mit diesen Systemen wird das gesammelte UF
5
-Pulver zu UF
6
fluoriert und dann in einen Produktbehälter geleitet oder in MLIS-Systeme zur zusätzlichen Anreicherung eingespeist. Die Fluorierungsreaktion erfolgt entweder im Isotopentrennsystem, wobei die Reaktion und die Produktentnahme direkt an den Sammlern stattfinden, oder das UF
5
-Pulver kann zur Fluorierung von den Produktsammlern in einen geeigneten Reaktionsbehälter geleitet werden (zB Wirbelbettreaktor, Schneckenfördereinrichtung oder Flame Tower). In beiden Fällen werden Ausrüstungen für die Lagerung und den Transfer von Fluor (oder anderen geeigneten Fluorierungsmitteln) sowie zum Sammeln und zum Transfer von UF
6
verwendet.
5.7.10. UF 6 -Massenspektrometer/Ionenquellen (MLIS)
Speziell ausgelegtes oder angefertigtes Magnet- oder Quadrupol-Massenspektrometer zur Entnahme von Proben des Beschickungsgutes, des Produkts oder der Tails aus den UF
6
-Gasströmen während des Prozesses mit allen folgenden Eigenschaften:
1. Auflösungsvermögen für Atommassen größer als 320,
2. Ionenquellen, hergestellt aus oder beschichtet mit Nichrom oder Monel bzw nickelplattiert,
3. Elektronenstoß-Ionenquellen,
4. Kollektorsystem, geeignet für die Isotopenanalyse.
5.7.11. Einspeisesysteme/Systeme zur Entnahme von Produkt und Tails (MLIS)
Speziell ausgelegte oder angefertigte Prozeßsysteme oder Ausrüstungen von Anreicherungsanlagen, hergestellt aus oder beschichtet mit UF
6
-resistenten Werkstoffen. Dazu gehören:
a) Speiseautoklaven, Öfen oder Systeme, mit denen UF 6 zur Anreicherung geleitet wird;
b) Desublimierer (oder Kühlfallen) zur Entnahme von UF 6 aus dem Anreicherungsprozeß zum Weiterleiten durch Erhitzen;
c) Verfestigungs- oder Verflüssigungsstationen zur Entnahme von UF 6 aus dem Anreicherungsprozeß durch Verdichtung und Umwandlung von UF 6 in seine flüssige bzw. feste Form;
d) Produkt- und Tailsstationen zur Einfüllung von UF 6 in Behälter.
5.7.12. UF 6 /Trägergas-Trennsysteme (MLIS)
Speziell ausgelegtes und angefertigtes Prozeßsystem zur Trennung von UF
6
und Trägergas. Trägergas kann Stickstoff, Argon oder ein anderes sein.
ERLÄUTERUNG
Diese Systeme können folgende Ausrüstung enthalten:
a) Tieftemperatur-Wärmeaustauscher und Kryotrennanlagen, ausgelegt für Temperaturen von –120 °C oder weniger,
b) Tieftemperatur-Gefriergeräte, ausgelegt für Temperaturen von –120 °C oder weniger,
c) UF 6 Kühlfallen, ausgelegt für Temperaturen von –20 °C oder weniger.
5.7.13. Lasersysteme (AVLIS, MLIS und CRISLA)
Laser oder Lasersysteme, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Trennung von Uranisotopen.
ERLÄUTERUNG
Das Lasersystem für den AVLIS-Prozeß besteht in der Regel aus zwei Lasern: einem Kupferdampflaser und einem Farbstofflaser. Das Lasersystem für MLIS besteht in der Regel aus einem CO
2
-Excimerlaser oder einer Photozelle mit mehrfachem Strahlendurchgang und mit sich drehenden Spiegeln an beiden Enden. Für Laser und Lasersysteme ist bei beiden Verfahren ein Frequenzbereichstabilisator für den kontinuierlichen Betrieb erforderlich.
5.8. Systeme, Ausrüstungen und Bauteile, besonders ausgelegt oder angefertigt für Anreicherungsanlagen, die das Plasmatrennverfahren verwenden
VORBEMERKUNG
Beim Plasmatrennverfahren wird ein Plasma von Uranionen durch ein elektrisches Feld geleitet, das auf die Resonanzfrequenz des U-235-Ions eingestellt ist, so daß diese vorzugsweise Energie absorbieren und sich der Durchmesser ihrer spiralenförmigen Bahnen vergrößert. Ionen mit einer Bahn mit großem Durchmesser werden eingefangen, wodurch ein U-235-angereichertes Produkt entsteht. Das Plasma, das durch Ionisierung von Urandampf erzeugt wird, wird durch ein starkes Magnetfeld, das mit einem supraleitfähigen Magneten erzeugt wird, in einer Vakuumkammer gehalten. Die wichtigsten technischen Systeme des Prozesses sind das Uranplasmaerzeugungsystem, das Separatormodul mit supraleitfähigen Magneten und Metallentnahmesystemen zur Sammlung von Produkt und Tails.
5.8.1. Mikrowellenleistungsquellen und –strahler
Mikrowellenleistungsquellen und
strahler, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Erzeugung oder Beschleunigung von Ionen, mit folgenden Merkmalen: Frequenz größer als 30 GHz und mittlere Ausgangsleistung größer als 50 kW.
5.8.2. Anregungsspulen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Anregungsspulen für Frequenzen im Radiofrequenzbereich über 100 kHz und geeignet für eine mittlere Leistung größer als 40 kW.
5.8.3. Uranplasmaerzeugungssysteme
Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme für die Erzeugung von Uranplasma, die flächenbestrahlende oder rasternde Hochleistungs-Elektronenstrahlkanonen mit einer Auftreffleistung von mehr als 2,5 kW/cm enthalten können.
5.8.4. Handhabungssysteme für flüssiges Uranmetall
Speziell ausgelegte oder angefertigte Handhabungssysteme für geschmolzenes Uranmetall oder Uranlegierungen, bestehend aus Tiegeln und Kühlvorrichtung.
ERLÄUTERUNG
Die Tiegel und andere Teile dieser Systeme, die in unmittelbaren Kontakt mit geschmolzenem Uran oder Uranlegierungen kommen, sind hergestellt aus Materialien von geeigneter Hitze- und Korrosionsbeständigkeit oder damit beschichtet. Geeignete Werkstoffe sind Tantal, yttriumoxidbeschichteter Graphit und Graphit, der mit anderen Seltenerdoxiden oder Mischungen daraus beschichtet ist.
5.8.5. Sammelbehälter für Uranmetallprodukt und –tails
Speziell ausgelegte oder angefertigte Sammelbehälter für festes Uranmetall. Diese Sammelbehälter sind hergestellt aus geeigneten hitzebeständigen und uranmetalldampf-resistenten Materialien wie yttriumoxid-beschichtetem Graphit oder Tantal.
5.8.6. Separatorengehäuse
Speziell ausgelegte oder angefertigte zylindrische Behälter zur Verwendung in Anreicherungsanlagen, die das Plasmaverfahren verwenden. In dem Behälter sind die Uranplasmaquelle, Anregungsspulen der Radiofrequenz und der Produkt- und Tails-Sammelbehälter untergebracht.
ERLÄUTERUNG
Diese Gehäuse haben zahlreiche Öffnungen für elektrische Leitungen, Diffusionspumpenverbindungen, Instrumentendiagnostik und Überwachung. Sie lassen sich auch zum Zweck des Austausches von Innenteilen öffnen und schließen und sind aus geeigneten nichtmagnetischen Materialien wie Edelstahl hergestellt.
5.9. Systeme, Ausrüstungen und Bauteile, besonders ausgelegt oder angefertigt zur Verwendung in Anreicherungsanlagen, die elektromagnetische Verfahren verwenden
VORBEMERKUNG
Beim elektromagnetischen Verfahren werden die durch Ionisierung eines Einspeisesalzes (in der Regel UCl
4
) erzeugten Uranmetallionen beschleunigt und durch ein Magnetfeld geleitet. Ionen verschiedener Isotopen folgen unterschiedlichen Pfaden. Die wichtigsten Bauteile einer elektromagnetischen Isotopen-Trennanlage sind: ein Magnetfeld für die Umlenkung der Ionenstrahlen/Isotopentrennung, eine Ionenquelle mit Beschleunigungssystem und ein Sammelbehälter für die abgetrennten Ionen. Zusatzsysteme für den Prozeß sind das Stromversorgungssystem für den Magneten, das Hochspannungs-Stromversorgungssystem für die Ionenquelle, das Vakuumsystem und die komplexen chemischen Systeme für die Entnahme des Produkts und die Reinigung/Rückgewinnung der Bestandteile.
5.9.1. Elektromagnetische Isotopentrenner
Elektromagnetische Isotopentrenner, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Trennung von Uranisotopen, sowie Ausrüstungen und Bauteile hierfür, darunter:
a) Ionenquellen
Speziell ausgelegte oder angefertigte Einfach- oder Mehrfach-Ionenquellen, bestehend aus einer Dampfquelle, einem Ionisierer und Strahlbeschleuniger, hergestellt aus geeigneten Materialien wie Graphit, Edelstahl oder Kupfer und geeignet zur Erzeugung eines Ionenstroms von 50 mA oder mehr.
b) Ionenkollektoren
Ionenkollektorplatten mit zwei oder mehr Schlitzen einschließlich Sammelbehälter, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Bündelung der Ionenstrahlen von angereichertem oder abgereichertem Uran, bestehend aus geeigneten Materialien wie Graphit oder Edelstahl.
c) Vakuumbehälter
Speziell ausgelegte oder angefertigte Vakuumbehälter für elektromagnetische Urantrenner, hergestellt aus geeigneten nichtmagnetischen Materialien wie Edelstahl für den Betrieb bei einem Druck von 0,1 Pa oder weniger.
ERLÄUTERUNG
Die Behälter sind speziell für Ionenquellen, Kollektorplatten und wassergekühlte Auskleidungen hergestellt. Anschlüsse für Diffusionspumpen sind vorgesehen; die Behälter lassen sich zur Entnahme und zum Wiedereinbau dieser Bestandteile öffnen und schließen.
d) Magnetpolstücke
Speziell ausgelegte oder angefertigte Magnetpolstücke mit einem Durchmesser von mehr als 2 m zur Erzeugung eines konstanten Magnetfelds in einem elektromagnetischen Isotopentrenner und zur Übertragung des Magnetfelds zwischen nebeneinanderliegenden Isotopentrennern.
5.9.2. Hochspannungsstromversorgung
Speziell ausgelegte oder angefertigte Hochspannungsstromversorgung für Ionenquellen mit allen folgenden Eigenschaften: geeignet für den kontinuierlichen Betrieb, Ausgangsspannung 20 000 V oder mehr, Ausgangsstromstärke 1 A oder mehr sowie Spannungsstabilisierung besser als 0,01% über eine Zeitdauer von acht Stunden.
5.9.3. Stromversorgung der Magnete
Speziell ausgelegte oder angefertigte Hochleistungs- und Gleichstromversorgung der Magnete mit allen folgenden Eigenschaften: geeignet für den kontinuierlichen Betrieb mit Ausgangsstromstärke von 500 A oder mehr bei einer Spannung von 100 V oder mehr sowie Strom- oder Spannungsstabilisierung besser als 0,01% über eine Zeitdauer von acht Stunden.
6. ANLAGEN ZUR HERSTELLUNG VON SCHWEREM WASSER, DEUTERIUM ODER DEUTERIUMVERBINDUNGEN UND BESONDERS AUSGELEGTE ODER ANGEFERTIGTE AUSRÜSTUNG HIERFÜR
VORBEMERKUNG
Schweres Wasser kann durch viele verschiedene Verfahren gewonnen werden. Als rentabel haben sich jedoch zwei Verfahren herausgestellt: das Schwefelwasserstoff-Wasser-Austauschverfahren (GS-Verfahren) und das Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren. Das GS-Verfahren beruht auf dem Austausch von Wasserstoff und Deuterium zwischen Wasser und Schwefelwasserstoff in einer Reihe von Kolonnen, deren oberer Teil im Betrieb kalt und deren unterer Teil heiß ist. Wasser fließt von oben nach unten durch die Kolonnen, während das Schwefelwasserstoffgas von unten nach oben zirkuliert. Eine Reihe von Siebplatten trägt zur Mischung des Gases und des Wassers bei. Deuterium migriert bei niedrigen Temperaturen zu Wasser und bei hohen Temperaturen zu Schwefelwasserstoff.
Deuterium-angereichertes Gas oder Wasser wird von den Kolonnen der ersten Stufe an dem Punkt entnommen, an dem sich der heiße und der kalte Abschnitt treffen, und der Prozeß wird in Kolonnen weiterer Stufen wiederholt. Das Produkt der letzten Stufe, nämlich Wasser, dessen Deuterium-Gehalt bis zu 30% angereichert ist, wird in einen Destillierapparat geleitet, in dem schweres Wasser in Reaktorqualität, dh. 99,75% Deuteriumoxid, erzeugt wird. Beim Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren wird Deuterium durch den Kontakt mit flüssigem Ammoniak in Gegenwart eines Katalysators aus Synthesegas extrahiert. Das Synthesegas wird in Austauschkolonnen und in einen Ammoniakkonverter eingespeist. In den Kolonnen strömt das Gas von unten nach oben, während das flüssige Ammoniak von oben nach unten fließt. Das Deuterium wird im Synthesegas vom Wasserstoff abgetrieben und im Ammoniak konzentriert. Das Ammoniak strömt dann in einen Ammoniakcracker am unteren Ende der Kolonne, während das Gas in einen Ammoniakkonverter am oberen Ende strömt. Eine weitere Anreicherung erfolgt in nachgeschalteten Stufen, und schweres Wasser in Reaktorqualität wird durch Nachdestillierung erzeugt. Das eingespeiste Synthesegas kann von einer Ammoniakanlage kommen, die zusammen mit einer Schwerwasser-Ammoniak-Wasserstoff-Austauschanlage gebaut werden kann. Im Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren kann auch normales Wasser als Deuteriumquelle verwendet werden. Viele der wichtigen Ausrüstungsteile von Schwerwassergewinnungsanlagen, die das GS-Verfahren oder das Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren verwenden, werden auch in verschiedenen Anlagen der chemischen oder der Erdölindustrie verwendet. Das trifft vor allem auf kleine Anlagen zu, die das GS-Verfahren verwenden. Nur wenige der Teile sind jedoch standardmäßig erhältlich. Beim GS- und beim Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren müssen große Mengen leicht entzündlicher, korrosiver und toxischer Flüssigkeiten bei hohem Druck gehandhabt werden. Daher müssen bei der Festlegung von Auslegungs- und Betriebsnormen für Anlagen und Ausrüstungen für diese Verfahren die Materialauswahl und die Spezifikationen sorgfältig geprüft werden, um eine lange Betriebsdauer mit hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards sicherzustellen. Die Wahl der Größe ist in erster Linie eine Frage der Rentabilität und des Bedarfs. Daher dürfte der größte Teil der Ausrüstung nach den Bedürfnissen der Kunden hergestellt werden.
Schließlich wird darauf hingewiesen, daß sowohl beim GS- als auch beim Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren Ausrüstungen, die für sich genommen nicht speziell zur Erzeugung von schwerem Wasser ausgelegt oder angefertigt sind, zu Systemen zusammengebaut werden können, die speziell dazu dienen. Das Katalysatorsystem, das im Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren verwendet wird, und die Wasserdestillierungssysteme, die in beiden Verfahren bei der Nachkonzentration von schwerem Wasser zu Wasser in Reaktorqualität verwendet werden, sind Beispiele dafür. Zur Ausrüstung, die speziell zur Herstellung von schwerem Wasser entweder mit dem Schwefelwasserstoff-Wasser-Austauschverfahren oder dem Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren ausgelegt oder angefertigt wird, gehören:
6.1. Schwefelwasserstoff-Wasser-Austauschkolonnen
Austauschkolonnen aus hochwertigem Kolonnenstahl (wie ASTM A516) mit einem Durchmesser von 6 m (20 ft) bis 9 m (30 ft) zum Betrieb bei einem Nenndruck größer/gleich 2 MPa (300 psi) und mit einem Korrosionszuschlag von 6 mm oder mehr, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Herstellung von schwerem Wasser mit dem Wasser-Schwefelwasserstoff-Austauschverfahren.
6.2. Ventilatoren und Kompressoren
Ein-Phasen-Niedrig-Zentrifugalventilatoren (dh. 0,2 MPa oder 30 psi) oder Kompressoren für die Schwefelwasserstoffgaszirkulation (dh. Gas mit mehr als 70% H
2
S), speziell ausgelegt oder angefertigt zur Herstellung von schwerem Wasser mit dem Wasser-Schwefelwasserstoff-Austauschverfahren. Diese Ventilatoren oder Kompressoren können einen Durchsatz von größer/gleich 56 m
3
/s (120 000 SCFM) und ein Ansaugevermögen von größer/gleich 1,8 MPa (260 psi) haben. Sie haben Dichtungen, die für den nassen H
2
S-Betrieb ausgelegt sind.
6.3. Ammoniak-Wasserstoff-Austauschkolonnen
Ammoniak-Wasserstoff-Austauschkolonnen mit einer Höhe von größer/gleich 35 m (114,3 ft) und einem Durchmesser von 1,5 m (4,9 ft) bis 2,5 m (8,2 ft), geeignet für einen Betriebsdruck von mehr als 15 MPa (2 225 psi), speziell ausgelegt oder angefertigt für die Herstellung von schwerem Wasser mit dem Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahren. Diese Kolonnen haben mindestens eine Axialöffnung mit Flansch mit dem gleichen Durchmesser wie das zylindrische Teil, durch das die Innenteile der Kolonne eingeführt oder entnommen werden können.
6.4. Kolonneninnenteile und Stufenpumpen
Kolonneninnenteile und Stufenpumpen, speziell ausgelegt oder angefertigt für Schwerwassererzeugungs-Kolonnen unter Verwendung des Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahrens. Zu den Innenteilen gehören speziell konstruierte Stufenkontaktböden, die Gas und Flüssigkeit mischen. Zu den Stufenpumpen gehören speziell konstruierte Tauchpumpen für die Zirkulation des flüssigen Ammoniaks in einer Kontaktstufe innerhalb der Stufenkolonne.
6.5. Ammoniakcracker
Ammoniakcracker für einen Betriebsdruck von größer/gleich 3 MPa (450 psi), speziell ausgelegt oder angefertigt für die Herstellung von schwerem Wasser unter Verwendung des Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahrens.
6.6. Infrarot-Absorptionsanalysegeräte
Infrarot-Absorptionsanalysegeräte, geeignet zur laufenden Messung des Wasserstoff-Deuterium-Verhältnisses bei Deuterium-Konzentrationen größer/gleich 90%.
6.7. Katalytische Brenner
Katalytische Brenner zur Umwandlung von angereichertem Deuteriumgas in schweres Wasser, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Herstellung von schwerem Wasser unter Verwendung des Ammoniak-Wasserstoff-Austauschverfahrens.
7. ANLAGEN ZUR UMWANDLUNG VON URAN UND BESONDERS AUSGELEGTE ODER ANGEFERTIGTE AUSRÜSTUNGEN HIERFÜR
VORBEMERKUNG
Uranumwandlungsanlagen und
systeme eignen sich für eine oder mehrere Umwandlungen von einer Uranverbindung in eine andere, darunter: Umwandlung von Uranerzkonzentraten in UO
3
, Umwandlung von UO
3
in UO
2
, Umwandlung von Uranoxid in UF
4
oder UF
6
, Umwandlung von UF
6
in UF
4
, Umwandlung von UF
4
in Uranmetall sowie Umwandlung von Uranfluorid in UF
2
. Viele der wichtigsten Ausrüstungsteile von Uranumwandlungsanlagen werden auch in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet. Ausrüstungsteile bei diesen Verfahren sind beispielsweise: Öfen, Drehöfen, Wirbelschichtreaktoren, Flame-Tower-Reaktoren, Flüssigkeitszentrifugen, Destillationskolonnen und Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonnen. Nur wenige der Teile sind jedoch standardmäßig erhältlich, die meisten dürften nach den Anforderungen und Spezifikationen der Kunden hergestellt werden.
In manchen Fällen sind spezielle Auslegungs- und Konstruktionsmaßnahmen erforderlich, damit das Teil die nötige Korrosionsbeständigkeit gegen bestimmte verwendete Chemikalien hat (HF, F
2
, ClF
3
, und Uranfluoride). Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß bei allen Uranumwandlungsverfahren Geräte, die für sich genommen nicht speziell für die Uranumwandlung ausgelegt oder angefertigt sind, zu Systemen zusammengebaut werden können, die dazu bestimmt sind.
7.1. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von Uranerzkonzentraten in UO 3
ERLÄUTERUNG
Uranerzkonzentrate können in UO
3
umgewandelt werden, indem das Erz erst in Salpetersäure aufgelöst und reines Uranylnitrat mit Hilfe eines Lösungsmittels wie Tributylphosphat extrahiert wird. Dann wird das Uranylnitrat zu UO
3
umgewandelt, indem es entweder konzentriert und denitriert wird oder indem es mit Ammoniakgas zu Ammoniumdiuranat neutralisiert und anschließend gefiltert, getrocknet und kalziniert wird.
7.2. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO 3 in UF 6
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UO
3
in UF
6
kann direkt durch Fluorierung erfolgen. Für das Verfahren ist eine Fluorgas- oder Chlortrifluoridquelle erforderlich.
7.3. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO 3 in UO 2
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UO
3
in UO
2
kann durch die Reduktion von UO
3
mit Spaltammoniakgas oder Wasserstoff erfolgen.
7.4. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO 2 in UF 4
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UO
2
in UF
4
kann durch die Reaktion von UO
2
mit Fluorwasserstoffgas (HF) bei 300 bis 500 °C erfolgen.
7.5. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF 4 in UF 6
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UF
4
in UF
6
erfolgt durch die exothermische Reaktion mit Fluor in einem Turmreaktor. UF
6
wird aus dem heißen Gasstrom kondensiert, indem der abgehende Strom durch eine auf
10 °C gekühlte Kühlfalle geleitet wird. Für das Verfahren ist eine Fluorgasquelle erforderlich.
7.6. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF 4 in Uranmetall
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UF
4
in Uranmetall erfolgt durch die Reduktion von Magnesium (bei großen Mengen) oder Calcium (bei kleinen Mengen). Die Reaktion wird bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt von Uran (1 130 °C) durchgeführt.
7.7. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF 6 in UO 2
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UF
6
in UO
2
kann durch drei verschiedene Verfahren erfolgen. Beim ersten wird UF
6
reduziert und dann mit Wasserstoff oder Dampf zu UO
2
hydrolysiert. Beim zweiten Verfahren wird UF
6
durch Lösung in Wasser hydrolysiert, Ammoniak hinzugefügt, um Ammoniumdiuranat auszufällen, und das Ammoniumdiuranat wird dann bei 820 °C mit Wasserstoff zu UO
2
reduziert. Beim dritten Verfahren werden UF
6
-Gas, CO
2
und NH
3
mit Wasser gemischt, wodurch Ammoniumuranylkarbonat ausgefällt wird. Das Ammoniumuranylkarbonat wird bei 500 bis 600 °C mit Dampf und Wasserstoff zusammengebracht, wodurch UO
2
entsteht. Die Umwandlung von UF
6
in UO
2
wird häufig in der ersten Stufe einer Brennstoffherstellungsanlage durchgeführt.
7.8. Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF 6 in UF 4
ERLÄUTERUNG
Die Umwandlung von UF
6
in UF
4
erfolgt durch Reduzierung mit Wasserstoff.
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