氨-氢交换法可以在催化剂存在下通过同液态氨的接触从合成气中提取氘。合成气被送进交换塔,而后送至氨转换器。在交换塔内气体从塔底向塔顶流动,而液氨从塔顶向塔底流动。氘从合成气的氢中洗涤下来并在液氨中浓集。液氨然后流入塔底部的氨裂化器,而气体流入塔顶部的氨转换器。在以后的各级中进一步浓缩,最后通过蒸馏生产出反应堆级重水。合成气进料可由氨厂提供,而这个氨厂也可以与氨-氢交换法重水厂一起建造。氨-氢交换法也可以用普通水作为氘的供料源。
利用GS法或氨-氢交换法生产重水的工厂所用的许多关键设备物项是与化学工业和石油工业的若干生产工序所用设备相同的。对于利用GS法的小厂来说尤其如此。然而,这种设备物项很少有“现货”供应。GS法和氨-氢交换法要求在高压下处理大量易燃、有腐蚀性和有毒的流体。因此,在制定使用这些方法的工厂和设备所用的设计和运行标准时,要求认真注意材料的选择和材料的规格,以保证在长期服务中有很高的安全性和可靠性。规模的选择主要取决于经济性和需要。因而,大多数设备物项将按照用户的要求制造。最后,应该指出,对GS法和氨-氢交换法而言,那些单独地看并非专门设计或制造用于重水生产的设备物项可以组装成专门设计或制造用于生产重水的系统。氨-氢交换法所用的催化剂生产系统和在上述两种方法中将重水最终加浓至反应堆级所用的水蒸馏系统就是此类系统的实例。
专门设计或制造用于利用GS法或氨-氢交换法生产重水的设备物项包括如下:
6.1 水-硫化氢交换塔
专门设计或制造用于利用GS法生产重水的、用优质碳钢(例如ASTMA516)制造的交换塔。该塔直径6m(20ft)至9m(30ft),能够在大于或等于2MPa(300psi)压力下和6mm或更大的容许腐蚀量下运行。
6.2 鼓风机和压缩机
专门为利用GS法生产重水而设计或制造的用于循环硫化氢气体(即含H2S70%以上的气体)的单级、低压头(即0.2MPa或30psi)离心式鼓风机或压缩机。这些鼓风机或压缩机的气体通过能力大于或等于56立方米/s(120000SCFM),能在大于或等于1.8MPa(260psi)的吸入压力下运行,并有对湿H2S介质的密封设计。
6.3 氨-氢交换塔
专门设计或制造用于利用氨-氢交换法生产重水的氨-氢交换塔。该塔高度大于或等于35m(114.3ft),直径1.5m(4.9ft)至2.5m(8.2ft),能够在大于15MPa(2225psi)压力下运行。这些塔至少都有一个用法兰联结的轴向孔,其直径与交换塔筒体直径相等,通过此孔可装入或拆除塔内构件。
6.4 塔内构件和多级泵
专门为利用氨-氢交换法生产重水而设计或制造的塔内构件和多级泵。塔内构件包括专门设计的促进气/液充分接触的多级接触装置。多级泵包括专门设计的用来将一个接触级内的液氨向其他级塔循环的水下泵。
6.5 氨裂化器
专门设计或制造的用于利用氨-氢交换法生产重水的氨裂化器。该装置能在大于或等于3MPa(450psi)的压力下运行。
6.6 红外吸收分析器
能在氘浓度等于或高于90%的情况下“在线”分析氢/氘比的红外吸收分析器。
6.7 催化燃烧器
专门设计或制造的用于利用氨-氢交换法生产重水时将浓缩氘气转化成重水的催化燃烧器。
6.8 整体重水提浓系统,或其蒸馏塔
专门设计或制造用于将重水提浓至反应堆级氘浓度的整体重水提浓系统,或其蒸馏塔。
注释
通常采用水蒸馏技术从轻水中分离重水的这些系统是专门设计或制造用于由浓度较低的重水原料生产反应堆级重水的(即典型地99.75%氧化氘)。
7.分别如第4.和5.所定义的用于燃料元件制造和铀同位素分离的铀和钚转换厂和专门为其设计或制造的设备
出口
只有遵照《
中华人民共和国核出口管制条例》所规定的程序才能出口本条款范围之内的成套主要物质物项。在本条款范围之内的所有工厂、系统和专门设计或制造的设备可用于处理、生产或使用特种可裂变材料。
7.1 铀转化厂及专门为其设计或制造的设备
按语
铀转化厂和系统可以对铀进行一种或几种转化使其从一种化学状态转变为另一种化学状态,包括:从铀浓缩物到UO3的转化;从UO3到UO2的转化;从铀的氧化物到UF4或UF6或UCl4的转化;从UF4到UF6的转化;从UF6到UF4的转化;从UF4到金属铀的转化;以及从铀的氟化物到UO2的转化。铀转化工厂所用许多关键设备物项与化学加工工业的若干生产工序所用设备相同。例如,这些过程中使用的各类设备可以包括:加热炉、回转炉、流化床反应器、火焰塔式反应器、液体离心机、蒸馏塔和液-液萃取塔。不过,这些物项中很少有“现货”供应,大部分将须按用户要求和规格制造。在某些情况下,为了适应所处理的一些化学品(HF、F2、ClF3和各种铀的氟化物)的腐蚀性质以及核临界关切,需要作专门的设计和建造考虑。最后应该指出,在所有铀转化过程中,那些单独地看不是为铀转化专门设计或制造的设备物项,可被组装成专门为铀转化而设计或制造的系统。
7.1.1 为将UO3转化为UF6而专门设计或制造的系统
注释
从UO3到UF6的转化可以直接通过氟化实现。该过程需要一个氟气源或三氟化氯源。
7.1.2 为将UO3转化为UO2而专门设计或制造的系统
注释
从UO3到UO2的转化,可以用裂解的氨气或氢气还原UO3来实现。
7.1.3 为将UO2转化为UF4而专门设计或制造的系统
注释
从UO2到UF4的转化,可以用氟化氢气体(HF)在300—500℃与UO2反应来实现。
7.1.4 为将UF4转化为UF6而专门设计或制造的系统
注释
从UF4 到UF6的转化,可以用氟气在塔式反应器中与UF4发生放热反应来实现。使流出气体通过一个冷却到-10℃的冷阱把热的流出气体中的UF6冷凝下来。该过程需要一个氟气源。