ALLEGATO II
Elenco di attrezzature e materiali non nucleari specificati ai fini
della comunicazione di informazioni sulle esportazioni e importazioni
ai sensi dell'articolo 2, paragrafo a), punto ix)
REATTORI E RELATIVE ATTREZZATURE
Reattori nucleari completi
Reattori nucleari in grado di funzionare in modo da assicurare una
reazione di fissione a catena controllata autosostenuta, esclusi i
reattori a potenza zero, questi ultimi definiti come reattori aventi
un tasso nominale di produzione di plutonio non superiore a 100
grammi all'anno.
Nota esplicativa
Un "reattore nucleare" comprende essenzialmente gli elementi
situati all'interno o collegati direttamente al recipiente in
pressione del reattore (vessel), le attrezzature che controllano il
livello di potenza nel nocciolo e i componenti che normalmente
contengono o vengono in contatto diretto con o controllano il
refrigerante primario del nocciolo del reattore.
La definizione non intende escludere i reattori che potrebbero
ragionevolmente essere modificati per produrre una quantita'
significativamente superiore a 100 grammi di plutonio all'anno. Non
sono considerati "reattori a potenza zero" i reattori progettati per
operare in maniera continua a livelli di potenza significativa, a
prescindere dalla loro capacita' di produzione di plutonio.
1.2 Recipienti in pressione dei reattori
Contenitori metallici, come unita' complete o loro parti
principali fabbricate in officina, appositamente progettati o
preparati per contenere il nocciolo di un reattore nucleare di cui al
precedente paragrafo 1.1 e in grado di sopportare la pressione di
esercizio del refrigerante primario.
Nota esplicativa
La piastra superiore dei contenitori in pressione dei reattori
rientra nel punto 1.2 tra le parti principali fabbricate in officina
di un recipiente in pressione.
I componenti interni (ad esempio strutture e piastre di supporto
del nocciolo e altri componenti interni dei contenitori, tubi guida
delle barre di controllo, schermi termici, diaframmi, griglie del
nocciolo, piastre forate del diffusore, ecc.) sono in genere forniti
dal fornitore del reattore. In alcuni casi, alcuni componenti interni
di supporto fanno parte della fabbricazione del recipiente in
pressione. Questi elementi sono sufficientemente critici per la
sicurezza e l'affidabilita' del funzionamento del reattore (e,
pertanto, per le garanzie e la responsabilita' del fornitore del
reattore): ne consegue che la fornitura di tali elementi al di fuori
del contratto di fornitura di base del reattore non e' una prassi
diffusa. Pertanto, anche se la fornitura separata di questi elementi
unici, appositamente progettati e preparati, critici, di notevoli
dimensioni e costosi non dovrebbe essere necessariamente esclusa dal
campo di interesse, tale tipo di fornitura e' ritenuto improbabile.
1.3 Macchine per il carico e lo scarico del combustibile del reattore
Attrezzature per la manipolazione appositamente progettate o
preparate per introdurre o estrarre il combustibile da un reattore
nucleare di cui al precedente paragrafo 1.1, in grado di funzionare
con reattore in esercizio o che impiegano dispositivi di
posizionamento e allineamento tecnicamente sofisticati per consentire
lo svolgimento di operazioni complesse di caricamento a vuoto, ad
esempio quelle in cui non e' normalmente possibile avere una
visibilita' o un accesso diretti al combustibile.
1.4 Barre di controllo del reattore
Barre appositamente progettate o preparate per regolare la
reattivita' in un reattore nucleare di cui al precedente paragrafo
1.1.
Nota esplicativa
Oltre alla parte assorbente i neutroni, questa voce comprende,
anche le rispettive strutture di supporto o di sospensione, qualora
vengano fornite separatamente.
1.5 Tubi del reattore resistenti alla pressione
Tubi appositamente progettati o preparati per contenere gli
elementi di combustibile e il refrigerante primario in un reattore di
cui al precedente paragrafo 1.1, in grado di sopportare una pressione
di esercizio superiore a 5,1 MPa.
1.6 Tubi di zirconio
Zirconio metallico e leghe sotto forma di tubi o assiemi di tubi,
in quantita' superiori a 500 kg in un periodo di 12 mesi,
appositamente progettati o preparati per l'utilizzo in un reattore di
cui al precedente paragrafo 1.1 e nei quali il rapporto in peso
afnio/zirconio e' inferiore a 1/500.
1.7 Pompe per la circolazione del refrigerante primario
Pompe appositamente progettate o preparate per la circolazione del
refrigerante primario nei reattori nucleari di cui al precedente
paragrafo 1.1.
Nota esplicativa
Tra le "pompe appositamente progettate o preparate" possono
figurare elaborati sistemi ermetici o pluriermetici che impediscano
la fuoriuscita del refrigerante primario, pompe sommerse e pompe
munite di sistemi a massa inerziale. La definizione comprende le
pompe conformi alla norma NC-1 o a norme equivalenti.
2. MATERIALI NON NUCLEARI PER REATTORI
2.1 Deuterio e acqua pesante
Deuterio, acqua pesante (ossido di deuterio) e ogni altro composto
del deuterio nel quale il rapporto deuterio-parti di idrogeno e'
superiore e 1:5 000 da utilizzate in un reattore nucleare di cui al
precedente paragrafo 1.1, in quantita' superiori a 200 kg di atomi di
deuterio per ciascun paese destinatario in un periodo di 12 mesi.
2.2 Grafite di purezza nucleare
Grafite da utilizzare in un reattore nucleare di cui al precedente
paragrafo 1.1 con un livello di purezza superiore a cinque parti per
milione di boro equivalente e una densita' superiore a 1,50 g/cm3, in
quantita' superiore a 3 x 10(4) kg (30 tonnellate metriche) per
ciascun paese destinatario in un periodo di dodici mesi.
Nota
Ai fini della comunicazione delle informazioni, il governo
stabilisce se le esportazioni di grafite conforme alle suddette
specifiche siano o meno destinate all'uso nei reattori nucleari.
3 IMPIANTI PER IL RITRATTAMENTO DI ELEMENTI DI COMBUSTIBILE
IRRAGGIATO E LORO ATTREZZATURE APPOSITAMENTE PROGETTATE O PREPARATE
Nota introduttiva
Il ritrattamento di combustibile nucleare irraggiato separa il
plutonio e l'uranio dai prodotti di fissione altamente radioattivi e
da altri elementi transuranici. Tale separazione viene ottenuta con
varie tecniche. Tuttavia, nel corso degli anni il processo Purex e'
diventato quello piu' comunemente usato e accettato. Tale processo
comporta la dissoluzione del combustibile nucleare irraggiato in
acido nitrico, seguito dalla separazione dell'uranio, del plutonio e
degli altri prodotti di fissione tramite estrazione con solventi,
utilizzando una miscela di tributilfosfato in un diluente organico.
Gli impianti Purex presentano funzioni di processo analoghe tra
loro, tra le quali: il taglio degli elementi di combustibile
irraggiato, la dissoluzione del combustibile, l'estrazione con
solventi e lo stoccaggio dei liquidi derivanti dal processo. Possono
esserci anche attrezzature per la denitrazione termica del nitrato di
uranio, la conversione del nitrato di plutonio in ossido o metallo e
il trattamento delle scorie liquide contenenti i prodotti di fissione
per trasformarle in una forma adatta allo stoccaggio a lungo termine
o allo smaltimento. Negli impianti Purex possono invece variare, per
motivi diversi, il tipo o la configurazione specifici dei componenti
che svolgono tali funzioni, tra i quali il tipo e la quantita' di
combustibile nucleare irraggiato da sottoporre a ritrattamento e il
tipo di smaltimento previsto per i materiali recuperati, oppure i
principi di sicurezza e manutenzione applicati nella progettazione
dell'impianto.
Un "impianto per il ritrattamento di elementi di combustibile
irraggiato" comprende attrezzature e componenti che entrano
normalmente in contatto diretto con e direttamente controllano il
combustibile irraggiato e le principali correnti di materiale
nucleare e prodotti di fissione.
I processi in questione, compresi i sistemi completi per la
conversione del plutonio e la produzione di plutonio metallico,
possono essere individuati attraverso le misure adottate per evitare
la criticita' (ad esempio, per geometria), l'esposizione alle
radiazioni (ad esempio tramite schermature) e il rischio di
tossicita' (ad esempio tramite contenimento).
Tra gli elementi delle attrezzature che si ritengono compresi
nell'espressione "e loro attrezzature appositamente progettare o
preparate, per il ritrattamento degli elementi di combustibile
irraggiato figurano quelli indicati di seguito.
3.1. Macchine di taglio di elementi di combustibile irraggiato
Nota introduttiva
Queste attrezzature tagliano il rivestimento del combustibile per
esporre il materiale nucleare irraggiato alla dissoluzione. Tra gli
apparecchi piu' usati figurano macchine di taglio per metalli
appositamente progettate, ma si puo' ricorrere anche a dispositivi
tecnologicamente avanzati come i laser.
Attrezzature telecomandate appositamente progettate o preparate
per l'impiego in un impianto di ritrattamento di cui sopra e
destinate a tagliare, sminuzzare o tranciare assiemi, fasci o barre
di combustibile nucleare irraggiato.
3.2. Dissolutori
Nota introduttiva
I dissolutori normalmente ricevono il combustibile esaurito gia'
tagliato. In questi recipienti progettati a geometria sottocritica,
il materiale nucleare irraggiato viene quindi dissolto nell'acido
nitrico e i rimanenti spezzoni di guaina vengono eliminati dalla
corrente di processo.
Recipienti a geometria sottocritica di sicurezza anticriticita'
(ad esempio contenitori di piccolo diametro, anulari o a piastra)
appositamente progettati o preparati per l'impiego in un impianto di
ritrattamento di cui sopra, destinati alla dissoluzione del
combustibile nucleare irraggiato, in grado di sopportare liquidi
caldi altamente corrosivi e con possibilita' di essere caricati e
revisionati a distanza.
3.3. Estrattori con solventi e attrezzature di estrazione con
solventi
Nota introduttiva
Gli estrattori con solventi ricevono sia la soluzione di
combustibile irraggiato dai dissolutori che la soluzione organica
impiegata per la separazione dell'uranio, del plutonio e dei prodotti
della fissione. Le attrezzature di estrazione con solventi sono
normalmente progettate per rispondere a rigidi parametri di
esercizio, quali lunghi tempi di vita utile senza alcun requisito di
manutenzione o semplicita' di sostituzione, esercizio e regolazione,
oltre che flessibilita' di fronte a condizioni di processo variabili.
Estrattori con solventi appositamente progettati o preparati quali
torri a riempimento o colonne a lusso pulsato, estrattori a
mescolatori-decantatori o contattori centrifughi da utilizzare in un
impianto di ritrattamento del combustibile irraggiato. Gli estrattori
con solventi devono essere resistenti all'effetto Corrosivo
dell'acido nitrico. Di solito gli estrattori sono fabbricati con
acciai inossidabili a basso tenore di carbonio, titanio, zirconio o
altri materiali di elevata qualita', nel rispetto di standards
industriali molto elevati (comprese norme speciali per la saldatura e
l'ispezione e tecniche di garanzia e controllo della qualita).
3.4. Recipienti di contenimento o stoccaggio
Nota introduttiva
Dalla fase di estrazione con solventi si ottengono tre principali
correnti di processo in fase liquida. I serbatoi di raccolta o
stoccaggio vengono utilizzati per l'ulteriore trattamento di tutte e
tre le correnti:
a) la soluzione di nitrato di uranio puro viene concentrata per
evaporazione e sottoposta alla denitrazione dove viene convertita
in ossido di uranio, che viene a sua volta riutilizzato nel ciclo
di combustibile;
b) la soluzione altamente radioattiva dei prodotti di fissione viene
di solito sottoposta a concentrazione per evaporazione e stuccata
come concentrato in fase liquida. Il concentrato puo'
successivamente essere sottoposto a evaporazione e trasformato in
una forma adeguata allo stoccaggio o allo smaltimento;
c) la soluzione pura di nitrato di plutonio viene sottoposta a
concentrazione e stoccata in attesa delle fasi successive. In
particolare, i recipienti di contenimento o di stoccaggio per le
soluzioni di plutonio sono progettati per evitare problemi di
criticita' derivanti da cambiamenti nella concentrazione e nella
forma di tale corrente di processo.
Serbatoi di raccolta o stoccaggio appositamente progettati o
preparati per l'utilizzo in un impianto di ritrattamento del
combustibile irraggiato. I serbatoi di raccolta o stoccaggio devono
essere resistenti all'azione corrosiva dell'acido nitrico. Di solito
tali recipienti sono fabbricati con materiali quali acciai
inossidabili a basso tenore di carbonio, titanio, zirconio o altri
materiali di elevata qualita'; essi possono essere progettati per
l'esercizio e la manutenzione a distanza e possono presentare le
seguenti caratteristiche per il controllo della criticita' nucleare:
1) pareti o strutture interne con un equivalente di boro pari ad
almeno 2%, o
2) diametro massimo di 175 mm per i recipienti cilindrici, o
3) larghezza massima di 75 mm per i recipienti anulari o a piastra.
3.5. Sistema di conversione del nitrato di plutonio in ossido di
plutonio
Nota introduttiva
Nella maggior parte degli impianti, questo processo finale
comporta la conversione della soluzione di nitrato di plutonio in
biossido di plutonio. Il processo e' costituito dalle seguenti fasi
principali:
stoccaggio e regolazione della carica di processo, precipitazione
e separazione solido/liquida, calcinazione, manipolazione del
prodotto, ventilazione, gestione delle scorie e controllo del
processo.
Sistemi completi appositamente progettati o preparati per la
conversione di nitrato di plutonio in ossido di plutonio realizzati,
in particolare, in modo da evitare criticita' ed effetti nocivi delle
radiazioni e ridurre al minimo i rischi di tossicita'.
3.6. Sistemi per la produzione di plutonio metallico dall'ossido di
plutonio
Nota introduttiva
Questo processo, che potrebbe essere connesso ad un impianto di
ritrattamento, comporta la fluorurazione del biossido di plutonio, di
solito con l'impiego di acido fluoridrico altamente corrosivo, per la
produzione di fluoruro di plutonio, che viene successivamente ridotto
con calcio metallico di elevata purezza per produrre plutonio
metallico e scorie di fluoruro di calcio. Il processo e' costituito
dalle seguenti fasi principali: fluorurazione (ad esempio mediante
attrezzature costruite con o rivestite di metallo prezioso),
riduzione a metallo (ad esempio mediante crogioli in ceramica),
recupero delle scorie, manipolazione del prodotto. ventilazione,
gestione dei rifiuti e controllo del processo.
Sistemi completi appositamente progettati o preparati per la
produzione di plutonio metallico, realizzati in particolare, in modo
da evitare criticita' ed effetti nocivi delle radiazioni e ridurre al
minimo i rischi di tossicita'.
4. IMPIANTI PER LA FABBRICAZIONE DI ELEMENTI DI COMBUSTIBILE
Un "impianto per la fabbricazione di elementi di combustibile"
comprende attrezzature che:
a) entrano normalmente in contatto diretto, e/o processano
direttamente, o controllano, il flusso produttivo di materiali
nucleari;
b) sigillano il materiale nucleare all'interno del rivestimento.
5. IMPIANTI PER LA SEPARAZIONE DI ISOTOPI DI URANIO E ATTREZZATURE,
DIVERSE DA STRUMENTAZIONE PER ANALISI, APPOSITAMENTE PROGETTATE E
PREPARATE
Tra gli elementi che sono da considerare compresi nell'espressione
"attrezzature diverse da strumentazione per analisi" appositamente
progettate o preparate per la separazione di isotopi di uranio
figurano i seguenti.
5.1. Centrifughe a gas e assiemi e componenti appositamente
progettati o preparati per l'impiego in centrifughe a gas
Nota introduttiva
Una centrifuga a gas e' normalmente composta di uno o piu'
cilindri a parete sottile di diametro compreso tra 75 e 400 mm
contenuti in un ambiente sottovuoto e fatti ruotare ad un'elevata
velocita' periferica - minimo 300 m/s circa - mantenendo verticale
l'asse centrale. Per raggiungere tale velocita' elevata i materiali
di costruzione dei componenti rotanti devono avere un elevato
rapporto resistenza/densita' e gli assiemi rotori, con i relativi
componenti, devono essere fabbricati con tolleranze minime per
ridurre al massimo l'eventuale squilibrio. A differenza di altri tipi
di centrifughe le centrifughe a gas per l'arricchimento dell'uranio
presentano, all'interno della camera del rotore, uno o piu' diaframmi
rotanti a disco e una serie di tubi fissi per l'alimentazione e
l'estrazione dell'UF6 in forma gassosa, con almeno tre canali
separati, due dei quali collegati a deflettori che vanno dall'asse
del rotore alla periferia della camera del rotore. L'ambiente sotto
vuoto contiene anche una serie di elementi critici non rotanti e che,
pur essendo progettati appositamente allo scopo, non sono di
difficile fabbricazione ne' richiedono materiali particolari. Un
sistema di centrifuga necessita tuttavia di numerosi componenti di
questo tipo e pertanto la quantita' puo' fornire un'importante
indicazione sull'utilizzo finale.
5.1.1. Componenti rotanti
a) Assiemi rotori completi
Cilindri a parete sottile, o una serie di cilindri a parete
sottile collegati tra loro, costruiti con uno o piu' materiali ad
alto rapporto resistenza/densita' descritti nella nota esplicativa
del presente paragrafo. Se collegati tra loro, i cilindri sono uniti
mediante anelli o soffietti flessibili descritti al successivo punto
5.1.1, lettera c). Il rotore, nella forma finale, e' munito di uno o
piu' diaframmi e coperchi descritti al seguente punto 5.1.1, lettere
d) ed e): l'insieme puo' comunque essere fornito anche solo
parzialmente montato.
b) Tubi rotori
Cilindri a parete sottile appositamente progettati o preparati,
con spessore massimo di 12 mm, diametro compreso tra 75 e 400 mm e
costruiti con uno o piu' dei materiali ad alto rapporto
resistenza/densita' descritti nella nota esplicativa del presente
paragrafo.
c) Anelli o soffietti
Componenti appositamente progettati o preparati per rinforzare
localmente il tubo del rotore o per collegarne un certo numero tra
loro. I soffietti sono cilindretti a spirale con parere di spessore
massimo di 3 mm, diametro compreso tra 75 e 400 mm e costruiti con
uno o piu' dei materiali ad alto rapporto resistenza/densita'
descritti nella nota esplicativa del presente paragrafo.
d) Diaframmi
Componenti discoidali di diametro compreso tra 75 e 400 mm,
appositamente progettati o preparati per essere installati
all'interno del tubo rotore della centrifuga per isolare la camera di
prelievo dalla camera di separazione principale e, in alcuni casi,
per favorire la circolazione dell'UF6 (gas) all'interno della camera
di separazione principale del tubo rotore e costruiti con uno o piu'
dei materiali ad alto rapporto resistenza/densita' descritti nella
nota esplicativa del presente paragrafo.
e) Coperchi superiori e inferiori
Componenti discoidali di diametro compreso tra 75 e 400 mm,
appositamente progettati o preparati per essere installati alle
estremita' del rubo rotore per contenere l'UF6 all'interno del rubo
rotore stesso e, in alcuni casi, per sostenere, mantenere o contenere
quale parte integrante un elemento del cuscinetto superiore
(coperchio superiore) o per contenere gli elementi rotanti del motore
e il cuscinetto inferiore (coperchio inferiore), e costruiti con uno
o piu' dei materiali ad alto rapporto resistenza/densita' descritti
nella nota esplicativa del presente paragrafo.
Nota esplicativa
I materiali usati per i componenti rotanti della centrifuga sono i
seguenti:
a) acciaio Maraging avente carico di rottura uguale o superiore a
2,05 x 10 (elevato al nono) N/mq;
b) leghe di alluminio con carico di rottura uguale o superiore a 0,46
x 10(elevato al nono) N/mq;
c) materiali filamentosi adatti all'impiego in strutture composite e
con moduli specifici uguali o superiori a 12,3 x 10(elevato al
sesto) m, con carico di rottura specifico uguale o superiore a 0,3
x 10(elevato al sesto) m. (Per "modulo specifico" s'intende il
modulo Young in N/mq diviso per il peso specifico espresso in
N/mc; per "carico di rottura specifico" s'intende il carico di
rottura espresso in N/mq diviso per il peso specifico espresso in
N/mc).
5.1.2. Componenti statici
a) Cuscinetti a sospensione magnetica
Assiemi di cuscinetti appositamente progettati o preparati,
costituiti da un magnete anulare sospeso in un alloggiamento
contenente un mezzo di smorzamento. L'alloggiamento e' costruito con
materiali resistenti all'UF6 (cfr. la nota esplicativa al paragrafo
5.2). Accoppiamento magnetico con una espansione polare o con un
secondo magnete sistemato nel coperchio superiore descritto al punto
5.1.1, lettera e). Il magnete puo' essere anulare e il rapporto tra
diametro esterno e diametro interno deve essere uguale o inferiore a
1,6:1. Il magnete puo' avere una permeabilita' iniziale minima di
0,15 H/m (120 000 in unita' CGS), o una induzione residua minima pari
al 98,5 % o un prodotto energetico superiore a 80 KJ/mc) (10 (elevato
al settimo) gauss-oersted). Oltre alle normali proprieta' dei
materiali la deviazione dell'asse magnetico rispetto all'asse
geometrico deve essere estremamente limitata (inferiore a 0,1 mm) e
si raccomanda particolarmente l'omogeneita' del materiale del
magnete.
b) Cuscinetti/smorzatori
Cuscinetti appositamente progettati o preparati comprendenti un
assieme con coperchio a perno rotante montato su smorzatore. Il perno
e temprato e una semisfera ad una estremita' ed e inferiore descritto
al punto 5.1.1, lettera e), all'altra estremita'.
L'albero puo' anche essere munito di cuscinetto idrodinamico. Il
coperchio e una superficie. Spesso questi componenti vengono forniti
separatamente dallo smorzatore.
c) Pompe molecolari
Cilindri appositamente progettati o preparati con scanalature
elicoidali interne ottenute per estrusione o per lavorazione e fori
interni ottenuti per lavorazione. Dimensioni standard: diametro
interno da 75 a 400 mm, spessore minimo della parete 10 mm, con
lunghezza uguale o superiore al diametro. Di solito le scanalature
hanno sezione rettangolare e una profondita' minima di 2 mm.
d) Statori
Statori di forma anulare appositamente progettati o preparati per
motori polifase a corrente alternata e ad alta velocita', del tipo ad
isteresi (o riluttanza) per funzionamento sincrono sottovuoto nella
gamma di frequenze tra 600 e 2 000 Hz e potenze comprese tra 50 e 1
000 VA. Gli statuti sono costituiti da avvolgimenti polifase su un
nucleo in ferro laminato a bassa perdita, formato da strati sottili
di spessore generalmente uguale o inferiore a 2,0 mm.
e) Contenitori/alloggiamenti di centrifuga
Componenti appositamente progettati o preparati per contenere
l'assieme tubo rotore di una centrifuga a gas. Il contenitore e'
inferiore a 30 mm e con i terminali lavorati di precisione per
accogliere i cuscinetti e muniti di una o piu' flange per il
montaggio. I terminali lavorati sono paralleli tra loro e
perpendicolari all'asse longitudinale del cilindro con una tolleranza
massima di 0,05 gradi. Il contenitore puo' anche essere una struttura
a nido d'ape per accogliere vari tubi rotori. Gli alloggiamenti sono
costruiti o protetti con materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6.
f) Prese di estrazione
Tubi appositamente progettati o preparati, con diametro interno
uguale o inferiore a 12 mm, per l'estrazione del gas UF6 dall'interno
del tubo rotore per azione di un tubo Pitot (ovvero, con un'apertura
verso il flusso tangenziale del gas all'interno del tubo rotore, ad
esempio piegando l'estremita' di un tubo radiale), che possono essere
fissati al sistema centrale di estrazione dei gas. I tubi sono
costruiti o protetti con materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6.
5.2. Sistemi ausiliari, attrezzature e componenti appositamente
progettati o preparati per impianti di arricchimento con centrifughe
a gas
Nota introduttiva
I sistemi ausiliari, attrezzature e componenti per impianti di
arricchimento con centrifughe a gas sono i sistemi di un impianto che
servono ad alimentare l'UF6 alle centrifughe, a collegare le singole
centrifughe tra loro a cascata (stati) per consentire un
arricchimento sempre maggiore ed estrarre l'UF6 (prodotto e code)
dalle centrifughe, oltre alle attrezzature necessarie ad azionare le
centrifughe o a controllare l'impianto.
In genere l'UF6 passa dalla forma solida a vapore in autoclavi
riscaldate e viene distribuito sotto forma gassosa alle centrifughe
attraverso sistemi di tubi collettori in cascata. I flussi gassosi di
UF6 (prodotto e code) provenienti dalle centrifughe vengono fatti
defluite anche attraverso sistemi di tubi collettori in cascata verso
trappole fredde (con temperature di esercizio pari a circa 203 o 70
gradi C), deve vengono condensati prima di essere ulteriormente
trasferiti in contenitori adatti al trasporto o allo stoccaggio.
Poiche' migliaia di centrifughe disposte in cascata, i tubi
collettori in cascata raggiungono lunghezze di svariati chilometri e
presentano migliaia di saldature con una notevole ripetizione del la
out. Le attrezzature, i componenti e le tubazioni sono costruiti nel
rispetto di norme di livello molto elevato in materia di sottovuoto e
pulizia.
5.2.1. Sistemi di alimentazione e sistemi di prelievo del "prodotto"
e delle "code"
Sistemi di lavorazione appositamente progettati e preparati,
comprendenti:
- autoclavi (o stazioni) di alimentazione usate per prelevare l'UF6
alle centrifughe in cascata ad una pressione massima di 100 kPa e
una velocita' uguale o superiore a 1 kg/h;
- desublimatori (trappole fredde) utilizzati per eliminare l'UF6
dalle cascate ad una pressione massima di 3 kPa. I desublimatori
possono raggiungere una temperatura di raffreddamento di 203 K (-
70 gradi C) e una temperatura di riscaldamento di 343 K (70 gradi
C);
- stazioni del "prodotto" e delle "code" usate per trasferire l'UF6
nei contenitori.
L'impianto, le attrezzature e le tubazioni sono interamente
costruiti o rivestiti con materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6 (cfr. la flora esplicativa di questo paragrafo) e sono
costruiti nel rispetto di norme di livello molto elevato in materia
di sottovuoto e pulizia.
5.2.2. Sistemi di tubi collettori
Sistemi di tubazioni e sistemi collettori appositamente progettati
e preparati per la manipolazione dell'UF6, all'interno delle
centrifughe in cascata. La rete di tubazioni e', in genere, un
sistema collettore "triplice", nel quale ogni centrifuga e' collegata
a ciascun collettore: in questo senso e' presente una notevole
ripetizione nella forma. I sistemi sono interamente costruiti con
materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6 (cfr. la nota
esplicativa di questo paragrafo) e sono costruiti nel rispetto di
norme di livello molto elevato in materia di sottovuoto e pulizia.
5.2.3. Spettometri di massa/sorgenti di ioni per l'UF6
Spettometri di massa magnetici o quadripolari appositamente
progettati e preparati per il prelievo "in linea" di campioni di
carica - prodotto o code - dai flussi gassosi di UF6 ed aventi tutte
le caratteristiche seguenti:
1) capacita' di risoluzione unitaria per unita' di massa atomica
superiore a 320;
2) sorgenti di ioni costruite o rivestite con nichelcromo, monel o
placcate al nichel;
3) sorgenti di ioni a bombardamento elettronico;
4) sistema collettore per l'analisi isotopica.
5.2.4. Variatori di frequenza
Variatori di frequenza (convertitori o invertitori) appositamente
progettati e preparati per gli statori di cui al paragrafo 5.1.2,
lettera d), o parti, componenti e sottoinsiemi di tali variatori di
frequenza aventi tutte le caratteristiche seguenti:
1) uscita polifase da 600 a 2 000 Hz;
2) elevata stabilita' (con controllo di frequenza migliore rispetto
allo 0,1 %);
3) bassa distorsione armonica (inferiore al 2 %);
4) rendimento superiore all'80 %.
Nota esplicativa
Gli elementi citati in precedenza entrano direttamente in contatto
con il gas UF6 o controllano direttamente le centrifughe e il
passaggio del gas da una centrifuga all'altra e da una cascata
all'altra.
Tra i materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6 figurano
l'acciaio inossidabile, l'alluminio, le leghe di alluminio, il nichel
o le leghe contenenti una percentuale minima di nichel pari al 60%.
5.3. Insiemi e componenti appositamente progettati e preparati per
l'impiego nel processo di arricchimento per diffusione gassosa
Nota introduttiva
Il metodo di separazione degli isotopi di uranio per diffusione
gassosa comporta un assieme tecnologico principale costituito da una
particolare membrana porosa di diffusione gassosa, da uno scambiatore
di calore per raffreddare il gas (che si riscalda con il processo di
compressione), valvole a tenuta e di controllo e tubazioni. Nella
misura in cui la tecnologia della diffusione gassosa impiega
l'esafluoruro di uranio (UF6), le superfici di tutte le attrezzature,
tubazioni e strumenti che vengono a contatto con il gas devono essere
costituite da materiali che rimangano stabili a contatto con l'UF6.
Un impianto di diffusione gassosa prevede una serie di assiemi di
questo tipo e pertanto le quantita' possono rappresentare
un'indicazione importante dell'uso finale.
5.3.1. Barriere di diffusione gassosa
a) Sottili filtri porosi appositamente progettati e preparati con
materiali metallici, polimerici o ceramici resistenti all'azione
corrosiva dell'UF6, con una dimensione dei pori compresa tra 100 e
1000 A (angstrom), uno spessore massimo di 5 mm e, nel caso siano
di forma tubolare, un diametro uguale o inferiore a 25 mm;
b) composti o polveri appositamente preparati per la fabbricazione
dei filtri in questione. I composti e le polveri, appositamente
preparati per la realizzazione di barriere di diffusione gassosa,
comprendono il nichel o leghe contenenti una percentuale minima di
nichel pari al 60 %, l'ossido di alluminio o polimeri di idrocarburi
interamente fluorurati con un grado minimo di purezza pari al 99,9%,
una dimensione delle particelle inferiore a 10 micron e un'elevata
omogeneita' nella dimensione delle particelle.
5.3.2. Alloggiamenti dei diffusori
Recipienti cilindrici appositamente progettati e preparati per
contenere la barriera di diffusione gassosa, sigillati ermeticamente,
con diametro superiore a 300 mm e lunghezza superiore a 900 mm,
oppure recipienti a sezione rettangolare di dimensioni comparabili
con un collegamento in entrata e due collegamenti in uscita, tutti di
diametro superiore a 50 mm, costruiti o rivestiti con materiali
resistenti all'azione corrosiva dell'UF6 e progettati per
un'installazione di tipo orizzontale o verticale.
5.3.3. Compressori e soffianti per gas
Compressori o soffianti per gas appositamente progettati e
preparati, di tipo assiale, centrifuga o volumetrico, con capacita'
di aspirazione volumetrica uguale o superiore a 1 mc/min di UF6 e
pressione di mandata sino a varie centinaia di kPa, per un
funzionamento a lungo termine in un ambiente contenente UF6 con o
senza un motore elettrico di potenza adeguata, e insiemi separati di
tali compressori e soffianti per gas. I compressori e le soffianti
hanno un rapporto di compressione compreso tra 2:1 e 6:1 e sono
costituiti o rivestiti di materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6.
5.3.4. Dispositivi di tenuta dell'asse rotante
Dispositivi di tenuta al vuoto appositamente progettati e
preparati, dotati di collegamenti a tenuta di alimentazione e
scarico, per la tenuta dell'asse rotante che collega il rotore del
compressore o del ventilatore per gas al motore principale per
garantire una tenuta adeguata contro le infiltrazioni di aria
all'interno della camera interna del compressore o del ventilatore,
contenente UF6. I dispositivi di tenuta sono in genere progettati per
limitare infiltrazioni di gas tampone ad una velocita' inferiore a
1000 cmc/min.
5.3.5. Scambiatori di calore per il raffreddamento dell'UF6
Scambiatori di calore appositamente progettati e preparati,
costruiti o rivestiti di materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6 (escluso l'acciaio inossidabile), con rame o con qualsiasi
combinazione di tali metalli ad una velocita' di variazione della
perdita di pressione inferiore a 10 Pa/h con differenza di pressione
di 100 kPa.
5.4. Sistemi, attrezzature e componenti ausiliari appositamente
progetti e preparati per l'impiego nel processo di arricchimento per
diffusione gassosa
Nota introduttiva
I sistemi, le attrezzature e i componenti ausiliari per impianti
di arricchimento a diffusione gassosa sono i sistemi di un impianto
che servono ad alimentare l'UF6 all'assieme di diffusione gassosa, a
collegare i singoli insieme tra loro a cascata (stadi) per consentire
un arricchimento sempre maggiore ed estrarre l'UF6 ("prodotto" e
"code") dalle cascate di diffusione. Vista l'elevata inerzia delle
cascate di diffusione, l'eventuale interruzione del funzionamento e
soprattutto il suo arresto comporta gravi conseguenze. Per questo
motivo in un impianto di diffusione gassosa e' fondamentale
mantenere, in maniera rigida e costante, il vuoto in tutti i sistemi
tecnologici, la protezione automatica contro gli incidenti e una
precisa regolazione automatizzata del flusso gassoso. In questo senso
si rende necessario dotare l'impianto di numerosi sistemi speciali di
misurazione, regolazione e controllo.
In genere l'UF6 evapora da cilindri collocati all'interno di
autoclavi e viene distribuito sotto forma gassosa al punto di
ingresso attraverso sistemi di tubi collettori in cascata. I flussi
gassosi di UF6 ("prodotto" e "code") provenienti dai punti di uscita
vengono fatti defluire attraverso sistemi di tubi collettori in
cascata verso trappole fredde o stazioni di compressione, dove l'UF6
in forma gassosa viene liquefatto prima di essere trasferito in
contenitori adatti al trasporto o allo stoccaggio. Poiche' l'impianto
di arricchimento a diffusione gassosa e' costituito da numerosi
insiemi di diffusione gassosa disposti in cascata, i tubi collettori
in cascata raggiungono lunghezze di svariati chilometri e presentano
migliaia di saldature con una notevole ripetizione del layout. Le
attrezzature, i componenti e le tubazioni sono costruiti nel rispetto
di norme di livello molto elevato in materia di vuoto e pulizia.
5.4.1. Sistemi di alimentazione e sistemi di prelievo del "prodotto"
e delle "code"
Sistemi di lavorazione appositamente progettati e preparati, in
grado di operare ad una pressione massima di 300 kPa e comprendenti:
- autoclavi (o sistemi) di alimentazione usate per trasferire l'UF6
alle cascate di diffusione gassosa;
- desublimatori (trappole fredde) utilizzati per eliminare l'UF6
dalle cascate di diffusione;
- stazioni di liquefazione dove l'UF6 in forma gassosa proveniente
dalla cascata viene sottoposto a compressione e raffreddato fino a
trasformarsi in UF6 in forma liquida;
- stazioni del "prodotto" e delle "code" usate per trasferire l'UF6
nei contenitori.
5.4.2. Sistemi di tubi collettori
Sistemi di tubazioni e sistemi collettori appositamente progettati
e preparati per la manipolazione dell'UF6 all'interno delle cascate
di diffusione gassosa. La rete di tubazioni e', in genere, un sistema
collettore "duplice", nel quale ogni cella e' collegata a ciascun
collettore.
5.4.3. Sistemi sottovuoto
a) Collettori di grandi dimensioni per vuoto, tubi di distribuzione e
pompe per vuoto appositamente progettati e preparati, con una
capacita' di aspirazione uguale o superiore a 5 mc/min.
b) Pompe per vuoto appositamente progettare per funzionare in
atmosfere contenenti UF6, costituite o rivestite di alluminio,
nichel o leghe contenenti una percentuale minima di nichel
superiore al 60 %. Le pompe possono essere rotative (a capsulismo)
o volumetriche, possono agire per trasporto meccanico o essere
dotate di dispositivi di tenuta al fluorocarbonio e possono
richiedere particolari fluidi.
5.4.4. Speciali valvole di intercettazione e di controllo
Valvole a soffietto, di intercettazione e di controllo, manuali o
automatiche, costruite con materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6 e aventi un diametro compreso tra 40 e 1 500 mm,
appositamente progettate o preparate per l'installazione nei sistemi
principali e ausiliari degli impianti di arricchimento per diffusione
gassosa.
5.4.5. Spettrometri di massa/sorgenti di ioni per UF6
Spettrometri di massa magnetici o quadripolari appositamente
progettati e preparati per il prelievo "in linea" di campioni di
carica - prodotto o code - dai flussi gassosi di UF6 ed aventi tutte
le caratteristiche seguenti:
1) capacita' di risoluzione unitaria per unita' di massa atomica
superiore a 320;
2) sorgenti di ioni costruite o rivestite di nichelcromo, monel o
placcate al nichel;
3) sorgenti di ioni a bombardamento elettronico;
4) sistema collettore per l'analisi isotopica.
Nota esplicativa
Gli elementi citati in precedenza entrano direttamente in contatto
con il gas UF6 o controllano direttamente il flusso all'interno della
cascata. Tutte le superfici a contatto con il gas impiegato devono
essere interamente costituite o rivestite con materiali resistenti
all'azione corrosiva dell'UF6. Ai fini dei paragrafi relativi agli
elementi utilizzati nella diffusione gassosa, tra i materiali
resistenti all'UF6 figurano l'acciaio inossidabile, l'alluminio, le
leghe di alluminio, l'ossido di alluminio, il nichel o le leghe
contenenti una percentuale minima di nichel pari al 60 %, oltre che i
polimeri di idrocarburi fluorurati resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6.
5.5. Sistemi, attrezzature e componenti appositamente progettati e
preparati per l'impiego negli impianti di arricchimento aerodinamici
Nota introduttiva
Nei processi di arricchimento aerodinamici una miscela di UF6 in
forma gassosa e di gas leggeri (idrogeno o elio) viene sottoposta a
compressione e trasferita in elementi di separazione dove avviene il
processo di separazione isotopica attraverso la generazione di
elevate forze centrifughe in un ambiente a parete curva. Attualmente
sono stati sviluppati due processi di questo tipo: la separazione con
ugelli e la separazione con tubi vortex (vortex). In entrambi i
processi i componenti principali della fase di separazione
comprendono recipienti cilindrici contenenti gli elementi specifici
deputati alla separazione (ugelli o tubi vortex), i compressori per
gas e gli scambiatori di calore che eliminano il calore prodotto
durante la compressione. Un impianto aerodinamico prevede una serie
di stadi di questo tipi e in tal senso le quantita' possono fornire
un'indicazione importante dell'utilizzo finale. Poiche' nei processi
aerodinamici si utilizza l'UF6 tutte le superfici delle attrezzature,
delle tubazioni e degli strumenti che entrano in contatto con il gas
devono essere costruite con materiali che rimangano stabili in caso
di contatto con l'UF6.
Nota esplicativa
Gli elementi citati in questo paragrafo entrano direttamente in
contatto con il gas UF6 o controllano direttamente il flusso
all'interno della cascata. Tutte le superfici a contatto con il gas
impiegato devono essere interamente costituite o rivestite di
materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6. Ai fini del
paragrafo relativo agli elementi utilizzati nel processo aerodinamico
di arricchimento, tra i materiali resistenti all'UF6 figurano il
rame, l'acciaio inossidabile, l'alluminio, le leghe di alluminio, il
nichel o le leghe contenenti una percentuale minima di nichel pari al
60 %, oltre che i polimeri di idrocarburi interamente fluorurati
resistenti all'UF6.
5.5.1. Ugelli di separazione
Ugelli di separazione e relativi assiemi appositamente progettati
o preparati. Gli ugelli di separazione sono costituiti da condotti
curvi fessurati con un raggio di curvatura inferiore a 1 mm,
resistenti all'azione corrosiva dell'UF6 e dotati, all'interno, di un
separatore a lama per suddividere il flusso di gas in due correnti.
5.5.2. Tubi vortex
Tubi vortex e relativi assiemi appositamente progettati o
preparati. I tubi sono cilindrici o conici, costruiti o rivestiti di
materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6, con un diametro
compreso tra 0,5 e 4 cm, un rapporto massimo lunghezza/diametro pari
a 20:1 e con una o piu' prese tangenziali. I tubi possono essere
muniti di appendici del tipo a ugello ad una estremita' o ad
entrambe.
Nota esplicativa
Il gas di alimentazione penetra nel tubo vorticoso tangenzialmente
da un'estremita' o attraverso diffusori a vortice o in numerose
posizioni tangenziali situate sul perimetro del tubo.
5.5.3. Compressori e soffianti per gas
Compressori o soffianti per gas appositamente progettati e
preparati, di tipo assiale, centrifugo o volumetrico, costituiti o
rivestiti di materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6, con
capacita' di aspirazione volumetrica uguale o superiore a 2 mc/min di
miscela di UF6 e di veicolo gassoso (idrogeno o elio).
Nota esplicativa
In genere i compressori e le soffianti per gas presentano un
rapporto di compressione compreso tra 1,2:1 e 6:1.
5.5.4. Dispositivi di tenuta dell'asse rotante
Dispositivi di tenuta appositamente progettati e preparati, dotati
di collegamenti di alimentazione e scarico, per la tenuta dell'asse
rotante che collega il rotore del compressore o del ventilatore per
gas al motore principale per garantire una tenuta adeguata contro la
fuoriuscita di gas o le infiltrazioni di aria o di gas di tenuta
all'interno della camera interna del compressore o del ventilatore,
contenente la miscela di UF6/veicolo gassoso.
5.5.5. Scambiatori di calore per il raffreddamento del gas
Scambiatori di calore appositamente progettati e preparati,
costruiti o rivestiti di materiali resistenti all'azione corrosiva
dell'UF6.
5.5.6. Alloggiamenti degli elementi di separazione
Alloggiamenti per elementi di separazione costruiti o rivestiti di
materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6, appositamente
progettati e preparati per contenere i tubi vortex o gli ugelli di
separazione.
Nota esplicativa
Gli alloggiamenti possono essere recipienti cilindrici con
diametro superiore a 300 mm e lunghezza superiore a 900 mm, oppure
recipienti di forma rettangolare di dimensioni comparabili e
progettati per un'installazione di tipo orizzontale o verticale.
5.5.7. Sistemi di alimentazione e sistemi di prelievo del "prodotto"
e delle "code"
Sistemi di lavorazione o attrezzature per impianti di
arricchimento, costruiti o rivestiti di materiali resistenti
all'azione corrosiva dell'UF6, appositamente progettati e preparati,
comprendenti:
a) autoclavi, forni o sistemi di alimentazione usati per trasferire
l'UF6 alla fase di arricchimento;
b) desublimatori (trappole fredde) utilizzati per eliminare l'UF6 dal
processo di arricchimento per il successivo trasferimento dopo
riscaldamento;
c) stazioni di solidificazione o liquefazione utilizzate per
eliminare l'UF6 dal processo di arricchimento dopo averlo
sottoposto a compressione e convertito in forma liquida o solida;
d) stazioni del "prodotto" e delle "code" usate per trasferire l'UF6
nei contenitori.
5.5.8. Sistemi di tubi collettori
Sistemi di tubi collettori, costruiti o rivestiti con materiali
resistenti all'azione corrosiva dell'UF6 appositamente progettati e
preparati per a manipolazione dell'UF6 all'interno delle cascate
aerodinamiche. La rete di tubazioni e', in genere, un sistema
collettore "duplice", nel quale ogni stadio o gruppo di stadi e'
collegato a ciascun collettore.
5.5.9. Sistemi e pompe per vuoto
a) Sistemi per vuoto appositamente progettati e preparati per
funzionare in atmosfere contenenti UF6 con una capacita' di
aspirazione uguale o superiore a 5 mc/min, costituiti da
collettori a vuoto, tubi di distribuzione e pompe per vuoto.
b) Pompe per vuoto appositamente progettate o preparate per
funzionare in atmosfere contenenti UF6 costituite o rivestite di
materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6. Le pompe
possono essere dotate di dispositivi di tenuta al fluorocarbonio e
richiedere particolari fluidi.
5.5.10. Speciali valvole di intercettazione e di controllo
Valvole a soffietto, di intercettazione e di controllo, manuali o
automatiche, costruire o rivestite di materiali resistenti all'azione
corrosiva UF6 e aventi un diametro compreso tra 40 e 1500 mm,
appositamente progettate o preparate per l'installazione nei sistemi
principali e ausiliari degli impianti di arricchimento aerodinamici.
5.5.11. Spettrometri di massa/sorgenti di ioni per UF6
Spettrometri di massa magnetici o quadripolari appositamente
progettati e preparati per il prelievo "in linea" di campioni di
carica - "prodotto" o "code" - dai flussi gassosi di UF6 ed aventi
tutte le caratteristiche seguenti:
1. capacita' di risoluzione unitaria per massa superiore a 320;
2. sorgenti di ioni costruite o rivestite di nichelcromo, monel o
placcate al nichel;
3. sorgenti di ioni a bombardamento elettronico;
4. sistema collettore per l'analisi isotopica.
5.5.12. Sistemi di separazione UF6/veicolo gassoso
Sistemi appositamente progettati e preparati per separare l'UF6
dal veicolo gassoso (idrogeno o elio).
Nota esplicativa
I sistemi sono progettati per ridurre il contenuto di UF6 presente
nel veicolo gassoso a 1 ppm o meno e possono comprendere le seguenti
attrezzature:
a) scambiatori di calore criogenici o crioseparatori in grado di
raggiungere temperature di -120 gradi C o temperature inferiori;
b) unita' di refrigerazione criogeniche in grado di raggiungere
temperature di -120 gradi C o temperature inferiori;
c) ugelli di separazione o tubi vortex per separare l'UF6 dal
veicolo gassoso;
d) trappole fredde per l'UF6 in grado di raggiungere temperature
di -20 gradi C o temperature inferiori.
5.6. Sistemi, attrezzature e componenti appositamente progettati o
preparati per l'impiego in impianti di arricchimento a scambio
chimico o a scambio ionico
Nota introduttiva
La leggera differenza di massa tra gli isotopi di uranio provoca
esigue modifiche nell'equilibrio delle reazioni chimiche, che si
possono sfruttare per la separazione degli isotopi. In quest'ambito
sono stati sviluppati due processi principali: lo scambio chimico
liquido-liquido e lo scambio ionico solido-liquido.
Nel processo di scambio chimico liquido-liquido, le fasi di
liquidi immiscibili (acquosa e organica) sono messe in contatto in
controcorrente per creare l'effetto a cascata di migliaia di fasi di
separazioni. La fase acquosa e' rappresentata dal cloruro di uranio
in una soluzione di acido cloridrico; la fase organica e'
rappresentata da un estraente contenente cloruro di uranio in un
solvente organico. I contattori utilizzati nella cascata di
separazione possono essere colonne di scambio liquido-liquido (ad
esempio colonne pulsate con piatti forati) o contattori centrifughi.
Le reazioni chimiche (ossidazione e riduzione) devono avvenire ad
entrambe le estremita' della cascata di separazione per garantire il
necessario riflusso in ogni estremita'. Uno dei principali problemi
di progettazione e' dato dalla necessita' di evitare la
contaminazione dei flussi impiegati nel processo con determinati ioni
metallici: per questo motivo vengono impiegate colonne e tubazioni in
plastica o con rivestimento in plastica (ivi compresi polimeri di
fluorocarbonio) o con rivestimento in vetro.
Nel processo di scambio ionico solido-liquido l'arricchimento
avviene tramite adsorbimento/desorbimento di uranio su resine o
adsorbenti speciali di scambio ionico ad azione rapida. Una soluzione
di uranio in acido cloridrico e altri agenti chimici viene introdotta
in colonne di arricchimento cilindriche contenenti letti riempiti di
adsorbente. Per un processo continuo e' necessario un sistema di
riflusso che rilasci l'uranio contenuto nell'adsorbente nel flusso di
liquido, al fine di raccogliere il "prodotto" e le "code". A tal fine
si usano opportuni agenti chimici di ossido/riduzione che vengono
completamente rigenerati in circuiti esterni separati e che possono
essere parzialmente rigenerati all'interno delle stesse colonne di
separazione isotopica. La presenza di soluzioni concentrate di acido
cloridrico ad alta temperatura fa si' che le attrezzature debbano
essere costituite o rivestite di materiali speciali anticorrosione.
5.6.1. Colonne di scambio liquido-liquido (scambio chimico)
Colonne di scambio liquido-liquido in controcorrente con
alimentazione meccanica (ad esempio colonne pulsate con piatti
forati, estrattori a piatti con moto alternativo e colonne con
mescolatori interni a turbina), appositamente progettate o preparate
per l'arricchimento dell'uranio attraverso il processo di scambio
chimico. Per garantire la resistenza alla corrosione delle soluzioni
concentrate di acido cloridrico, le colonne e le relative parti
interne sono costruire o rivestite di opportuni materiali plastici
(quali i polimeri di fluorocarbonio) o di vetro. Il tempo di
permanenza delle colonne in uno stadio deve essere breve (al massimo
30 secondi).
5.6.2. Contattori centrifughi liquido-liquido (scambio chimico)
Contattori centrifughi liquido-liquido appositamente progettati o
preparati per l'arricchimento dell'uranio attraverso il processo di
scambio chimico. I contattori sfruttano la rotazione per disperdere i
flussi organici e acquosi e, successivamente, la forza centrifuga per
separare le fasi. Per garantire la resistenza alla corrosione delle
soluzioni concentrate di acido cloridrico, i contattori sono
costruiti o rivestiti di opportuni materiali plastici (quali i
polimeri di fluorocarbonio) o di vetro. Il tempo di permanenza dei
contattori centrifughi deve essere breve (al massimo 30 secondi).
5.6.3. Sistemi e attrezzature di riduzione dell'uranio (scambio
chimico)
a) Celle di riduzione per via elettrochimica appositamente progettate
o preparate per ridurre l'uranio da una valenza ad un'altra per
l'arricchimento dell'uranio attraverso il processo di scambio
chimico. I materiali delle celle che vengono a contatto con le
soluzioni impiegate nel processo devono essere resistenti
all'azione corrosiva delle soluzioni concentrate di acido
cloridrico.
Nota esplicativa
Lo scomparto catodico delle celle deve impedire la riossidazione
dell'uranio alla valenza superiore. Per mantenere l'uranio nello
scomparto catodico, la cella puo' essere munita di un diaframma
impervio costituito di particolare materiale di scambio cationico. Il
catodo ecostituito da un adeguato conduttore solido come la grafite.
b) Sistemi sul lato "prodotto" della cascata opportunamente
progettati o preparati per estrarre l'U4+ dal flusso organico,
regolando la concentrazione dell'acido e alimentando le celle di
riduzione per via elettrochimica.
Nota esplicativa
Questi sistemi sono costituiti di attrezzature di estrazione con
solventi per lo stripping dell'U4+ dal flusso organico nella
soluzione acquosa, evaporatori o altre attrezzature per la
regolazione e il controllo del pH della soluzione, pompe o altri
dispositivi di trasferimento per l'alimentazione delle celle di
riduzione per via elettrochimica. Uno dei principali problemi di
progettazione consiste nella necessita' di evitare la contaminazione
del flusso acquoso con alcuni ioni metallici; per questo motivo, per
le parti che vengono a contatto con i flussi coinvolti nel processo,
il sistema e' realizzato o rivestito di materiali adeguati (ad
esempio vetro, polimeri di fluorocarbonio, polifenilsolfato, solfone
polietere e grafite impregnata di resina).
5.6.4. Sistemi di preparazione della carica (scambio chimico)
Sistemi appositamente progettati o preparati per la produzione di
soluzioni di cloruro di uranio di purezza elevata per gli impianti di
separazione degli isotopi di uranio con il processo di scambio
chimico.
Nota esplicativa
Questi sistemi sono costituiti di attrezzature per la
dissoluzione, l'estrazione con solventi e/o lo scambio ionico per la
purificazione, e di celle elettrolitiche destinate alla riduzione
dell'U6+ dell'U4+ a U3+. Questi sistemi producono soluzioni di
cloruro di uranio contenenti solo alcune parti per milione di
impurita' metalliche, ad esempio di cromo, ferro, vanadio, molibdeno
e altri cationi bivalenti o di valenza superiore. Tra i materiali
impiegati per la costruzione delle parti del sistema per il
trattamento dell'U3+ ad elevata purezza figurano il vetro, i polimeri
di fluorocarbonoio, il polifenilsolfato, il solfone polietere o la
grafite rivestita in plastica e impregnata di resina.
5.6.5. Sistemi per l'ossidazione dell'uranio (scambio chimico)
Sistemi appositamente progettati o preparati per l'ossidazione
dell'U3+ in U4+ che viene rinviato alla cascata di separazione degli
isotopi di uranio nel processo di arricchimento per scambio chimico.
Nota esplicativa
I sistemi possono comprendete le seguenti attrezzature:
a) attrezzatura che mette in contatto il cloro e l'ossigeno con
l'effluente acquoso proveniente dall'impianto di separazione
isotopica ed estrae l'U4+ nella corrente organica rigenerata
proveniente dal lato prodotta della cascata;
b) attrezzatura che separa l'acqua dall'acido cloridrico, in modo che
l'acqua e l'acido cloridrico concentrato possano essere
reintrodotti nel processo nei punti giusti.
5.6.6. Resine e adsorbenti scambiatori di ioni a reazione rapido
(scambio ionico)
Resine o adsorbenti scambiatori di ioni a reazione rapida
appositamente progettati o preparati per l'arricchimento dell'uranio
con il processo di scambio ionico, comprese le resine porose
macroreticolari, e/o strutture pellicolari nelle quali i gruppi
attivi di scambio chimico sono limitati al rivestimento sulla
superficie di una struttura di supporto porosa inattiva e altre
strutture composite sotto qualsiasi forma, comprese particelle e
fibre. Le resine o gli adsorbenti scambiatori di ioni hanno un
diametro massimo di 0,2 mm e devono presentare una resistenza chimica
all'azione delle soluzioni concentrate di acido cloridrico ed essere
sufficientemente robusti per non degradarsi all'interno delle colonne
di scambio. Le resine e gli adsorbenti sono appositamente progettati
per raggiungere una cinetica molto rapida di scambio degli isotopi di
uranio (tempo di semi-reazione inferiore a 10 secondi) e sono in
grado di operare a temperature comprese tra i 100 gradi C e i 200
gradi C.
5.6.7. Colonne di scambio ionico (scambio ionico)
Colonne cilindriche con diametro superiore a 1 000 mm destinate a
contenere e sostenere i letti riempiti di resine/adsorbenti
scambiatori di ioni, appositamente progettate o preparate per
l'arricchimento dell'uranio con il processo di scambio ionico. Le
colonne sono costituite o rivestite di materiali (come il titanio o
le plastiche al fluorocarbonio) resistenti all'azione corrosiva delle
soluzioni concentrate di acido cloridrico e sono in grado di operare
a temperature comprese tra i 100 gradi C e i 200 gradi C e a
pressioni superiori a 0,7 MPa.
5.6.8. Sistemi di scambio ionico a riflusso (scambio ionico)
a) Sistemi di riduzione per via chimica o elettrochimica
appositamente progettati o preparati per la rigenerazione dei
riducenti chimici impiegati nella cascate per l'arricchimento
dell'uranio tramite scambio ionico.
b) Sistemi di ossidazione per via chimica o elettrochimica
appositamente progettati o preparati per la rigenerazione degli
ossidanti chimici impiegati nelle cascate per l'arricchimento
dell'uranio tramite scambio ionico.
Nota esplicativa
Il processo di arricchimento a scambio ionico puo' avvalersi, ad
esempio, di titanio trivalente (Ti3+) come catione riducente: in tal
caso il sistema di riduzione consentirebbe di ottenere Ti3+ riducendo
Ti4+.
Il processo puo' utilizzare, ad esempio, il ferro trivalente
(Fe3+) come ossidante: in tal caso il sistema di ossidazione
consentirebbe di ottenere Fe3+ ossidando Fe2+.
5.7. Sistemi, attrezzature e componenti appositamente progettati o
preparati per l'utilizzo in impianti di arricchimento a laser
Nota introduttiva
Gli attuali sistemi deputati all'arricchimento mediante laser
rientrano in due categorie: i sistemi in cui viene utilizzato il
vapore di uranio atomico e quelli in cui si utilizza il vapore di un
composto dell'uranio. La nomenclatura piu' comunemente utilizzata per
questi processi e' la seguente: prima categoria - separazione
isotopica di vapore atomico a laser (AVLIS); seconda categoria
-separazione isotopica molecolare a laser (MLIS) e reazione chimica
mediante attivazione isotopica selettiva a laser (CRISLA). I sistemi,
le attrezzature e i componenti per gli impianti di arricchimento a
laser comprendono:
a) dispositivi di alimentazione del vapore dell'uranio metallico (per
la fotoionizzazione selettiva) o dispositivi per alimentare il
vapore di un composto dell'uranio (per la fotodissociazione o
l'attivazione chimica);
b) dispositivi per raccogliere l'uranio metallico arricchito e
esaurito (i cosiddetti "prodotto" e "code") appartenenti alla
prima categoria, e dispositivi per raccogliere i composti
dissociati o che hanno subito la reazione ("prodotto") e il
materiale che non ha subito processi ("code") appartenenti alla
seconda categoria;
c) sistemi laser per l'eccitazione selettiva di 235U;
d) attrezzature per la preparazione della carica e la conversione del
prodotto. Vista la complessa spettroscopia degli atomi e dei
composti di uranio, puo' essere necessario incorporare una serie
di tecnologie laser disponibili.
Nota esplicativa
Molti degli elementi elencati in questo paragrafo vengono
direttamente in contatto con il vapore o il liquido di uranio
metallico e con i gas impiegati nel processo, costituiti da UF6 o da
una miscela di UF6 e altri gas. Tutte le superfici che vengono a
contatto con l'uranio o con l'UF6 sono interamente costituite o
rivestite con materiali anti-corrosione. Ai fini del paragrafo sui
dispositivi di arricchimento a laser, tra i materiali resistenti
all'azione corrosiva dei vapori o dei liquidi di uranio metallico o
delle leghe di uranio figurano la grafite rivestita di ossido di
ittrio (III) e il tantalio; tra i materiali resistenti all'azione
corrosiva dell'UF6 figurano il rame, l'acciaio inossidabile,
l'alluminio, le leghe di alluminio, il nichel o le leghe con una
percentuale di nichel superiore al 60 % e i polimeri di idrocarburi
interamente fluorurati anti-UF6.
5.7.1. Sistemi di vaporizzazione dell'uranio (AVLIS)
Sistemi di vaporizzazione dell'uranio appositamente progettati o
preparati comprendenti cannoni a fascio elettronico a striscia o a
scansione ad elevata potenza, con potenza utile sull'obiettivo
superiore a 2,5 kW/cm.
5.7.2. Sistemi di manipolazione dell'uranio metallico in forma
liquida (AVLIS)
Sistemi di manipolazione del metallo liquido appositamente
progettati o preparati per l'uranio fuso o le leghe di uranio fuso e
costituiti da crogioli e da sistemi di raffreddamento per crogioli.
Nota esplicativa
I crogioli e le altre parti di questo sistema che vengono a
contatto con l'uranio fuso o le leghe di uranio fuso sono costituiti
o rivestiti di materiali caratterizzati da una sufficiente resistenza
alla corrosione e al calore. Tra i materiali piu' indicati figurano
il tantalio, la grafite rivestita di ossido di ittrio (III), la
grafite rivestita di altri ossidi di terre rare a loro miscele.
5.7.3. Sistemi collettori dell'uranio metallico ("prodotto" e "code")
(AVLIS)
Sistemi collettori dell'uranio metallico ("prodotto" e "code")
appositamente progettati o preparati per l'uranio metallico in forma
liquida o solida.
Nota esplicativa
I componenti di questi sistemi sono costituiti o rivestiti di
materiali resistenti al calore e all'azione corrosiva dell'uranio
metallico sotto forma di vapore o liquido [ad esempio grafite
rivestita di ossido di ittrio (III) e tantalio] e possono comprendere
tubi, valvole, raccordi, "canalette", passanti, scambiatori di calore
e piastre collettrici per i sistemi di separazione per via magnetica,
elettrostatica o di altro genere.
5.7.4. Alloggiamenti dei moduli di separazione (AVLIS)
Serbatoi cilindrici o a sezione rettangolare appositamente
progettati o preparati per contenere la sorgente di vapore di uranio
metallico, il cannone a fascio elettronico e i sistemi collettori del
"prodotto" e delle "code".
Nota esplicativa
Gli alloggiamenti sono muniti di molteplici porte per i passanti
elettrici e idrici, finestre per il raggio laser, connessioni delle
pompe per vuoto e dispositivi di diagnostica e controllo della
strumentazione. Essi sono inoltre predisposti con aperture e chiusure
che consentano la sostituzione dei componenti interni.
5.7.5. Ugelli a espansione supersonica (MLIS)
Ugelli a espansione supersonica appositamente progettati o
preparati per il raffredamento di miscele di UF6 e veicolo gassoso ad
una temperatura uguale o inferiore a 150 K e resistenti all'azione
corrosiva dell'UF6.
5.7.6. Dispositivi collettori del prodotto del fluoruro di uranio
(MLIS)
Dispositivi collettori del prodotto solido del pentafluoruro di
uranio (UF5) composti di collettori a filtro, per urto o a ciclone o
da un'eventuale combinazione degli stessi, resistenti all'azione
corrosiva dell'ambiente UF5/UF6.
5.7.7. Compressori per UF6/veicolo gassoso (MLIS)
Compressori per miscele di UF6/veicolo gassoso appositamente
progettati o preparati per operare a lungo in un ambiente contenente
UF5. I componenti dei compressori che vengono a contatto con i gas
impiegati nel processo sono costituiti o rivestiti di materiali
resistenti all'azione corrosiva dell'UF6.
5.7.8. Dispositivi di tenuta dell'asse rotante (MLIS)
Dispositivi di tenuta dell'asse rotante appositamente progettati e
preparati, dotati di collegamenti di alimentazione e scarico, per la
tenuta dell'asse che collega il rotore del compressore al motore
principale per garantire una tenuta adeguata contro la fuoriuscita di
gas o le infiltrazioni di aria o di gas di tenuta nella camera
interna del compressore contenente la miscela di UF6/veicolo gassoso.
5.7.9. Sistemi di fluorurazione (MLIS)
Sistemi appositamente progettati e preparati per trasformare l'UF5
(solido) in UF6 (gas) tramite fluorurazione.
Nota esplicativa
Questi sistemi sono progettati per la fluorurazione della polvere
di UF5 raccolta in UF6, che viene successivamente raccolto in
contenitori per prodotto o trasferito come carica alle unita' MLIS
per un ulteriore arricchimento. Una tecnica prevede che la reazione
di fluorurazione venga realizzata all'interno dell'impianto di
separazione isotopica e il materiale viene fatto reagire e recuperato
direttamente dai collettori del "prodotto". Secondo un'altra tecnica,
invece, la polvere di UF5 puo' essere eliminata/trasferita dai
collettori del "prodotto" in recipienti adeguati per effettuare a
fluorurazione (ad esempio reattori a combustibile fluidizzato,
reattori elicoidali o torri a fiamma). Entrambe le tecniche ricorrono
ad attrezzature per lo stoccaggio e il trasferimento del fluoro (o di
altri agenti di fluorurazione) e per la raccolta e il trasferimento
dell'UF6.
5.7.10. Spettrometri di massa/sorgenti di ioni per UF6 (MLIS)
Spettrometri di massa magnetici o quadripolari appositamente
progettati e preparati per il prelievo "in linea di campioni di
carica - prodotto o code - dai flussi gassosi di UF6 ed aventi tutte
le caratteristiche seguenti:
1. capacita' di risoluzione unitaria per massa superiore a 320;
2. sorgenti di ioni costruite o rivestite di nichelcromo, monel o
placcate al nichel;
3. sorgenti di ioni a bombardamento elettronico;
4. collettore per l'analisi isotopica.
5.7.11. Sistemi di alimentazione e sistemi di prelievo del "prodotto"
e delle "code" (MLIS)
Sistemi o attrezzature per impianti di arricchimento, costruiti o
rivestiti di materiali resistenti all'azione corrosiva dell'UF6,
appositamente progettati e preparati, comprendenti:
a) autoclavi, forni o sistemi di alimentazione usati per trasferire
l'UF6 alla fase di arricchimento;
b) desublimatori (trappole fredde) utilizzati per eliminare l'UF6 dal
processo di arricchimento per il successivo trasferimento dopo
riscaldamento;
c) stazioni di solidificazione o liquefazione utilizzate per
eliminare l'UF6 dal processo di arricchimento dopo averlo
sottoposto a compressione e convertito in forma liquida o solida;
d) stazioni del "prodotto" e delle "code" usate per trasferire l'UF6
nei contenitori.
5.7.12. Sistemi di separazione UF6/veicolo gassoso (MLIS)
Sistemi appositamente progettati e preparati per separare l'UF6
dal veicolo gassoso (azoto, argon o altri gas).
Nota esplicativa
I sistemi possono comprendere le seguenti attrezzature:
a) scambiatori di calore criogenici o crioseparatori in grado di
raggiungere temperature di -120 gradi C o temperature inferiori;
b) unita' di refrigerazione criogeniche in grado di raggiungere
temperature di -120 gradi C o temperature inferiori;
c) trappole fredde per l'UF6 in grado di raggiungere temperature di
-20 gradi C o temperature inferiori.
5.7.13. Sistemi laser (AVLIS, MLIS e CRISLA)
Laser o sistemi laser appositamente progettati o preparati per la
separazione degli isotopi di uranio.
Nota esplicativa
Il sistema laser per il processo AVLIS in genere e' costituito di
due laser: un laser ai vapori di rame e un laser a colorante. Il
sistema laser per l'MLIS comprende, in genere, un laser a CO2 o a
eccimeri e una cella ottica multi-pass con specchi girevoli alle due
estremita'. Nel caso di uso per lunghi periodi di tempo, i laser o i
sistemi laser impiegati nelle due tecniche richiedono la presenza di
uno stabilizzatore delle frequenze di spettro.
5.3. Sistemi, attrezzature e componenti appositamente progettati o
preparati per l'impiego negli impianti di arricchimento per
separazione a plasma
Nota introduttiva
Nel processo di separazione a plasma, un plasma di ioni di uranio
attraversa un campo elettrico alla frequenza di risonanza degli ioni
235U affinche' essi assorbano energia e aumentino il diametro degli
orbitali esterni. Gli ioni con orbitali di maggior diametro vengono
bloccati per ottenere un prodotto arricchito di 235U. Il plasma,
ottenuto per ionizzazione del vapore di uranio, e' contenuto in una
camera sotto vuoto con un campo magnetico molto intenso prodotto da
un magnete superconduttore. Tra i sistemi tecnologici piu' importanti
di questo processo figurano il sistema di produzione del plasma di
uranio, il modulo di separazione dotato di magnete superconduttore e
i sistemi di eliminazione del metallo per la successiva raccolta del
"prodotto" e delle "code".
5.8.1. Sorgenti di potenza a microonde e antenne
Sorgenti di potenza a microonde e antenne appositamente progettate
e preparate per la produzione o l'accelerazione di ioni, aventi le
seguenti caratteristiche: frequenza superiore a 30 GHz e potenza di
uscita media superiore a 50 kW per la produzione di ioni.
5.8.2. Bobine di eccitazione ionica
Bobine di eccitazione ionica a radiofrequenza appositamente
progettate e preparate per frequenze superiori a 100 kHz e in gradi
di sopportare una potenza media superiore a 40 kW.
5.3.3. Generatori di plasma di uranio
Generatori di plasma di uranio appositamente progettati e
preparati, che possono contenere cannoni a fascio elettronico a
striscia o a scansione con potenza utile sull'obiettivo superiore a
2,5 kW/cm.
5.8.4. Sistemi di manipolazione dell'uranio metallio in forma liquida
Sistemi di manipolazione del metallo liquido appositamente
progettati o preparati per l'uranio fuso o le leghe di uranio fuso e
costituiti da crogioli e da sistemi di raffreddamento per i crogioli.
Nota esplicativa
I crogioli e le altre parti di questo sistema che vengono a
contatto con l'uranio fuso o le leghe di uranio fuso sono costituiti
o rivestiti di materiali caratterizzati da una sufficiente resistenza
alla corrosione e al calore. Tra i materiali piu' indicati figurano
il tantalio, la grafite rivestita di ossido di ittrio (III), la
grafite rivestita di altri ossidi di terre rare o loro miscele.
5.8.5. Sistemi collettori dell'uranio metallico ("prodotto" e "code")
Sistemi collettori dell'uranio metallico in forma solida
("prodotto" e "code") appositamente progettati o preparati. Questi
sistemi sono costituiti o rivestiti di materiali resistenti al calore
e all'azione corrosiva dell'uranio metallico sotto forma di vapori,
ad esempio grafite rivestita di ossido di ittrio (III) e tantalio.
5.8.6. Alloggiamenti dei moduli di separazione
Serbatoi cilindrici appositamente progettati o preparati per
l'impiego negli impianti di arricchimento per separazione a plasma e
destinati a contenere la sorgente di plasma di uranio, la bobina a
radiofrequenza e i collettori del "prodotto" e delle "code".
Nota esplicativa
Gli alloggiamenti sono muniti di molteplici porte per i passanti
elettrici, le connessioni delle pompe a diffusione e i dispositivi di
diagnostica e controllo della strumentazione. Essi sono inoltre
predisposti con aperture e chiusure che consentano la sostituzione
dei componenti interni e siano costituiti di idonei materiali non
magnetici come l'acciaio inossidabile.
5.9. Sistemi, attrezzature e componenti appositamente progettati o
preparati per l'impiego in impianti di arricchimento per via
elettromagnetica
Nota introduttiva
Nel processo per via elettromagnetica gli ioni di uranio metallico
prodotto per ionizzazione di un sale (solitamente Ucl4) vengono
accelerati e fatti passare attraverso un campo magnetico che porta
gli ioni dei vari isotopi a seguire percorsi diversi. Principali
componenti di un separatore elettromagnetico di isotopi: campo
magnetico per la diversione/separazione del fascio ionico degli
isotopi, sorgente di ioni con relativo sistema di accelerazione e
collettori degli ioni separati. Sistemi ausiliari: sistema di
alimentazione del magnete, sistema di alimentazione ad alta tensione
per la sorgente di ioni, sistema sotto vuoto e ampi sistemi di
manipolazione chimica per il recupero del prodotto e la
pulitura/riciclaggio dei componenti.
5.9.1. Separatori elettromagnetici di isotopi
Separatori elettromagnetici di isotopi appositamente progettati o
preparati per la separazione degli isotopi di uranio e relative
attrezzature o componenti, comprendenti:
a) Sorgenti di ioni
Sorgenti di ioni, singole o multiple, appositamente progettate o
preparate, costituite da una sorgente di vapore, uno ionizzatore e un
acceleratore del fascio e costruite con materiali idonei quali la
grafite, l'acciaio inossidabile o il rame, in grado di fornire una
corrente totale del fascio uguale o superiore a 50 mA.
b) Piastre collettrici
Piastre collettrici con due o piu' fenditure e cavita'
appositamente progettate o preparate per ricevere i fasci di ioni di
uranio arricchito ed esaurito e costruite con materiali idonei come
la grafite o l'acciaio inossidabile.
c) Alloggiamenti sotto vuoto
Alloggiamenti sotto vuoto appositamente progettati a preparati per
i separatori elettromagnetici dell'uranio, costruiti con adeguati
materiali non magnetici come l'acciaio inossidabile e destinati ad
operare ad una pressione massima di 0,1 Pa.
Nota esplicativa
Gli alloggiamenti sono destinati in particolare a contenere le
sorgenti di ioni, le piastre collettrici e i rivestimenti raffreddati
ad acqua; sono inoltre dotati di attacchi per le pompe a diffusione e
di aperture e chiusure per lo smontaggio e la reinstallazione di
questi componenti. .sp, d) Espansioni polari magnetiche
Espansioni polari magnetiche con un diametro superiore a 2 m,
appositamente progettate o preparate per mantenere un campo magnetico
costante all'interno di un separatore di isotopi elettromagnetico e
per trasferire il campo magnetico tra separatori adiacenti.
5.9.2. Alimentatori ad alta tensione
Alimentatori ad alta tensione per le sorgenti di ioni,
appositamente progettati o preparati, con tutte le seguenti
caratteristiche: funzionamento continuo, tensione di uscita uguale o
superiore a 20000 V, torrente di uscita pari o superiore a 1 A e
variazione di tensione migliore di 0,01 % in un periodo di 8 ore.
5.9.3. Alimentatori per magneti
Alimentatori per magneti a corrente continua di potenza elevata,
appositamente progettati o preparati, con tutte le seguenti
caratteristiche: produzione continua di corrente uguale o superiore a
500 A ad una tensione uguale o superiore a 100 V e variazione di
tensione migliore di 0,01 % in un periodo di 8 ore.
6. IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ACQUA PESANTE, DEUTERIO E COMPOSTI
DEL DEUTERIO, E ATTREZZATURE APPOSITAMENTE PROGETTATE O PREPARATE
Nota introduttiva .s
L'acqua pesante si puo' produrre con vari processi, ma i due che
si sono rivelati piu' adatti sotto il profilo commerciale sono lo
scambio acqua-acido solfidrico (processo GS) e lo scambio ammoniaca-
idrogeno.
Il processo GS si basa sullo scambio di idrogeno e deuterio tra
l'acqua e l'acido solfidrico che avviene in una serie di torri nelle
quali la parte superiore viene mantenuta a bassa temperatura e la
parte inferiore a temperatura elevata. L'acqua scorre dall'alto verso
il basso mentre l'acido solfidrico gassoso circola dal basso verso
l'alto: il gas e l'acqua si mescolano grazie a una serie di piatti
perforati. Il deuterio migra verso l'acqua a basse temperature e
verso l'acido solfidrico a temperature elevate. Il gas o l'acqua
arricchiti di deuterio vengono eliminati dalla torre del primo stadio
nel punto di giunzione tra le sezioni calde e fredde e il processo
viene ripetuto nelle torri degli stadi successivi. Il prodotto
ottenuto nell'ultimo stadio, ovvero acqua arricchita fino al 30 % di
deuterio, viene inviato all'impianto di distillazione dove viene
prodotta acqua pesante adatta al reattore, ovvero contenente ossido
di deuterio al 99,75 %.
Il processo di scambio ammoniaca-idrogeno estrae deuterio dai gas
di sintesi attraverso il contatto con l'ammoniaca liquida in presenza
di un catalizzatore. Il gas di sintesi viene introdotto nelle torri
di scambio e inviato ad un convertitore di ammoniaca. All'interno
delle torri il gas scorre dal basso verso l'alto mentre l'ammoniaca
liquida in senso inverso. Il deuterio viene strippato dall'idrogeno
contenuto nel gas di sintesi e concentrato nell'ammoniaca;
quest'ultima passa successivamente in un piroscissore (cracker) nella
parte inferiore della torre, mentre il gas passa in un convertitore
di ammoniaca posto nella parte superiore. Nelle fasi successive si
procede ad un ulteriore arricchimento e, dopo la distillazione
finale, si ottiene l'acqua pesante adatta per il reattore. Il gas di
sintesi alimentato puo' essere fornito da un impianto di ammoniaca
che, a sua volta, puo' rientrare in un impianto di scambio
ammoniaca-idrogeno ad acqua pesante; il processo di scambio
ammoniaca-idrogeno puo' anche utilizzare l'acqua normale come fonte
di deuterio.
Molti degli elementi principali che costituiscono gli impianti di
produzione di acqua pesante, sia per il processo GS che quello a
scambio ammoniaca-idrogeno, sono comuni a vari impianti
dell'industria chimica o petrolifera soprattutto nel caso di impianti
di piccole dimensioni che sfruttano il processo GS. Solo pochi di
questi elementi, pero', sono gia' disponibili in commercio. Il
processo GS e quello a scambio ammoniaca-idrogeno impiegano elevate
quantita' di fluidi infiammabili, corrosivi e tossici a pressioni
elevate: per questo motivo, le norme di progettazione ed esercizio
degli impianti e delle attrezzature destinati a tali processi devono
dedicare una particolare attenzione alla selezione e alle specifiche
dei materiali, onde garantire una lunga durata di esercizio ad
elevate condizioni di sicurezza e affidabilita'. La scelta di scala
einnanzitutto in funzione delle considerazioni di ordine economico e
delle esigenze; pertanto gran parte dei componenti delle attrezzature
deve essere predisposta in base alle esigenze dei clienti.
Si sottolinea infine che, nei processi GS e in quelli a scambio
ammoniaca-idrogeno, singoli componenti di attrezzature che non sono
appositamente progettati o preparati per la produzione di acqua
pesante possono essere incorporati in sistemi che invece lo sono.
Casi di questo tipo sono, ad esempio, il sistema di produzione dei
catalizzatori impiegato nello scambio ammoniaca-idrogeno e i sistemi
di distillazione dell'acqua utilizzati nei due processi per la
concentrazione finale dell'acqua pesante per ottenere la qualita'
adatta al reattore.
Tra i componenti delle attrezzature appositamente progettate o
preparate per produrre acqua pesante attraverso lo scambio
acqua-solfuro di idrogeno o ammoniaca-idrogeno si annoverano i
seguenti.
6.1. Torri di scambio acqua-acido solfidrico
Torri di scambio di acciaio al carbonio fino (ad esempio ASTM
A156) con diametro compreso tra 6 m e 9 m, con pressioni di esercizio
uguali o superiori a 2 MPa e una tolleranza alla corrosione pari o
superiore a 6 mm, appositamente progettate o preparate per la
produzione di acqua pesante con il processo di scambio acqua-solfuro
di idrogeno.
6.2. Ventilatori e compressori
Ventilatori o compressori centrifughi a stadio unico e bassa
pressione (0,2 MPa) per la circolazione dell'acido solfidrico gassoso
(ovvero gas contenente una percentuale di H2S superiore al 70 %),
appositamente progettati o preparati per la produzione di acqua
pesante con il processo di scambio acqua-acido solfidrico. I
ventilatori o i compressori hanno una capacita' uguale o superiore a
56 mc/sec con pressione di esercizio uguale o superiore a 1,8 MPa in
aspirazione e dispongono di dispositivi di tenuta progettati per
operare con H2S umido.
6.3. Torri di scambio ammoniaca-idrogeno
Torri di scambio di altezza pari o superiore a 35 m e diametro
compreso tra 1,5 m e 2,5 m, in grado di operare a pressioni di
esercizio uguali o superiori a 15 MPa, appositamente progettate o
preparate per la produzione di acqua pesante con il processo di
scambio ammoniaca-idrogeno. Le torri sono inoltre provviste di almeno
un'apertura assiale con flangia avente lo stesso diametro della parte
cilindrica per poter inserire o estrarre i componenti interni della
torre.
6.4. Componenti interni delle torri e pompe a stadi
Componenti interni delle torri e pompe a stadi, appositamente
progettati e preparati per le torri destinate alla produzione di
acqua pesante con il processo di scambio ammoniaca-idrogeno. Tra i
componenti interni delle torri figurano contattori di stadio
appositamente progettati che favoriscono uno stretto contatto tra gas
e liquido. Le pompe a stadi comprendono pompe sommerse per la
circolazione dell'ammoniaca liquida all'interno di uno stadio di
contatto nelle torri a stadi.
6.5. Piroscissori (cracker) di ammoniaca
Piroscissori (cracker) di ammoniaca con pressioni di esercizio
uguali o superiori a 3 MPa appositamente progettati e preparati per
la produzione di acqua pesante con il processo di scambio
ammoniaca-idrogeno.
6.6. Analizzatori ad assorbimento dell'infrarosso
Analizzatori ad assorbimento dell'infrarosso in grado di
analizzare in tempo reale il rapporto idrogeno/deuterio quando le
concentrazioni di deuterio sono uguali o superiori al 90 %.
6.7. Bruciatori catalitici
Bruciatori catalitici per la conversione del gas deuterio
arricchito in acqua pesante, appositamente progettati e preparati per
la produzione di acqua pesante con il processo di scambio
ammoniaca-idrogeno.
7. IMPIANTI PER LA CONVERSIONE DI URANIO E LORO ATTREZZATURE
APPOSITAMENTE PROGETTATE O PREPARATE
Nota introduttiva
Gli impianti e i sistemi di conversione dell'uranio possono
realizzare una o piu' trasformazioni da una forma chimica dell'uranio
ad un'altra, ad esempio: conversione dei concentrati di minerale di
uranio in UO3, conversione di UO3 in UO2, conversione di ossidi di
uranio in UF4 o UF6, conversione di UF4 o UF6, conversione di UF6 in
UF4, conversione di UF4 in uranio metallico e conversione di fluoruri
di uranio in UO2. Molti elementi principali delle attrezzature per
gli impianti di conversione dell'uranio sono comuni a vari impianti
dell'industria chimica. Tra gli esempi dei tipi di attrezzature
impiegate in tali processi figurano i forni, i forni rotativi, i
reattori a letto fluido, i reattori con torri a fiamma, le
centrifughe per liquidi, le colonne di distillazione e le colonne di
estrazione liquido-liquido. Tuttavia solo pochi di essi sono gia'
disponibili in commercio e la maggior parte dovrebbe essere
predisposta in base alle esigenze e alle specifiche dei clienti. In
alcuni casi e' richiesta una progettazione e una costruzione speciale
a causa della particolare corrosivita' di alcuni dei prodotti
trattati (HF, F2, CIF3 e fluoruri di uranio). Si sottolinea infine
che, nei processi di conversione dell'uranio, singoli componenti di
attrezzature che non sono appositamente progettati o preparati per la
conversione di uranio possono essere incorporati in sistemi che
invece lo sono.
7.1. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di concentrati di minerale di uranio in UO3
Nota esplicativa
La conversione dei concentrati di minerali di uranio in UO3 puo'
avvenire dissolvendo il minerale in acido nitrico ed estraendo il
nitrato di uranile purificato con un solvente quale, ad esempio, il
tributilfosfato. In seguito il nitrato di uranile viene trasformato
in UO3 per concentrazione e denitrazione o per neutralizzazione con
ammoniaca gassosa per produrre diuranato di ammonio con successiva
filtrazione, essiccazione e calcinazione.
7.2. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UO3 in UF6
Nota esplicativa
La conversione di UO3 in UF6 puo' avvenire direttamente per
fluorurazione, processo che richiede una sorgente di fluoro gassoso o
trifluoruro di cloro.
7.3. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UO3 in UO2
Nota esplicativa
La conversione di UO3 in UO2 puo' avvenire per riduzione dell'UO3
con gas ammoniacale di cracking o con idrogeno.
7.4. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UO2 in UF4
Nota esplicativa
La conversione di UO2 in UF4 puo' avvenire facendo reagire l'UO2
con acido fluoridrico gassoso (HF) a 300-500 gradi C.
7.5. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UF4 in UF6
Nota esplicativa
La conversione di UF4 in UF6 avviene attraverso una reazione
esotermica con il fluoro all'interno di un reattore a torre. L'UF6
viene condensato dai gas emessi ad alta temperatura, facendo passare
la corrente gassosa in una trappola fredda avente una temperatura di
-10 gradi C. Il processo richiede la presenza di una sorgente di
fluoro in forma gassosa.
7.6. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UF4 in uranio metallico
Nota esplicativa
La conversione di UF4 in uranio metallico avviene per riduzione
con magnesio (grandi cariche) o di calcio (piccole cariche) a
temperature superiori al punto di fusione dell'uranio (1 130 gradi
C).
7.7. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UF6 in UO2
Nota esplicativa
La conversione di UF6 in UO2 puo' avvenire in tre modi: 1) UF6
ridotto e idrolizzato trasformandosi in UO2 con l'impiego di idrogeno
e vapore acqueo; 2) l' UF6 viene sottoposto a idrolisi in acqua, cui
viene aggiunta ammoniaca per precipitare il diuranato di ammonio, che
viene successivamente ridotto a UO2 mediante idrogeno a 820 C, 3)
UF6, CO2 NH3 in forma gassosa vengono combinati in acqua con
precipitazione di uranil carbonato di ammonio, che a sua volta si
lega al vapore acqueo e all'idrogeno alla temperatura di 500-600
gradi C e forma l' UO2.
La conversione di UF6 in UO2 rappresenta spesso il primo stadio di
un impianto di produzione del combustibile.
7.8. Sistemi appositamente progettati o preparati per la conversione
di UF6 in UF4
Nota esplicativa
La conversione di UF6 in UF4 avviene per riduzione con idrogeno. sp;