中華人民共和國核出口管制清單(2001年修訂版)

2020-11-23 中華人民共和國商務部

中華人民共和國核出口管制清單(2001年修訂版)

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  第一部分 核材料

  核材料係指源材料和特種可裂變材料。其中:

  1. 源材料係指天然鈾、貧化鈾和釷, 呈金屬、合金、化合物或濃縮物形態的上述各種材料。但不包括:

  (1)政府確信僅用於非核活動的源材料;

  (2)在12個月期間內向某一接受國出口:
  ① 少於500 kg的天然鈾;
  ② 少於1000 kg的貧化鈾;
  ③ 少於1000 kg的釷。

  2. 特種可裂變材料係指鈽-239、鈾-233、含同位素鈾-235或鈾-233或兼含鈾-233和 鈾-235其同位素總豐度與鈾-238的豐度比大於自然界中鈾-235與鈾-238的豐度比的鈾,以及含有上述物質的任何材料。但不包括:

  (1)鈽-238同位素濃度超過80%的鈽;
 
  (2)克量或克量以下用作儀器傳感元件的特種可裂變材料;

  (3)在12個月期間內向某一接受國出口少於50有效克的特種可裂變材料。


  第二部分 核設備和反應堆用非核材料

  1. 核反應堆和為其專門設計或製造的設備和部件

  1.1 整體核反應堆

  能夠運行以便保持受控自持鏈式裂變反應的核反應堆,但不包括零功率反應堆,零功率反應堆定義為設計的鈽最大生產率每年不超過100克的反應堆。

  注釋

  一個「核反應堆」基本上包括反應堆容器內或直接安裝在其上的物項、控制堆芯功率水平的設備和通常含有或直接接觸或控制反應堆堆芯一次冷卻劑的部件。
那些能適當地加以改進使每年產鈽量大大超過100克的反應堆亦應包括在內。設計在較高功率水平下持續運行的反應堆,無論其產鈽能力如何都不被認為是「零功率反應堆」。

  1.2  核反應堆壓力容器

  金屬容器,作為完整的裝置或工廠預製的該裝置的主要部件,被專門設計或製造來容納上述1.1定義的核反應堆的堆芯。

  注釋

  物項1.2包括反應堆壓力容器的頂板,它是工廠預製的壓力容器的主要部件。

  1.3  核反應堆燃料裝卸機

  專門設計或製造用於在上述1.1定義的核反應堆中插入或取出燃料的操作設備。

  注釋

  上述物項能夠進行負載操作或利用技術上先進的定位或準直裝置以便允許進行複雜的停堆裝料操作,例如通常不可能直接觀察或接近燃料的操作。

  1.4  核反應堆控制棒和設備

  專門設計或製造用於控制上述1.1定義的核反應堆裂變過程的棒、支承結構或懸吊結構、棒驅動機構或棒導向管。

  1.5 核反應堆壓力管

  專門設計或製造用於容納上述1.1定義的反應堆燃料元件和一次冷卻劑的壓力管,工作壓力超過5.1MPa(740psi)。

  1.6  鋯管

  專門設計或製造用於上述1.1定義的反應堆中在任何12個月期間給任一接受國的數量超過500 kg,而且其中鉿與鋯的重量比低於1∶500的鋯金屬和合金的管或管組件。

  1.7  一次冷卻劑泵

  專門設計或製造用於循環上述1.1定義的核反應堆用一次冷卻劑的泵。

  注釋

  專門設計和製造的泵可包括防止一次冷卻劑滲漏的精密密封或多種密封的系統、全密封驅動泵,及有慣性質量系統的泵。這一定義包括鑑定為NC-l或相當標準的泵。

  1.8 核反應堆內部構件

  專門設計和製造用於上述1.1定義的核反應堆的「核反應堆內部構件」,包括堆芯支承柱、燃料通道、熱屏蔽層、堆芯緩衝層、堆芯柵格板和擴散板。

  注釋

 「核反應堆內部構件」是反應堆壓力殼內的主要結構,具有一種或多種功能,例如支承堆芯、保持燃料 對準、引導一次冷卻劑流向、提供反應堆壓力殼的輻射屏蔽層、導向堆芯內儀表。

  1.9 熱交換器

  專門設計或製造用於上述1.1定義的核反應堆的一次冷卻劑迴路的熱交換器(蒸汽發生器)。

  注釋

  蒸汽發生器是專門設計或製造用於將反應堆內生成的熱量(一迴路側)輸送到進水(二迴路側)以產生蒸汽。對有一個中間液態金屬冷卻迴路的液態金屬快增殖堆的情況,除蒸汽發生器外,用於將一迴路側的熱量輸送到中間冷卻迴路的熱交換器理所當然地屬於控制範圍以內。本條款的控制範圍不包括應急冷卻系統和衰變熱冷卻系統的熱交換器。

  1.10 中子探測和測量儀表

  專門設計或製造用於測定上述1.1定義的核反應堆堆芯內中子通量的中子探測和測量儀表。

  注釋

  本條款的範圍包括用於測定大量程範圍中子通量的堆芯內和堆芯外儀器儀表,典型地從每平方釐米每秒104個中子至每平方釐米每秒1010個中子或更高。堆芯外意指那些上述1.1定義的核反應堆堆芯外,但是位於生物屏蔽層內的儀器儀表。

  2.反應堆用非核材料

  2.1 氘和重水

  任一接受方在任何12個月期間內收到的供上述1.1定義的核反應堆用的數量超過200kg氘原子的氘、重水(氧化氘)以及氘與氫原子之比超過1∶5000的任何其他氘化物。

  2.2 核級石墨

  任一接受方在任何12個月期間內收到的供上述1.1定義的核反應堆 用的數量超過3×104 kg(30 t)、純度高於百萬分之五硼當量、密度大於1.50g/cm3的石墨。

  注釋

  為了出口控制的目的,政府將確定出口符合上述技術指標的石墨是否用於核反應堆。
硼當量(BE)可以實驗測定或以包括硼在內的雜質BEZ之總量計算得出(由於碳不被考慮是一種雜質,因此不包括BE碳),其中:
  BEZ(ppm)= CF×元素Z的濃度(ppm為單位);

  CF為轉化因子:(sZ×AB)除以(sB×AZ);sB和sZ分別為自然界形成的硼和元素Z的熱中子俘獲截面(巴為單位);以及AB 和AZ分別為自然界形成的硼和元素Z的原子質量。

  3.輻照燃料元件後處理廠以及為其專門設計或製造的設備

  按語

  輻照核燃料經後處理能從強放射性裂變產物以及其他超鈾元素中分離鈽和鈾。有各種技術工藝流程能夠實現這種分離。但是,多年來,「普雷克斯」已成為最普遍採用和接受的工藝流程。「普雷克斯」流程包括:將輻照核燃料溶解在硝酸中,然後利用磷酸三丁酯與一種有機稀釋劑的混合劑通過溶劑萃取法分離鈾、鈽和裂變產物。

  各種「普雷克斯」設施具有彼此相似的工藝功能,包括:輻照燃料元件的切割、燃料溶解、溶劑萃取和工藝液流的貯存。還可能有種種設備,用於:使硝酸鈾醯熱脫硝,把硝酸鈽轉化成氧化鈽或金屬鈽,以及把裂變產物的廢液處理成適合於長期貯存或處置的形式。 但是,實現這些功能的設備的類型和結構在各種「普雷克斯」設施之間可能不同,原因有幾個,其中包括需要後處理的輻照核燃料的類型和數量、打算對回收材料的處理和設施設計時所考慮的安全和維修原則。

  一個「輻照燃料元件後處理廠」包括通常直接接觸和直接控制輻照燃料和主要核材料以及裂變產物工藝液流的設備和部件。

  可以通過採取各種避免臨界(例如通過幾何形狀)、輻射照射(例如通過屏蔽)和毒性危險(例如通過安全殼)的措施來確定這些過程,包括鈽轉換和鈽金屬生產的完整系統。

  3.1 輻照燃料元件切割機

  按語

  這種設備能切開燃料包殼,使輻照核材料能夠被溶解。專門設計的金屬切割機是最常用的,當然也可能採用先進設備,例如雷射器。專門設計或製造供上述確定的後處理廠用來切割或剪切輻照燃料組件、燃料棒束或棒的遙控設備。

  3.2 溶解器

  按語

  溶解器通常接受切碎了的乏燃料。在這種臨界安全的容器內,輻照核材料被溶解在硝酸中,而剩餘的殼片從工藝液流中被去掉。

  專門設計或製造供上述確定的後處理廠用來溶解輻照核燃料,並能承受熱、腐蝕性強的液體以及能遠距離裝料和維修的臨界安全容器(例如小直徑、環形或平板式的容器)。

  3.3 溶劑萃取器和溶劑萃取設備

  按語

  溶劑萃取器既接受溶解器中出來的輻照燃料的溶液,又接受分離鈾、鈽和裂變產物的有機溶液。溶劑萃取設備通常設計得能滿足嚴格的運行參數,例如很長的運行壽命,毋需維修或易於更換、操作和控制簡便以及可適應工藝條件的各種變化。

  專門設計或製造用於輻照燃料後處理廠的溶劑萃取器,例如填料塔或脈衝塔、混合澄清器或離心接觸器。溶劑萃取器必須能耐硝酸的腐蝕作用。溶劑萃取器通常由低碳不鏽鋼、鈦、鋯或其他優質材料,按極高標準(包括特種焊接和檢查以及質量保證和質量控制技術)加工製造而成。

  3.4 化學溶液保存或貯存容器

  按語

  溶劑萃取階段產生三種主要的工藝液流。所有這三種液流在如下的進一步處理過程中要使用保存或貯存容器:

  (a)用蒸發法使純硝酸鈾醯溶液濃縮,然後使其進到脫硝過程,並在此過程中轉變成氧化鈾。這種氧化物再在核燃料循環中利用。
  (b)通常用蒸發法濃縮強放射性裂變產物溶液,並以濃縮液形式貯存。隨後可蒸發這種濃縮液並將其轉換成適合於貯存或處置的形式。
  (c)在將純硝酸鈽溶液轉到下幾個工藝步驟前先將其濃縮並貯存。尤其是,鈽溶液的保存或貯存容器要設計得能避免由於這種液流濃度和形狀的改變導致的臨界問題。

  專門設計或製造為輻照燃料後處理廠用的保存或貯存容器。這種保存或貯存容器必須能耐硝酸的腐蝕作用。保存或貯存容器通常用低碳不鏽鋼、鈦或鋯或其他優質材料製造。保存或貯存容器可設計成能遠距離操作和維修,而且它們可具有下述控制核臨界的特點:

  (1) 壁或內部結構至少有百分之二的硼當量,或
  (2) 對於圓柱狀容器來說,最大直徑175mm(7in),或
  (3) 對於平板式或環形容器來說,最大寬度75mm(3in)。

  3.5 硝酸鈽到氧化鈽的轉化系統

  按語

  在大多數後處理設施中,這個最後的流程包括將硝酸鈽溶液轉變成二氧化鈽。這個流程的主要功能是:流程進料貯存和調節、沉澱和固/液分離、煅燒、產品裝運、通風、廢物管理和流程控制。

  專門設計或製造用於將硝酸鈽轉化為氧化鈽、經特別配置以避免臨界和輻射影響並且將毒性危害減到最小的完整系統。

  3.6 氧化鈽到金屬鈽的生產系統

  按語

  這個流程可能與後處理設施有關,它涉及:通常用強腐蝕性氟化氫使二氧化鈽氟化,產生氟化鈽;然後用高純度鈣金屬使氟化鈽還原,產生金屬鈽和氟化鈣渣。這個流程的主要功能是:氟化(例如涉及用貴金屬製造或作襯墊的設備)、金屬還原(例如用陶瓷坩鍋)、渣的回收、產品裝運、通風、廢物管理和流程控制。

  專門設計或製造用於生產金屬鈽、經特別配置以避免臨界和輻射影響並且將毒性危害減到最小的完整系統。

  4.用於製造核反應堆燃料元件的工廠和為其專門設計或製造的設備

  按語

  核燃料元件是由本附件第一部分所述的一種或多種源材料或特種可 裂變材料製造的。對於氧化物燃料這一種最常用的燃料類型,常用芯塊壓制、燒結、研磨和分級的設備。直到密封於包殼內,混合氧化物燃料是在手套箱內操作的(或等效的箱體)。在所有情況下,燃料被密封於一個合適的包殼內,這種包殼是設計作為包裝燃料的第一層外殼,以便在反應堆運行時提供適當的性能和安全。此外,在所有情況下,為保證可預計的和安全的燃料性能,必須按照最高標準精確控制流程、程序和設備。

  注釋

  屬於燃料元件製造的「專門設計或製造的設備」的設備物項包括:

  (a) 通常直接接觸或加工或控制核材料生產流程的設備,
  (b) 將核材料封入包殼的設備,
  (c) 檢驗包殼或密封完整性的設備,或
  (d) 檢驗密封燃料的最終處理的設備。

  這一設備或這些設備系統可能包括例如:

  (1)專門設計或製造用於檢驗燃料芯塊的最終尺寸和表面缺陷的全自動芯塊檢查臺;

  (2)專門設計或製造用於將端塞焊接於燃料細棒(或棒)的自動焊接機;

  (3)專門設計或製造用於檢驗燃料細棒(或棒)成品密封性的自動化測試和檢查臺;

  第(3)項典型地包括設備用於:(a)細棒(或棒)端塞焊縫X射線檢測,(b)充壓細棒(或棒)的氦檢漏,(c)細棒(或棒)的g射線掃描以檢驗內部燃料芯塊的正確裝載。

  5. 鈾同位素分離廠以及為其專門設計或製造的(除分析儀器以外的)

  設備

  可以認為屬於為鈾同位素分離「專門設計或製造的(除分析儀器外的)設備」這一概念範圍的設備物項包括:

  5.1 氣體離心機和專門設計或製造用於氣體離心機的組件和構件

  按語

  氣體離心機通常由一個(或幾個)直徑在75 mm(3 in)和400 mm(16 in)之間的薄壁圓筒組成。圓筒處在真空環境中並且以大約300 m/s或更高的線速度旋轉,旋轉時其中軸線保持垂直。為了達到高的轉速,旋轉構件的結構材料必須具有高的強度/密度比,而轉筒組件及其單個構件必須按高精度公差來製造以便使不平衡減到最小。與其他離心機不同,濃縮鈾用的氣體離心機的特點是:在轉筒室中有一個(或幾個)盤狀擋板和一個固定的管列用來供應和提取UF6氣體,其特點是至少有三個單獨的通道,其中兩個與從轉筒軸向轉筒室周邊伸出的收集器相連。在真空環境中還有一些不轉動的關鍵物項,它們雖然是專門設計的,但不難製造,也不是用獨特材料製造的。不過,一個離心機設施需要大量的這種構件,因此其數量是最終使用的一個重要指標。

  5.1.1 轉動部件

  (a) 完整的轉筒組件:
  用本節注釋中所述的一種或一種以上高強度/密度比材料製成的若干薄壁圓筒或一些相互連接的薄壁圓筒;如果是相互連接的,則圓筒通過以下5.1.1(c)所述的彈性波紋管或環連接。轉筒(如果是最終形式的話)裝有以下5.1.1(d)和(e)所述一個(或幾個)內擋板和端蓋。但是完整的組件可能只以部分組裝形式交貨。

  (b) 轉筒
  專門設計或製造的厚度為12mm(0.5in)或更薄的直徑在75mm(3in)和400mm(16in)之間、用本節注釋中所述一種或一種以上高強度/密度比材料製成的薄壁圓筒。

  (c) 環或波紋管:
  專門設計或製造用於局部支承轉筒或把數個轉筒連接起來的構件。波紋管是壁厚3mm(0.12in)或更薄的直徑在75mm(3in)和400mm(16in)之間、用本節注釋中所述一種或一種以上高強度/密度比材料製成的有褶短圓筒。

  (d) 擋板:
  專門設計或製造的直徑在75mm(3in)和400mm(16in)之間、用本節注釋中所述各種高強度/密度比材料之一製成的安裝在離心機轉筒內的盤狀構件,其作用是將排氣室與主分離室隔開,在某些情況下幫助UF6氣體在轉筒的主分離室中循環。

  (e) 頂蓋/底蓋:
  專門設計或製造的直徑在75mm(3in)和400mm(16in)之間、用本節注釋中所述各種高強度/密度比材料之一製成的裝在轉筒端部的盤狀構件,這樣就把UF6包容在轉筒內,在有些情況下還作為整體一部分支承、保持或容納上軸承件(頂蓋)或支持馬達的旋轉件和下軸承件(底蓋)。

  注釋

  離心機轉動構件所用材料是:

  (a) 極限抗拉強度為2.05×109 N/m2(300000psi)或更高的馬氏體鋼;
  (b) 極限抗拉強度為0.46×109 N/m2(67000psi)或更高的鋁合金;
  (c) 適合於複合結構用的纖維材料,其比模量應為12.3×106 m或更高,比極限抗拉強度應為0.3×106 m或更高(「比模量」是用N/m2表示的楊氏模量除以用N/m3表示的比重;「比極限抗拉強度」是用N/m2表示的極限抗拉強度除以用N/m3表示的比重)。
 
  5.1.2 靜態部件

  (a) 磁懸浮軸承
  專門設計或製造的軸承組合件,由懸浮在充滿阻尼介質箱中的一個環形磁鐵組成。該箱要用耐UF6的材料(見5.2的注釋)製造。該磁鐵與裝在5.1.1(e)所述頂蓋上的一個磁極片或另一個磁鐵耦合。此磁鐵可以是環形的,外徑與內徑的比小於或等於1.6∶1。它的初始磁導率可以是0.15H/m(120000CGS制單位)或更高,或剩磁98.5%或更高,或產生的能量高於80 kJ/m3(107高斯-奧斯特)。除了具有通常的材料性質外,先決條件是磁軸對幾何軸的偏離應限制在很小的公差範圍內(低於0.1 mm或0.004 in)或特別要求磁鐵材料有均勻性。

  (b) 軸承/阻尼器:
  專門設計或製造的安裝在阻尼器上的具有樞軸/蓋的軸承。樞軸通常是一種淬硬鋼軸,一端精加工成半球,而另一端能連在5.1.1(e)所述底蓋上。但是這種軸可附有一個動壓軸承。蓋是球形的,一面有一個半球形陷穴。這些構件通常是單獨為阻尼器提供的。

  (c) 分子泵:
  專門設計或製造的內部有已加工或擠壓的螺紋槽和已加工的腔的泵體。典型尺寸如下:內徑75 mm(3 in)到400 mm(16in),壁厚10 mm(0.4 in)或更厚,長度等於或大於直徑。刻槽的橫截面是典型的矩形,槽深2 mm(0.08 in)或更深。

  (d) 電動機定子:
  專門設計或製造的環形定子,用於在真空中頻率範圍為600—2000 Hz、功率範圍為50—1000 VA條件下同步運行的高速多相交流磁滯(或磁阻)式電動機。定子由在典型厚度為2.0 mm(0.08 in)或更薄一些的薄層組成的低損耗疊片鐵芯上的多相繞組組成。

  (e) 離心機殼/收集器:
  專門設計或製造用來容納氣體離心機的轉筒組件的部件。離心機殼由一個壁厚達30 mm(1.2 in)的剛性圓筒組成,它帶有經過精密機械加工的兩個端面以便固定軸承和一個或多個便於安裝的法蘭盤。這兩個經過機械加工的端面相互平行,並以不大於0.05度的誤差與圓筒縱軸垂直。離心機殼也可是一種格狀結構以容納幾個轉筒。這種機殼通常用耐UF6腐蝕的材料製造或是用這類材料加以保護。

  (f) 收集器:
  專門設計或製造的內徑達12 mm(0.5in)的一些管件,它們用來藉助皮托管作用(即利用一個例如扳彎徑向配置的管的端部而形成的面迎轉筒內環形氣流的開口)從轉筒內部提取UF6氣體,並且能與中心氣體提取系統相連。這類管件用耐UF6腐蝕的材料製造或用這類材料加以保護。

  5.2 為氣體離心濃縮工廠專門設計或製造的輔助系統、設備和部件

  按語

  氣體離心濃縮工廠用的輔助系統、設備和部件是向離心機供應UF6,把單個離心機相互聯接組成級聯(多級)從而逐漸提高濃縮度並且從離心機中提取UF6「產品」和「尾料」所需的各種工廠系統,以及驅動離心機或控制該工廠所需要的設備。

  通常利用經加熱的高壓釜將UF6從固體中蒸發出來,氣態形式的UF6通過級聯集管線路被分配到各個離心機。通過級聯集管線路使從離心機流出的UF6「產品」和「尾料」氣流通到冷阱(在約203 K(-70℃)下工作),氣流在冷阱先冷凝,然後再送入適當的容器以便運輸或貯存。由於一個濃縮工廠由排成級聯式的數千個離心機組成,所以級聯的集管線路有數公裡長,含有幾千條焊縫而且管道布局大量重複。上述設備、部件和管道系統都是按非常高的真空和淨度標準製造的。

  5.2.1 供料系統/產品和尾料提取系統

  專門設計或製造的流程系統包括:
  供料釜(或供料器),用於以高達100 kPa(15 psi)的壓力和1 kg/h(或更大)的速率將UF6送往離心機級聯;

  凝華器(或冷阱),用於以高達3 kPa(0.5 psi)的壓力從級聯中取出UF6。凝華器能被冷卻到203 K(-70℃)和加熱到343 K(70℃);

  「產品」和「尾料」器,用來把UF6收集到容器中。

  這種設施、設備和管線全部用耐UF6的材料製成或用作襯裡(見本節的注釋),並且按很高的真空和淨度標準製造。

  5.2.2 機械集管管路系統

  專門設計或製造用於在離心機級聯中操作UF6的管路系統和集管系統。管路網絡通常是「三頭」集管系統,每個離心機連接一個集管頭。這樣,在形式上有大量重複。全都用耐UF6的材料(見本節注釋)製成並且按很高的真空和淨度標準製造。

  5.2.3 UF6質譜儀/離子源

  專門設計或製造的磁質譜儀或四極質譜儀,這兩種譜儀能從UF6氣流中「在線」取得供料、產品或尾料的樣品,並且具有以下所有特點:

  1. 原子質量單位的單位解析度高於320;

  2. 離子源用尼赫羅姆合金或蒙乃爾合金製成或以這些材料作為襯裡或鍍鎳;

  3. 電子轟擊離子源;

  4. 有一個適合於同位素分析的收集系統。

  5.2.4 頻率變換器

  為滿足5.1.2(d)中定義的電動機定子的需要而專門設計或製造的頻率變換器(又稱變頻器或變換器)或這類頻率變換器的部件、構件和子配件。

  它們具有下述所有特點:

  1. 多相輸出600—2000 Hz;

  2. 高穩定性(頻率控制優於0.1%);

  3. 低諧波畸變(低於2%);和

  4. 效率高於80%。

  注釋

  以上所列物項不是直接接觸UF6 流程氣體就是直接控制離心機和直接控制這種氣體從離心機到離心機以及從級聯到級聯的通路。

  耐UF6腐蝕的材料包括不鏽鋼、鋁、鋁合金、鎳或含鎳60%(或以上)的合金。

  5.3 專門設計或製造用於氣體擴散濃縮的組件和部件

  按語

  用氣體擴散法分離鈾同位素時,主要的技術組件是一個特製的多孔氣體擴散膜、用於冷卻(經壓縮過程加熱的)氣體的熱交換器、密封閥和控制閥以及管道。由於氣體擴散技術使用的是六氟化鈾(UF6),所有的設備、管道和儀器儀表(與氣體接觸的)表面都必須用同UF6接觸時能保持穩定的材料製成。一個氣體擴散設施需要許多這樣的組件,因此其數量是最終使用的一個重要指標。

  5.3.1 氣體擴散膜

  (a) 專門設計或製造的由耐UF6腐蝕的金屬、聚合物或陶瓷材料製成 的很薄的多孔過濾膜,孔的大小為100—1000Å,膜厚5 mm(0.2in)(或以下),對於管狀膜來說,直徑為25mm(1in)(或以下);和
  (b) 為製造這種過濾膜而專門製備的化合物或粉末。這類化合物和粉末包括鎳或含鎳60%(或以上)的合金、氧化鋁或純度99.9%(或以上)的耐UF6的完全氟化的烴聚合物,粒度小於10 mm。粒度高度均勻。這些都是專門為製造氣體擴散膜製備的。
  
  5.3.2 擴散室

  專門設計或製造的直徑大於300 mm(12in)、長度大於900 mm(35in)的密閉式圓柱形容器或尺寸相當的矩形容器;該容器有直徑均大於50 mm(2in)的一個進氣管和兩個出氣管,容器用於容納氣體擴散膜,由耐UF6的材料製成或以其作為襯裡,並且設計成便於水平安裝和豎直安裝的形式。

  5.3.3 壓縮機和鼓風機

  專門設計或製造的軸向離心式或正排量壓縮機或鼓風機,其體積吸氣能力為1m3UF6/min(或更大),出口壓力高達幾百千帕(100 psi),設計成在具有或沒有適當功率電動機的UF6環境中長期運行。此外,還有這類壓縮機或鼓風機的分離組件,這種壓縮機和鼓風機的壓力比在2∶1和6∶1之間,用耐UF6的材料製成或以其作為襯裡。

  5.3.4 轉動軸封

  專門設計或製造的真空密封裝置,有密封式進氣口和出氣口,用於密封把壓縮機或鼓風機轉子同傳動馬達連接起來的轉動軸,以保證可靠的密封,防止空氣滲入充滿UF6的壓縮機或鼓風機的內腔。這種密封裝置通常設計成將緩衝氣體洩漏率限制到小於1000 cm3/min(60 in3/min)。

  5.3.5 冷卻UF6的熱交換器

  專門設計或製造的用耐UF6材料(不鏽鋼除外)製成或以其作為襯裡或以銅或這些金屬的複合物作襯裡的熱交換器,在壓差為100 kPa(15psi)下滲透壓力變化率小於10Pa/h(0.0015psi)。

  5.4 專門設計或製造的用於氣體擴散濃縮的輔助系統、設備和部件

  按語

  氣體擴散濃縮工廠用的輔助系統、設備和部件是向氣體擴散組件供應UF6,把單個組件相互聯結組成級聯(或多級)以便使濃縮度逐步增高並且從各個擴散級聯中提取UF6「產品」和「尾料」所需的工廠系統。由於擴散級聯的慣性很大,級聯運行的任何中斷,特別是停車,會導致嚴重後果。因此,在所有工藝系統中嚴格持續地保持真空、自動防止事故、準確地自動調節氣流對氣體擴散工廠是很重要的。所有這一切,使該工廠需要裝備大量專用的測量、調節和控制系統。通常UF6從置於高壓釜內的圓筒中蒸發,以氣態形式經級聯集管管路被分配到進口。從出口流出的UF6「產品」和「尾料」氣流通過級聯集管管路被分配到冷阱或壓縮裝置,UF6氣體在那裡液化,然後再進到適當的容器以便運輸或貯存。由於一個氣體擴散濃縮工廠由排成級聯式的大量氣體擴散組件組成,所以級聯的集管管線有數公裡長,含有幾千條焊縫而且管道布局大量重複。上述設備、部件和管道系統都按非常高的真空和淨度標準製造。

  5.4.1 供料系統/產品和尾料提取系統

  專門設計或製造的能在300 kPa(45 psi)或以下的壓力下運行的流程系統,包括:

  供料釜(或供料系統),用於將UF6送入氣體擴散級聯;
  凝華器(或冷阱),用於從擴散級聯中取出UF6;
  液化器,將來自級聯的UF6氣體壓縮並冷凝成液態UF6;
  「產品」器或「尾料」器,用來把UF6收集到容器中。

  5.4.2 集管管路系統

  專門設計或製造用於在氣體擴散級聯中操作UF6的管路系統和集管系統。這種管路網絡通常是「雙頭」集管系統,每個擴散單元連接一個集管頭。

  5.4.3 真空系統

  (a)專門設計或製造的大型真空歧管、真空集管和抽氣能力為5 m3/min(或以上)的真空泵。
  (b)專門設計的在含UF6氣氛中使用的真空泵,用鋁、鎳或含鎳量高於60%的合金製成或以其作為襯裡。這些泵可以是旋轉式或正壓式,可有排代式密封和碳氟化合物密封並且可以有特殊工作流體存在。
 
  5.4.4 特種截流閥和控制閥

  專門設計和製造的由耐UF6材料製成的直徑為40—1500mm(1.5—59in)可手動或自動的截流閥和控制波紋管閥,用來安裝在氣體擴散濃縮工廠的主系統和輔助系統中。

  5.4.5 UF6質譜儀/離子源

  專門設計或製造的磁質譜儀或四極質譜儀,這些譜儀能從UF6氣流中「在線」取得供料、產品或尾料的樣品,並且具有以下所有特點:

  1. 原子質量單位的單位解析度高於320;

  2. 離子源用尼赫羅姆合金或蒙乃爾合金製成或以這些材料作為襯裡或鍍鎳;

  3. 電子轟擊離子源;

  4. 有一個適合於同位素分析的收集系統。

  注釋

  以上所列物項不是直接接觸UF6流程氣體就是直接控制級聯中的這種氣流。所有接觸流程氣體的表面,均需用耐UF6材料製成或以其作為襯裡。就本節有關氣體擴散物項而言,耐UF6腐蝕的材料包括:不鏽鋼、鋁、鋁合金、氧化鋁、鎳或含鎳60%(或以上)的合金,以及耐UF6的完全氟化的烴聚合物。

  5.5 專門設計或製造用於氣動濃縮廠的系統、設備和部件

  按語

  在氣體動力學濃縮過程中,要壓縮氣態UF6和輕氣體(氫或氦)的混合氣,然後使其通過分離元件。在這些元件中,通過在一個曲壁幾何結構面上產生的高離心力,完成同位素分離。已經成功地開發了這種類型的兩個過程:噴嘴分離過程和渦流管過程。就這兩種過程而言,一個分離級的主要部件包括容納專用分離元件(噴嘴或渦流管)的圓筒狀容器、氣體壓縮機和用來排出壓縮熱的熱交換器。一座氣動濃縮工廠需要若干個這種分離級:因此其數量是最終使用的一個重要指標。由於氣動過程使用UF6,所有設備、管線和儀器儀表中與這種氣體接觸的表面,都必須用同UF6接觸時能保持穩定的材料製成。

  注釋

  本節所列物項不是直接接觸UF6流程氣體就是直接控制級聯中的這種氣流。所有接觸流程氣體的表面,均需用耐UF6材料製成或用耐UF6材料保護。就本節有關氣動濃縮物項而言,耐UF6腐蝕的材料包括:銅、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鎳或含鎳60%(或以上)的合金,以及耐UF6的完全氟化的烴聚合物。

  5.5.1 分離噴嘴

  專門設計或製造的分離噴嘴及其組件。分離噴嘴由一些狹縫狀、曲率半徑小於1mm(一般為0.1mm—0.05mm)的耐UF6腐蝕的彎曲通道組成,噴嘴中有一分離楔尖能將流過該噴嘴的氣體分成兩部分。

  5.5.2 渦流管

  專門設計或製造的渦流管及其組件。渦流管呈圓筒形或錐形,用耐UF6腐蝕材料製成或加以保護,其直徑在0.5cm至4cm之間,長徑比率為20∶1或更小,並帶有1個或多個切向進口。這些渦流管的一端或兩端裝有噴嘴型附件。

  注釋

  供料氣體在渦流管的一端切向進入渦流管,或通過一些旋流葉片,或從沿渦流管周邊分布的若干個切向位置進入渦流管。

  5.5.3 壓縮機和鼓風機

  專門設計或製造的用耐UF6腐蝕材料製成或加以保護的軸向離心式或正排量壓縮機或鼓風機,其體積吸入能力為2m3/min或更大的UF6/載氣(氫或氦)混合氣。

  注釋

  這些壓縮機和鼓風機的壓力比一般在1.2∶1和6∶1之間。

  5.5.4 轉動軸封

  專門設計或製造的帶有密封式進氣口和出氣口的轉動軸封,用於密封把壓縮機或鼓風機轉子同驅動馬達連接起來的轉動軸,以保證可靠的密封,防止過程氣體外漏或空氣或密封氣體滲入充滿UF6/載氣混合氣的壓縮機或鼓風機內腔。

  5.5.5 冷卻氣體用熱交換器

  專門設計或製造的用耐UF6腐蝕材料製成或加以保護的熱交換器。

  5.5.6 分離元件外殼

  專門設計或製造的用耐UF6腐蝕的材料製成或加以保護的用作容納渦流管或分離噴嘴的分離元件外殼。

  注釋

  這種外殼可以是直徑大於300 mm、長度大於900 mm的圓筒狀容器或尺寸相當的矩形容器,並可設計成便於水平安裝或豎直安裝的形式。

  5.5.7 供料系統/產品和尾料提取系統

  專門為濃縮工廠設計或製造的用耐UF6腐蝕材料製成的或加以保護的流程系統或設備,包括:

  (a) 供料釜、供料加熱爐或供料系統,用於將UF6送入濃縮過程;
  (b) 凝華器(或冷阱),用於從濃縮過程中移出UF6,供下一步加熱轉移;
  (c) 固化器或液化器,用於通過壓縮UF6並將其轉換為液態形式或固態形式,從濃縮流程中移出UF6;
  (d) 「產品」器或「尾料」器,用於把UF6收集到容器中。

  5.5.8 集管管路系統

  專門為操作氣動級聯中的UF6設計或製造的用耐UF6腐蝕材料製成或保護的集管管路系統。這種管路系統通常是「雙頭」集管系統,每級或每個級組連接一個集管頭。

  5.5.9 真空系統和泵

  (a) 為在含UF6氣氛中工作而專門設計或製造的抽氣能力為5 m3/min 或更大的由若干真空歧管、真空集管和真空泵組成的真空系統;
  (b) 為在含UF6氣氛中工作而專門設計或製造的用耐UF6腐蝕的材料 製成或保護的真空泵。這些泵也可用氟碳密封和特殊工作流體。

  5.5.10 特種截流閥和控制閥

  專門設計或製造的由耐UF6腐蝕材料製成或保護的直徑為40—1500 mm的可手動或自動的截流閥和控制波紋管閥,用來安裝在氣動濃縮工廠的主系統和輔助系統中。

  5.5.11 UF6質譜儀/離子源

  專門設計或製造的磁質譜儀或四極質譜儀,這些譜儀能從UF6氣流中「在線」取得供料、產品或尾料的樣品,並且具有以下所有特點:

  1. 質量的單位解析度高於320;

  2. 離子源用尼赫羅姆合金或蒙乃爾合金製成或以這些材料作為襯裡或鍍鎳;

  3. 電子轟擊離子源;

  4. 有一個適合於同位素分析的收集器系統。

  5.5.12 UF6/載氣分離系統

  專門設計或製造的將UF6與載氣(氫或氦)分離開來的過程系統。

  注釋

  這些系統是為將載氣中的UF6含量降至1 ppm或更低而設計的,並可裝有下述的設備:

  (a) 低溫熱交換器和低溫分離器,能承受-120℃或更低的溫度,或
  (b) 低溫製冷設備,能承受-120℃或更低的溫度,或
  (c) 用於將UF6與載氣分離開來的分離噴嘴或渦流管設備,或
  (d) UF6冷阱,能承受-20℃或更低的溫度。

  5.6 專門設計或製造用於化學交換或離子交換濃縮工廠的系統、設備和部件

  按語

  鈾的幾種同位素在質量上的微小差異,能引起化學反應平衡小的變化。這可用作同位素分離的基礎。已經開發成功兩種工藝過程:液-液化學交換過程和固-液離子交換過程。

  在液-液化學交換過程中,兩種不混溶的液相(水相和有機相)作逆流接觸,結果給出數千分離級的級聯效果。水相由含氯化鈾的鹽酸溶液組成;有機相由載氯化鈾的萃取劑的有機溶劑組成。分離級聯中使用的接觸器可以是液-液交換柱(例如帶有篩板的脈衝柱),或是液體離心接觸器。在分離級聯的兩端要求實現化學轉化(氧化和還原)以保證各端的回流要求。一個重要的設計問題是避免這些過程物流被某些金屬離子沾汙。所以,一般使用塑料的、襯塑料的(包括用氟碳聚合物)和(或)襯玻璃的柱和管線。

  在固-液離子交換過程中,濃縮是由鈾在一種特製的作用很快的離子交換樹脂或吸附劑上的吸附/解吸完成的。使鈾的鹽酸溶液和其他化學試劑,從載有吸附劑填充床的圓筒形濃縮柱中通過。就一個連續過程而言,需要有一個回流系統,以便把從吸附劑上解吸下來的鈾返回到液流中,這樣便可收集「產品」和「尾料」。這是通過使用適宜的還原/氧化化學試劑來完成的。這些試劑可在單獨的外部系統中完全再生,並可在同位素分離柱內部分地再生。由於在這種工藝過程中有熱的濃鹽酸溶液存在,使用的設備應該用專門的耐腐蝕材料製造或保護。

  5.6.1 液-液交換柱(化學交換)

  為使用化學交換過程的鈾濃縮工廠專門設計或製造的有機械動力輸入的逆流液-液交換柱(即帶有篩板的脈衝柱、往復板柱和帶有內部 渦輪混合器的柱)。為了耐濃鹽酸溶液的腐蝕,這些交換柱及其內部構件一般用適宜的塑料(例如氟碳聚合物)或玻璃製作或保護。交換柱的級停留時間一般被設計得很短(30秒或更短)。

  5.6.2 液-液離心接觸器(化學交換)

  為使用化學交換過程的鈾濃縮工廠而專門設計或製造的液-液離心接觸器。此類接觸器利用轉動來達到有機相與水相的分散,然後藉助離心力來分離開這兩相。為了耐濃鹽酸溶液的腐蝕,這些接觸器一般用適當的塑料(例如碳氟聚合物)來製造或作襯裡,或襯以玻璃。離心接觸器的級停留時間被設計得很短(30秒或更短)。

  5.6.3 鈾還原系統和設備(化學交換)

  (a)為使用化學交換過程的鈾濃縮工廠專門設計或製造的、用來將鈾從一種價態還原為另一種價態的電化學還原槽。與過程溶液接觸的這種槽的材料必須能耐濃鹽酸溶液腐蝕。

  注釋

  這種槽的陰極室必須設計成能防止鈾被再氧化到較高的價態。為了把鈾保持在陰極室中,這種槽可有一個由特種陽離子交換材料製成的抗滲的隔膜。陰極一般由石墨之類適宜的固態導體組成。

  (b)裝在級聯的產品端為將有機相流中的U+4移出、調節酸濃度和向電化學還原槽供料而專門設計或製造的系統。

  注釋

  這些系統由以下設備組成:將有機相流中的U+4反萃取到水溶液中的溶劑萃取設備,完成溶液pH值調節和控制的蒸發設備和(或)其他設備,以及向電化學還原槽供料的泵或其他輸送裝置。一個重要的設計問題是要避免水相流被某些種類的金屬離子沾汙。因此,對該系統那些接觸這種過程物流的部分,要用適當的材料(例如玻璃、碳氟聚合物、聚苯硫酸酯、聚醚碸和用樹脂浸過的石墨)製成或保護的設備來構成。

  5.6.4 供料準備系統(化學交換)

  專門設計或製造的用來為化學交換鈾同位素分離工廠生產高純氯化鈾供料溶液的系統。

  注釋

  這些系統由進行純化所需的溶解設備、溶劑萃取設備和(或)離子交換設備,以及用來將U+6或U+4還原為U+3的電解槽組成。這些系統產生只含幾個ppm的鉻、鐵、釩、鉬和其他兩價或價態更高的陽離子金屬雜質的氯化鈾溶液。處理高純度U+3系統的若干部分的建造材料包括玻璃、碳氟聚合物、聚苯硫酸酯或聚醚碸塑料襯裡的石墨和用樹脂浸過的石墨。

  5.6.5 鈾氧化系統(化學交換)

  專門設計或製造用於將U+3氧化為U+4以便返回化學交換濃縮過程的鈾同位素分離級聯的系統。

  注釋

  這些系統可裝有如下設備:

  (a)使氯氣和氧氣與來自同位素分離設備的水相流相接觸的設備以及將所得U+4萃入由級聯的產品端返回的已被反萃取過的有機相的設備;
  (b)使水與鹽酸分離開來,以便水和加濃了的鹽酸可在適當位置被重新引入工藝過程的設備。

  5.6.6 快速反應離子交換樹脂/吸附劑(離子交換)

  為以離子交換過程進行鈾濃縮而專門設計或製造的快速反應離子交換樹脂或吸附劑包括:多孔大網絡樹脂,和(或)薄膜結構(在這些結構中,活性化學交換基團僅限於非活性多孔支持結構表面的一個塗層),以及處於包括顆粒或纖維在內的任何適宜形式的其他複合結構。這些離子交換樹脂/吸附劑的直徑有0.2 mm或更小,而且在化學性質上必須能耐濃鹽酸溶液腐蝕,在物理性質上必須有足夠的強度因而在交換柱中不被降解。這些樹脂/吸附劑是專門為實現很快的鈾同位素交換動力學過程(低於10秒的交換速率減半期)而設計的,並且能在100—200℃的溫度範圍內操作。

  5.6.7 離子交換柱(離子交換)

  為以離子交換過程進行鈾濃縮而專門設計或製造的用於容納和支撐離子交換樹脂/吸附劑填充床層的直徑大於1000 mm的圓柱。這些柱一般用耐濃鹽酸溶液腐蝕的材料(例如鈦或碳氟塑料)製成或保護,並能在100—200℃的溫度範圍內和高於0.7 MPa(102 psi)的壓力下操作。

  5.6.8 離子交換回流系統(離子交換)

  (a) 專門設計或製造的用於使離子交換鈾濃縮級聯中所用化學還原劑再生的化學或電化學還原系統。
  (b) 專門設計或製造的用於使離子交換鈾濃縮級聯中所用化學氧化劑再生的化學或電化學氧化系統。

  注釋

  離子交換濃縮過程可使用例如Ti+3作為還原陽離子,在這種情況下,所用還原系統將通過還原Ti+4使Ti+3再生。

  離子交換濃縮過程可使用例如Fe+3作為氧化劑,在這種情況下,所用氧化系統將通過氧化Fe+2來使Fe+3再生。

  5.7 專門設計或製造用於以雷射為基礎的濃縮工廠的系統、設備和部件

  按語

  目前利用雷射的濃縮過程的系統有兩類:一類是過程介質為原子鈾蒸氣的系統,另一類是過程介質為鈾化合物的蒸氣的系統。這些過程的通用名稱包括:第一類——原子蒸氣雷射同位素分離(AVLIS或SILVA);第二類——分子雷射同位素分離(MLIS或MOLLS)和同位素選擇性雷射活化化學反應(CRISLA)。用於雷射濃縮工廠的系統、設備和部件包括:(a)鈾金屬蒸氣供料裝置(用於選擇性光電離)或鈾的化合物蒸氣供料裝置(用於光離解或化學活化);(b)第一類中作為「產品」和「尾料」的濃縮的鈾金屬和貧化的鈾金屬收集裝置,和第二類中作為「產品」的離解的或反應的化合物和作為「尾料」的未發生變化材料的收集裝置;(c)用於選擇性地激發鈾-235的雷射過程系統;和(d)供料準備設備和產品轉化設備。鑑於鈾原子和鈾化合物能譜的複雜性,可能需要同現有雷射技術中的任何一種聯合使用。

  注釋

  本節所列的許多物項將直接接觸鈾金屬蒸氣、液態金屬鈾,或由UF6或UF6和其他氣體的混合物組成的過程氣體。所有與鈾或UF6接觸的表面,都全部由耐腐蝕材料製造或保護。就有關基於雷射的濃縮的物項而言,耐鈾金屬或鈾合金蒸氣或液體腐蝕的材料包括:氧化釔塗敷石墨和鉭;耐UF6腐蝕的材料包括:銅、不鏽鋼、鋁、鋁合金、鎳或含鎳60%或以上的合金和耐UF6腐蝕的完全氟化的烴聚合物。

  5.7.1 鈾蒸發系統(AVLIS)

  專門設計或製造的鈾蒸發系統。這些系統含有大功率條帶式或掃描式電子束槍,打到靶上的能量大於2.5 kW/cm。

  5.7.2 液態鈾金屬處理系統(AVLIS)

  專門設計或製造由一些坩堝及其冷卻設備組成用於處理熔融鈾或鈾合金的液態金屬處理系統。

  注釋

  這種系統的坩堝和其他接觸熔融鈾或鈾合金的部分,要用有適當的耐腐蝕和耐高溫性能的材料製成或保護。適當的材料包括鉭、氧化釔塗敷石墨、用其他稀土氧化物或其混合物塗敷的石墨。

  5.7.3 鈾金屬「產品」和「尾料」收集器組件(AVLIS)

  專門設計或製造用於收集液態或固態鈾金屬的「產品」和「尾料」收集器組件。

  注釋

  這些組件的部件由耐鈾金屬蒸氣或液體的高溫和腐蝕性的材料(例如氧化釔塗敷石墨或鉭)製成或保護。這類部件可包括用於磁、靜電或其他分離方法的管、閥、管接頭、「出料槽」、進料管、熱交換器和收集板。

  5.7.4 分離器組件外殼(AVLIS)

  專門設計或製造的圓筒狀或矩形容器,用於容納鈾金屬蒸氣源、電子束槍,及「產品」與「尾料」收集器。

  注釋

  這些外殼有多種樣式的開口,用於供電線路、供水管、雷射束窗、真空泵接頭及儀器儀表診斷和監測。這些開口均設有開閉裝置,以便整修內部的部件。

  5.7.5 超聲膨脹噴嘴(MLIS)

  專門設計或製造的超聲膨脹噴嘴,用於冷卻UF6與載氣的混合氣至150K或更低的溫度。這種噴嘴耐UF6腐蝕。

  5.7.6 五氟化鈾產品收集器(MLIS)

  專門設計或製造的UF5固態產品收集器。這種收集器是過濾式、衝擊式或旋流式收集器,或其組合;並且耐UF5/UF6環境的腐蝕。

  5.7.7 UF6/載氣壓縮機(MLIS)

  為在UF6環境中長期操作而專門設計或製造的UF6/載氣混合氣壓縮機。這些壓縮機中與過程氣體接觸的部件用耐UF6腐蝕的材料製成或保護。

  5.7.8 轉動軸封(MLIS)

  專門設計或製造的帶密封進氣口和出氣口的轉動軸封,用於密封把壓縮機轉子與驅動馬達連接起來的轉動軸,以保證可靠的密封,防止過程氣體外漏,或空氣或密封氣體漏入充滿UF6/載氣混合氣的壓縮機內腔。

  5.7.9 氟化系統(MLIS)

  專門設計或製造的用於將UF5(固體)氟化為UF6(氣體)的系統。

  注釋

  這些系統是為將所收集的UF5粉末氟化為UF6而設計的。其UF6隨後將被收集於產品容器中,或作為進料被轉送到為進行進一步濃縮而設置的MLIS單元中。在一種方案中,這種氟化反應可在同位素分離系統內部完成,以便一離開「產品」收集器便反應和回收。在另一種方案中,UF5粉末將被從「產品」收集器中移出/轉送到一個適當的反應容器(例如流化床反應器、螺旋反應器或火焰塔式反應器)中進行氟化。在這兩種方案中,都使用氟氣(或其他適宜的氟化劑)貯存和轉送設備,以及UF6收集和轉送設備。

  5.7.10 UF6質譜儀/離子源(MLIS)

  專門設計或製造的磁質譜儀或四極質譜儀,這些質譜儀能從UF6氣流中「在線」取得供料、「產品」或「尾料」的樣品,並且具有以下所有特點:

  1. 質量的單位解析度高於320;

  2. 離子源用尼赫羅姆合金或蒙乃爾合金製成或以這些材料作為襯裡或鍍鎳;

  3. 電子轟擊離子源;

  4. 有一個適合於同位素分析的收集器系統。

  5.7.11 進料系統/產品和尾料提取系統(MLIS)

  為濃縮廠專門設計或製造的工藝系統或設備,用耐UF6腐蝕的材料製成或保護,包括:

  (a) 進料釜、加熱爐或系統,用於將UF6送入濃縮過程;
  (b) 凝華器(或冷阱),用於從濃縮過程中移出UF6,供下一步加熱轉移;
  (c) 固化或液化器,用於通過壓縮UF6並將其轉換為液態形式或固態形式,從濃縮過程中移出UF6;
  (d)「產品」器或「尾料」器,用於把UF6收集到容器中。

  5.7.12 UF6/載氣分離系統(MLIS)

  為將UF6從載氣中分離出來專門設計或製造的工藝系統。載氣可為氮、氬或其他氣體。

  注釋

  這類系統可裝有如下設備:

  (a)低溫熱交換器或低溫分離器,能承受-120℃或更低的溫度;或
  (b)低溫冷凍器,能承受-120℃或更低的溫度;或
  (c)UF6冷阱,能承受-20℃或更低的溫度。

  5.7.13 雷射系統(AVLIS,MLIS和CRISLA)

  為鈾同位素分離專門設計或製造的雷射器或雷射系統。

  注釋

  AVLIS過程使用的雷射系統通常由兩個雷射器組成:一個銅蒸氣雷射器和一個染料雷射器。MLIS使用的雷射系統通常由一個CO2雷射器或受激準分子雷射器和一個多程光室(兩端有旋轉鏡)組成。這兩種過程使用的雷射器或雷射系統都需要有一個譜頻穩定器以便能夠長時間地工作。

  5.8  專門設計或製造的用於等離子體分離濃縮廠的系統、設備和部件

  按語

  在等離子體分離過程中,鈾離子等離子體通過一個調到鈾-235離子共振頻率的電場,使鈾-235離子優先吸收能量並增大它們螺旋狀軌道的直徑。具有大直徑徑跡的離子被捕集從而產生鈾-235被濃集的產品。由電離的鈾蒸氣組成的等離子體被約束在由超導磁體產生的高強度磁場的真空室內。這個過程的主要技術系統包括鈾等離子體發生系統、帶有超導磁體的分離器組件和用於搜集「產品」和「尾料」的金屬移出系統。

  5.8.1 微波動力源和天線

  為產生或加速離子專門設計或製造的微波動力源和天線,具有以下特性:頻率高於30 GHz,且用於產生離子的平均功率輸出大於50 kW。

  5.8.2 離子激發線圈

  專門設計或製造的射頻離子激發線圈,其頻率高於100 kHz,且能夠輸送的平均功率高於40 kW。

  5.8.3 鈾等離子體發生系統

  為產生鈾等離子體專門設計或製造的系統,這種系統可裝有高功率條帶式或掃描式電子束槍,打到靶上的能量高於2.5 kW/cm。

  5.8.4 液態鈾金屬作業系統

  專門設計或製造的用於熔融的鈾或鈾合金的液態金屬作業系統,包括坩堝和坩堝用冷卻設備。

  注釋

  這種系統中與熔融的鈾或鈾合金接觸的坩堝和其他部件由適當的抗腐蝕和抗熱材料構成或由這種材料作防護層。可適用的材料包括鉭、有釔塗層的石墨、有其他稀土氧化物或這類氧化物的混合物塗層的石墨。

  5.8.5 鈾金屬「產品」和「尾料」收集器組件

  專門設計或製造的用於固態鈾金屬的「產品」和「尾料」收集器組件。這類收集器組件由抗熱和抗鈾金屬蒸氣腐蝕的材料構成或由這類材料作防護層,例如有釔塗層的石墨或鉭。

  5.8.6 分離器組件外殼

  專門設計或製造的圓筒形容器,供等離子體分離濃縮廠用來容納鈾等離子體源、射頻驅動線圈及「產品」和「尾料」收集器。

  注釋

  這種外殼有多種形式的開口,用於供電線路、擴散泵接頭及儀器儀表診斷和監測。這些開口設有開閉裝置,以便整修內部部件;它們由適當的非磁性材料例如不鏽鋼構成。

  5.9  專門設計或製造的用於電磁濃縮廠的系統、設備和部件

  按語

  在電磁過程中,由一種鹽原料(一般是四氯化鈾)離子化產生的金屬鈾離子被加速並通過一個能使不同同位素離子沿不同軌跡運動的磁場。電磁同位素分離器的主要部件包括:同位素離子束分散/分離用的磁場、離子源及其加速系統和收集經分離的離子的系統。這個過程的輔助系統包括磁體供電系統、離子源高壓供電系統、真空系統以及產品回收及部件的清潔/再循環用多種化學處理系統。

  5.9.1 同位素電磁分離器

  為分離鈾同位素專門設計或製造的同位素電磁分離器及其設備和部件包括:

  (a) 離子源
  專門設計或製造的單個或多個鈾離子源由蒸氣源、電離器和束流加速器組成,用石墨、不鏽鋼或銅等適當材料製造,能提供總強度為50mA或更高的離子束流。
  (b) 離子收集器
  收集器板極由專門為收集濃縮和貧化鈾離子束而設計或製造的兩個或多個槽和容器組成,用石墨或不鏽鋼一類的適當材料製造。
  (c) 真空外殼
為鈾電磁分離器專門設計或製造的真空外殼,用不鏽鋼一類適當的非磁性材料製造,設計在0.1Pa或以下的壓力下運行。

  注釋

  外殼專門設計成裝有離子源、收集器板極和水冷卻管路,並有用於擴散泵連接結構和可用來移出和重新安裝這些部件的開閉結構。

  (d) 磁極塊
  專門設計或製造的磁極塊,直徑大於2m,用來在同位素電磁分離器內維持恆定磁場並在毗連分離器之間傳輸磁場。

  5.9.2 高壓電源

  為離子源專門設計或製造的高壓電源,具有以下所有特點:能連續工作,輸出電壓為20000V或更高,輸出電流為1A或更大,電壓穩定性在8小時內高於0.0l%。

  5.9.3 磁體電源

  專門設計或製造的高功率直流磁體電源,具有以下所有特點:能在100V或更高的電壓下持續產生500A或更大的電流輸出,電流或電壓穩定性在8小時內高於0.01%。

  6. 生產或濃集重水、氘和氘化物的工廠和專門為其設計或製造的設備

  按語

  重水可以通過多種方法生產。然而只有兩種方法已證明具有商業意義:水-硫化氫交換法(GS法)和氨-氫交換法。

  GS法是基於在一系列塔內(通過頂部冷和底部熱的方式操作)水和硫化氫之間氫與氘交換的一種方法。在此過程中,水向塔底流動,而硫化氫氣體從塔底向塔頂循環。使用一系列多孔塔板促進硫化氫氣體和水之間的混合。在低溫下氘向水中遷移,而在高溫下氘向硫化氫中遷移。氘被濃縮了的硫化氫氣體或水從第一級塔的熱段和冷段的接合處排出,並且在下一級塔中重複這一過程。最後一級的產品(氘濃縮至30%的水)送入一個蒸鎦單元以製備反應堆級的重水(即99.75%的氧化氘)。

  氨-氫交換法可以在催化劑存在下通過同液態氨的接觸從合成氣中提取氘。合成氣被送進交換塔,而後送至氨轉換器。在交換塔內氣體從塔底向塔頂流動,而液氨從塔頂向塔底流動。氘從合成氣的氫中洗滌下來並在液氨中濃集。液氨然後流入塔底部的氨裂化器,而氣體流入塔頂部的氨轉換器。在以後的各級中進一步濃縮,最後通過蒸餾生產出反應堆級重水。合成氣進料可由氨廠提供,而這個氨廠也可以與氨-氫交換法重水廠一起建造。氨-氫交換法也可以用普通水作為氘的供料源。

  利用GS法或氨-氫交換法生產重水的工廠所用的許多關鍵設備物項是與化學工業和石油工業的若干生產工序所用設備相同的。對於利用GS法的小廠來說尤其如此。然而,這種設備物項很少有「現貨」供應。GS法和氨-氫交換法要求在高壓下處理大量易燃、有腐蝕性和有毒的流體。因此,在制定使用這些方法的工廠和設備所用的設計和運行標準時,要求認真注意材料的選擇和材料的規格,以保證在長期服務中有很高的安全性和可靠性。規模的選擇主要取決於經濟性和需要。因而,大多數設備物項將按照用戶的要求製造。最後,應該指出,對GS法和氨-氫交換法而言,那些單獨地看並非專門設計或製造用於重水生產的設備物項可以組裝成專門設計或製造用於生產重水的系統。氨-氫交換法所用的催化劑生產系統和在上述兩種方法中將重水最終加濃至反應堆級所用的水蒸餾系統就是此類系統的實例。
專門設計或製造用於利用GS法或氨-氫交換法生產重水的設備物項包括如下:

  6.1 水-硫化氫交換塔

  專門設計或製造用於利用GS法生產重水的、用優質碳鋼(例如ASTMA516)製造的交換塔。該塔直徑6m(20ft)至9m(30ft),能夠在大於或等於2MPa(300psi)壓力下和6mm或更大的容許腐蝕量下運行。

  6.2 鼓風機和壓縮機

  專門為利用GS法生產重水而設計或製造的用於循環硫化氫氣體(即含H2S70%以上的氣體)的單級、低壓頭(即0.2 MPa或30 psi)離心式鼓風機或壓縮機。這些鼓風機或壓縮機的氣體通過能力大於或等於56m3/s(120000 SCFM),能在大於或等於1.8 MPa(260 psi)的吸入壓力下運行,並有對溼H2S介質的密封設計。

  6.3 氨-氫交換塔

  專門設計或製造用於利用氨-氫交換法生產重水的氨-氫交換塔。該塔高度大於或等於35m(114.3ft),直徑1.5m(4.9ft)至2.5m(8.2ft),能夠在大於15MPa(2225psi)壓力下運行。這些塔至少都有一個用法蘭聯結的軸向孔,其直徑與交換塔筒體直徑相等,通過此孔可裝入或拆除塔內構件。

  6.4 塔內構件和多級泵

  專門為利用氨-氫交換法生產重水而設計或製造的塔內構件和多級泵。塔內構件包括專門設計的促進氣/液充分接觸的多級接觸裝置。多級泵包括專門設計的用來將一個接觸級內的液氨向其他級塔循環的水下泵。

  6.5 氨裂化器

  專門設計或製造的用於利用氨-氫交換法生產重水的氨裂化器。該裝置能在大於或等於3MPa(450psi)的壓力下運行。

  6.6 紅外吸收分析器

  能在氘濃度等於或高於90%的情況下「在線」分析氫/氘比的紅外吸收分析器。

  6.7 催化燃燒器

  專門設計或製造的用於利用氨-氫交換法生產重水時將濃縮氘氣轉化成重水的催化燃燒器。

  6.8 整體重水提濃系統,或其蒸餾塔

  專門設計或製造用於將重水提濃至反應堆級氘濃度的整體重水提濃系統,或其蒸餾塔。

  注釋

  通常採用水蒸餾技術從輕水中分離重水的這些系統是專門設計或製造用於由濃度較低的重水原料生產反應堆級重水的(即典型地99.75%氧化氘)。

  7. 分別如第4.和5.所定義的用於燃料元件製造和鈾同位素分離的鈾和鈽轉換廠和專門為其設計或製造的設備出口只有遵照《中華人民共和國核出口管制條例》所規定的程序才能出口本條款範圍之內的成套主要物質物項。在本條款範圍之內的所有工廠、系統和專門設計或製造的設備可用於處理、生產或使用特種可裂變材料。

  7.1 鈾轉化廠及專門為其設計或製造的設備

  按語

  鈾轉化廠和系統可以對鈾進行一種或幾種轉化使其從一種化學狀態轉變為另一種化學狀態,包括:從鈾濃縮物到UO3的轉化;從UO3到UO2的轉化;從鈾的氧化物到UF4或UF6或UCl4的轉化;從UF4到UF6的轉化;從UF6到UF4的轉化;從UF4到金屬鈾的轉化;以及從鈾的氟化物到UO2的轉化。鈾轉化工廠所用許多關鍵設備物項與化學加工工業的若干生產工序所用設備相同。例如,這些過程中使用的各類設備可以包括:加熱爐、迴轉爐、流化床反應器、火焰塔式反應器、液體離心機、蒸餾塔和液-液萃取塔。不過,這些物項中很少有「現貨」 供應,大部分將須按用戶要求和規格製造。在某些情況下,為了適應所處理的一些化學品(HF、F2、ClF3和各種鈾的氟化物)的腐蝕性質以及核臨界關切,需要作專門的設計和建造考慮。最後應該指出,在所有鈾轉化過程中,那些單獨地看不是為鈾轉化專門設計或製造的設備物項,可被組裝成專門為鈾轉化而設計或製造的系統。

  7.1.1 為將UO3轉化為UF6而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UO3到UF6的轉化可以直接通過氟化實現。該過程需要一個氟氣源或三氟化氯源。
7.1.2 為將UO3轉化為UO2而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UO3到UO2的轉化,可以用裂解的氨氣或氫氣還原UO3來實現。

  7.1.3 為將UO2轉化為UF4而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UO2到UF4的轉化,可以用氟化氫氣體(HF)在300—500℃與UO2反應來實現。

  7.1.4 為將UF4轉化為UF6而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UF4到UF6的轉化,可以用氟氣在塔式反應器中與UF4發生放熱反應來實現。使流出氣體通過一個冷卻到-10℃的冷阱把熱的流出氣體中的UF6冷凝下來。該過程需要一個氟氣源。

  7.1.5 為將UF4轉化為金屬鈾而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UF4到金屬鈾的轉化,可用鎂(大批量)或鈣(小批量)還原UF4來實現。還原反應一般在高於鈾熔點(1130℃)的溫度下進行。

  7.1.6 為將UF6轉化為UO2而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UF6到UO2的轉化,可用三種方法來實現。在第一種方法中,用氫氣和水蒸氣將UF6還原並水解為UO2。在第二種方法中,通過溶解在水中而將UF6水解,然後加入氨沉澱出重鈾酸銨,接著可在820℃用氫氣將重鈾酸銨還原為UO2。在第三種方法中,將氣態UF6、CO2和NH3通入水中,結果沉澱出碳酸鈾醯銨。在500-600℃,碳酸鈾醯銨與水蒸氣和氫氣發生反應,生成UO2。

  從UF6到UO2的轉化,通常是燃料製造廠的第一個工序。

  7.1.7 為將UF6轉化為UF4而專門設計或製造的系統

  注釋

  從UF6到UF4的轉化,是用氫還原實現的。

  7.1.8 為將UO2轉化為UCl4而專門設計或製造的設備

  注釋

  從UO2到UCl4轉化可通過兩個流程之一來實現。在第一個流程中,在大約400℃的溫度下,UO2與四氯化碳(CCl4)發生反應。在第二個流程中,在大約700℃的溫度下,以及存在碳黑(CAS1333-86-4)、一氧化碳的條件下,UO2與氯發生反應產生UCl4。

  7.2 鈽轉化廠和專門為其設計或製造的設備

  按語

  鈽轉化廠和系統可以對鈽進行一種或幾種轉化使其從一種化學狀態轉化為另一種化學狀態。包括,從硝酸鈽到PuO2的轉化;從PuO2到PuF4的轉化;以及從PuF4到鈽金屬的轉化。通常鈽轉化廠與後處理設施相關,但是,也可能與鈽燃料元件製造設施相關。許多鈽轉化廠的關鍵設備物項與化學加工工業的若干生產工序所用設備相同。例如,這些過程中使用的各類設備可以包括:加熱爐、迴轉爐、硫化床反應器、火焰塔式反應器、液體離心機、蒸餾塔和液-液萃取塔。也需要熱室、手套箱和遙控機械手。但是,這些物項很少有「現貨」供應,大部分須按用戶的要求和規格製造。對與鈽有關的特殊的放射性、毒性和臨界危險特別仔細的設計是關鍵的。在某些情況下,為了適應所處理的一些化學品(例如HF)的腐蝕性質,需要作專門的設計和建造考慮。最後應該注意,在所有的鈽轉化流程中,那些單獨地看不是為鈽轉化專門設計或製造的設備物項,可被組裝成專門為鈽轉化而設計或製造的系統。

  7.2.1 為將硝酸鈽轉化到氧化鈽而專門設計或製造的設備

  注釋

  該流程包括的主要功能為:流程供料貯存和調料、沉澱和固-液分離,煅燒、產品處理、通風、廢物管理,以及流程控制。流程系統經過特別的設計,以避免發生臨界和輻射效應,以及使得毒性危險最小。在大多數後處理設施中,這一流程包括將硝酸鈽轉化到氧化鈽。其它流程可能包括草酸鈽或過氧化鈽的沉澱。

  7.2.2 為生產鈽金屬而專門設計或製造的設備

  注釋

  該流程通常包括氧化鈽的氟化,通常以高腐蝕性的氫氟酸來生產氟化鈽,而後用高純鈣金屬還原生成金屬鈽和氟化鈣殘渣。該流程所包括的主要功能是氟化(例如,包括採用貴重金屬製造的或作為內襯的設備)、金屬還原(例如,使用陶瓷坩堝)、殘渣回收、產品處理、通風、廢物管理和流程控制。流程系統經過特別的設計,以避免發生臨界和輻射效應,以及使得毒性危險最小。其它流程包括草酸鈽或過氧化鈽的氟化,然後還原成金屬。

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