Mašinostrojitělnyj zavod v Elektrostali: nová automatická linka na výrobu jaderného paliva
13.04.07Mašinostrojitělnyj zavod v Elektrostali (v Moskevské oblasti) patří k nejstarší podnikům ruského jaderného resortu. Letos oslaví 90 let od svého založení. S téměř 11 tisíci zaměstnanci vyrábí jaderné palivo, a to v celém výrobním cyklu: od vypracování technické dokumentace přes konverzi hexafluoridu uranu až po kompletaci palivových kazet pro reaktory různých typů (RMBK, VVER, BN) - jak v energetice, tak v dopravě při provozu atomových ledoborců či jaderných ponorek.
Podnik využívá nejmodernější výrobní zařízení a technologie. Kromě jaderného paliva produkuje také některé výrobky z nejaderné oblasti: metalické kalcium, nerezové tenkostěnné trubky apod. Jeho specialisté se zabývají také vývojem palivových kazet, speciální výbavy, nástrojů, měřící a kontrolní techniky. Jaderné palivo se z Elektrostali exportuje také do České republiky, konkrétně do Jaderné elektrárny Dukovany.
Mašinostrojitělnyj zavod v Elektrostali zaujímá areál 300 ha. Více než 70 procent jeho produkce je určeno na export. Nedávno tu byla spuštěna unikátní automatická linka (zatím jediná v Rusku i ve světě), která nahradí technologie z 90. let. V Elektrostali budou vyrábět palivové kazety pro moderní reaktory s rychlými neutrony BN-600 v Bělojarské jaderné elektrárně. Podobný reaktor se před časem pokusili zkonstruovat rovněž francouzští technici, pak ale projekt odložili. V Ruské federaci tyto práce pokračují, v roce 2012 tu hodlají spustit výkonnější energoblok BN-800.
50metrová automatická linka
V Ruské federaci nyní pracuje 10 jaderných elektráren s 31 reaktory. Do roku 2030 se má postavit dalších 42 reaktorů. To si přirozeně vyžádá zvětšit produkci moderních typů paliva. Výrobní hala v Elektrostali je dlouhá přes 300 m, její část zatím slouží jako rezerva pro budoucí přírůstky produkce. Nová linka s délkou 50 m má za sebou náročné testy. Výrobní operace jsou zdánlivě jednoduché: do kovové trubky o délce 2,5 m se vkládá 160 radioaktivních uranových palivových tablet. Vznikající se článek se z obou konců utěsní a provedou se absolutně dokonalé svary.
Ve skutečnosti jde o velmi složitou technologii vyžadující velkou přesnost a kvalitu. Detailnější pohled na automatizovanou výrobní linku to potvrzuje: tři desítky moderních automatů jsou navzájem spojeny transportními moduly. První zvedá 16 trubek z nekorodující oceli a překládá je na sousední odkládací desku. Zde se profukují suchým vyčištěným vzduchem. Trubky mají vysokou tvarovou přesnost, po celé 2,5metrové délce odchylky v tloušťce jejich stěn nepřevyšují setiny milimetru. Vnější průměr trubky je 6,9 mm, samotná tloušťka trubky činí 0,4 mm.
S takovými trubkami (pracovníci je tu někdy něžně nazývají skořepinky) je třeba operovat nanejvýš starostlivě. Pokud by automaty musel nahradit člověk a trubku bylo třeba přenést ručně, pak takovou operaci musí provést dvě osoby a přitom eliminovat nebezpečí průhybu trubky. Vysoké nároky se kladou i na jakost vnějšího povrchu trubek; vyloučeno je sebemenší škrábnutí.
Teplota horkého vzduchu proudícího uvnitř trubek kolísá v rozmezí 90 až 120 °C. Přesto (díky uzavřenému obvodu) do okolního areálu nepronikne ani jedna molekula rozžhaveného plynu.
Když popisovaná operace úspěšně skončí, transportní modul přesouvá trubky k zarážkovým štítům a k miniaturním vrtačkám.Podle programu se tu kalibrují koncová šroubení, kde se pak ve finále montují záslepky.
Jedna operace probíhá za druhou, bez přímých zásahů člověka. Automaty zjišťují hmotnost a označují každou trubku. Čistým lihem odmašťují místa pro budoucí kalibraci a vkládají záslepky. Na švu trubek se provádí automatický obloukový svar v argonové atmosféře.
Uranové tablety
Nejsložitější část celé automatizované technologie představuje vkládání uranových tablet. Základní surovinou pro výrobu jaderného paliva ve zdejším závodě není uranová ruda, ale hexafluorid uranu uzavřený v kovových schránkách. Přímo v provozu se na plazmových zařízeních transformuje na prášek. Závod každodenně vyprodukuje až 1500 t prášku, který se lisuje do válcových bloků. V žáruvzdorných pecích se pak bloky spékají při teplotě 1750 °C a ztvrdnou na úroveň žuly. Tablety, ve skutečnosti třígramové válečky o délce 1 cm se poté opracovávají na superpřesných bruskách pomocí diamantových nástrojů.
Pohled na jaderné palivo, které leží ve speciálně rýhovaném žlabu, je impozantní. Žlab vibruje a uranové válečky přisouvá blíže k budoucí kazetě. Tablety sklouzávají do minitunelu automatické linky jedna za druhou a zaujímají stanovené místo uvnitř kovové trubky. Automat trubku na jednom konci zafixuje, vytvoří vakuum a vyhrazené prostory zaplní héliem o nejvyšší dosažitelné čistotě. V pracovním pořádku následuje navaření druhé záslepky na opačném konci. Po prověrce těsnosti a hermetičnosti (během 10 minut) je nový palivový článek hotov.
Důraz na radiační bezpečnost a ekologii
Všechny operace probíhají pod komplexní kontrolou, zvláště ohledně radiace. Uranové tablety generují alfa záření. Na rozdíl od gama paprsků je lze dobře izolovat. Pokud by při automatické výrobě palivového článku došlo k nějaké poruše, k dehermetizaci apod., trubky postupně plněné palivem neohrozí ani výrobní týmy, ani životní prostředí v hale a v okolí. V krizové situaci by byl v jednotlivých operačních boxech linky okamžitě snížen tlak a při sebemenším porušení jejich celistvosti, by vzduch začal proudit dovnitř boxu. Radiace by se tak udržela uvnitř.
Nekompromisně se vyžaduje rovněž absolutní čistota provozu a eliminace jakýchkoliv prachových částic. Dokonale čistý vzduch tu řízeně rozvádějí sofistikované ventilátory s nejmodernějšími filtry. Přesto se v hale periodicky odebírají vzorky vzduchu a na rozhodujících kontrolních bodech se průběžně sledují ukazatele případné prašnosti.
Konstruktéři mysleli rovněž na havarijní situaci, kdyby bylo zapotřebí automaty zastavit a jejich úlohu by musel na sebe převzít člověk. Aby mohl bezpečně manipulovat s palivem, do boxů jsou zamontovány dva dlouhé rukávce se silnými rukavicemi. Pracovat s nimi není složité. Zvládnou i jemnou manipulaci s uranovými tabletami a jejich příp. přemístění do bezpečnostního kontejneru.
Samozřejmě, celý automatizovaný výrobní proces je podporován rozsáhlým technickým a technologickým zázemím. Tvoří jej výkonné klimatizační jednotky, špičkové svařovací a brousící stroje, vakuová a héliová technika atd. Celá 50metrová automatická linka i toto technologické zázemí jsou dílem 200 konstruktérů a techniků zdejšího závodu.
První automatickou linku v Mašinostrojitělnom zavodě (MSZ) v Elektrostali na výrobu palivových článků vytvořili v roce 1981. Odbyla si tu tehdy celosvětovou premiéru. Její tvůrci za ni obdrželi Státní cenu. Dnes už na závodě funguje osm automatických linek. Osvědčily se nejenom díky stoprocentní ochraně před radiací, ale i co do vysoké kvality produkce. Pro ilustraci: za pětiletého provozu linek se mohou z miliónů palivových článků dehermetizovat pouze jeden až dva kusy.
Podnik - jubilant
Počátky Mašinostrojitělného zavodu (MSZ) spadají do roku 1917. V bezpečné vzdálenosti od Moskvy (60 km) jej založil velký ruský průmyslník Nikolaj Vtočiv. Tehdy se tu vyráběly dělostřelecké náboje pro ruskou armádu na frontách I. světové války. V dobách Sovětského svazu podnik patřil k jeho nejstřeženějším tajemstvím. Dokonce i v úředních dokumentech byl označován výlučně šiframi, kupř. závod č.12, podnik 7340 apod. Za II. světové války odtud putovaly k bombardovacím perutím Rudé armády letecké pumy, miny a granáty a také reaktivní střely pro proslulé kaťuše.
24.srpna 1945 byl podnik J. V. Stalinem podřízen sovětskému jadernému programu. Přispěl k vytvoření sovětské atomové pumy a k rozvoji sovětského jaderného komplexu. V současnosti produkuje palivové články s visačkou ELEMAŠ pro jaderné elektrárny v Ruské federaci, ve státech SNS a v zahraničí. Expedují se odtud na 25 domácích a 32 zahraničních energetických reaktorů. Se zdejšími produkty operuje každý osmý jaderný energoblok na světě.
Mašinostrojitělnyj zavod (MSZ) v Elektrostali je dnes jedním z 12 podniků korporace TVEL, která se zařadila do trojice největších světových producentů jaderného paliva. Vloni prodali výrobky za 8 mld. rublů a co se týká produktivity práce, ta vzrostla o 13,8 %. Průměrná měsíční mzda v podniku dosáhla 18 100 rublů.
(wa)