核出口管制清单(2018年修订)

国家原子能机构、商务部、外交部、海关总署联合公告

(2018年第1号)

关于修订《核出口管制清单》的公告

  根据《中华人民共和国核出口管制条例》,现发布经修订的《核出口管制清单》,本清单自2018年10月1日起实施。

国家原子能机构
商务部
外交部
海关总署
2018年6月27日

  核出口管制清单  

说明

A - 安培

? - 埃

℃ - 摄氏度

cm - 厘米

cm2 - 平方厘米

cm3 - 立方厘米

°- 度

g - 克

g0 - 重力加速度 (9.80665米/秒2)

GHz - 千兆赫

GPa - 吉帕

h - 小时

H - 亨利

MPa - 兆帕

μm - 微米

N - 牛顿

nm - 纳米

Ω - 欧姆

Hz - 赫兹

J - 焦耳

K - 开[尔文]

kg - 千克

kHz - 千赫兹

kJ - 千焦耳

kPa - 千帕

kW - 千瓦

m - 米

m2 - 平方米

m3 - 立方米

mA - 毫安

min - 分钟

mm - 毫米

Pa - 帕[斯卡]

s - 秒

″- 弧秒

V - 伏

VA - 伏安

第一部分 核材料 

  核材料系指源材料和特种可裂变材料。其中:
  1. 源材料系指天然铀、贫化铀和钍,呈金属、合金、化合物或浓缩物形态的上述各种材料。但不包括:
  (1)政府确信仅用于非核活动的源材料;
  (2)在一个自然年(1月1日至12月31日)内向某一接受国出口:
  ①少于500kg的天然铀;
  ②少于1000kg的贫化铀;
  ③少于1000kg的钍。
  2. 特种可裂变材料系指钚-239、铀-233、含同位素铀-235或铀-233或兼含铀-233和铀-235其同位素总丰度与铀-238的丰度比大于自然界中铀-235与铀-238的丰度比的铀,以及含有上述物质的任何材料,包括核燃料组件。但不包括:
  (1)钚-238同位素丰度超过80%的钚;
  (2)克量或克量以下用作仪器传感元件的特种可裂变材料;
  (3)在一个自然年(1月1日至12月31日)内向某一接受国出口少于50有效克的特种可裂变材料。

第二部分 核设备和反应堆用非核材料

  1. 核反应堆和为其专门设计或制造的设备和部件
  按语
  各种类型的核反应堆,无论其按所用慢化剂(如石墨、重水、轻水、无慢化剂)、核反应堆内中子谱(如热中子、快中子)、所用冷却剂类型(如水、液态金属、熔盐、气体)为特征,或以功能类型(如动力堆、研究堆、试验堆)为特征进行区分。上述所有类型的核反应堆都属于本条款范围并受本条款所有可适用分项管控。本条款的控制范围不包括聚变反应堆。
  1.1 整体核反应堆
  能够保持受控自持链式裂变反应的可运行核反应堆。
  注释
  一个“核反应堆”基本上包括反应堆容器内或直接安装在其上的物项、控制堆芯功率水平的设备和通常含有或直接接触或控制反应堆堆芯一次冷却剂的部件。
  1.2 核反应堆容器
  金属容器,或工厂预制的该装置的主要部件,被专门设计或制造来容纳上述1.1定义的核反应堆的堆芯以及下文1.8定义的相关堆内构件。
  注释
  物项1.2涵盖的核反应堆容器不分压力等级,包括反应堆压力容器和排管容器。物项1.2包括反应堆压力容器顶盖,它是工厂预制的反应堆容器的主要部件。
  1.3 核反应堆燃料装卸机
  专门设计或制造用于在上述1.1定义的核反应堆中插入或取出燃料的操作设备。
  注释
  上述物项能够进行有载操作或利用技术先进的定位或准直装置进行复杂的停堆装料操作,例如通常不可能直接观察或接近燃料的操作。
  1.4 核反应堆控制棒和设备
  专门设计或制造用于控制上述1.1定义的核反应堆裂变过程的棒、支承结构或悬吊结构、棒驱动机或棒导向管。
  1.5 核反应堆压力管
  专门设计或制造用于容纳上述1.1定义的核反应堆的燃料元件和一次冷却剂的压力管。
  注释
  压力管是燃料通道的一部分,按设计在高压下运行,压力有时超过5MPa。
  1.6 核燃料包壳
  专门设计或制造在上述1.1定义的核反应堆中作为燃料包壳使用的数量超过10kg的锆金属和合金的管或管组件。
  注意:锆压力管的管制适用于1.5,锆排管的管制适用于1.8。
  注释
  在核反应堆中使用的锆金属管或锆合金管含铪与锆的重量之比通常低于1:500。
  1.7 一次冷却剂泵或循环泵
  专门设计或制造用于循环上述1.1定义的核反应堆的一次冷却剂的泵或循环泵。
  注释
  专门设计和制造的泵或循环泵包括水冷堆泵、气冷堆循环泵以及液态金属冷却堆用电磁泵和机械泵。这种设备可包括防止一次冷却剂渗漏的精密密封或多种密封的系统、全密封驱动泵,及有惯性质量系统的泵。这一定义包括鉴定为NC-1或相当标准的泵。
  1.8 核反应堆内部构件
  专门设计和制造用于上述1.1定义的核反应堆的“核反应堆内部构件”,包括堆芯支承柱、燃料通道、排管、热屏蔽层、堆芯缓冲层、堆芯栅格板和扩散板。
  注释
  “核反应堆内部构件”是反应堆容器内的主要结构,具有一种或多种功能,例如支承堆芯、保持燃料对准、引导一次冷却剂流向、为反应堆容器提供辐射屏蔽层、导向堆芯内仪表。
  1.9 热交换器
  (a)专门设计或制造用于上述1.1定义的核反应堆的一次冷却剂或中间冷却剂回路的热交换器(蒸汽发生器)。
  (b)专门设计或制造用于上述1.1定义的核反应堆的一次冷却剂回路的其他热交换器。
  注释
  蒸汽发生器是专门设计或制造用于将反应堆内生成的热量(一回路侧)输送到进水(二回路侧)以产生蒸汽。对有一个中间回路的快堆的情况,除蒸汽发生器外,用于将一回路侧的热量输送到中间冷却回路的热交换器理所当然地属于控制范围以内。在气冷堆中,可利用热交换器向驱动燃气轮机的二次气体回路传热。本条款的控制范围不包括反应堆支持系统如应急冷却系统和衰变热冷却系统的热交换器。
  1.10 中子探测器
  专门设计或制造用于测定上述1.1定义的核反应堆堆芯内中子通量的中子探测器。
  注释
  本条款的范围包括用于测定大量程范围中子通量的堆芯内和堆芯外探测器,典型地从每平方厘米每秒104个中子或更高。堆芯外意指那些上述1.1定义的核反应堆堆芯外,但是位于生物屏蔽层内的仪器。
  1.11 外热屏蔽体
  专门设计或制造供上述1.1定义的核反应堆中用于减少热损失同时也用于安全壳保护的“外热屏蔽体”。
  注释
  “外热屏蔽体”是置于反应堆容器上方的主要结构,用于减少反应堆的热损失和降低安全壳内的温度。
  2. 反应堆用非核材料
  2.1 氘和重水
  任一接受方在任何一个自然年(1月1日至12月31日)内收到的供上述1.1定义的核反应堆用的数量超过200kg氘原子的氘、重水(氧化氘)以及氘与氢原子之比超过1∶5000的任何其他氘化物。
  2.2 核级石墨
  数量超过1kg、纯度高于百万分之五硼当量、密度大于1.50g/cm3的石墨。
  注释
  为了出口控制的目的,政府将确定出口符合上述技术指标的石墨是否用于核反应堆。
  硼当量(BE)可以实验测定或以包括硼在内的杂质BEZ之总量计算得出(由于碳不被考虑是一种杂质,因此不包括BE碳),其中:
  BEZ(ppm)=CF×元素Z的浓度(ppm为单位);
  CF为转化因子:(σZ×AB)除以(σB×AZ);
  σB和σZ分别为自然界形成的硼和元素Z的热中子俘获截面(巴为单位),AB和AZ分别为自然界形成的硼和元素Z的原子质量。
  3. 辐照燃料元件后处理厂以及为其专门设计或制造的设备
  按语
  辐照核燃料经后处理能从强放射性裂变产物以及其他超铀元素中分离钚和铀。有各种技术工艺流程能够实现这种分离。但是,多年来,“普雷克斯”已成为最普遍采用和接受的工艺流程。“普雷克斯”流程包括:将辐照核燃料溶解在硝酸中,然后利用磷酸三丁酯与一种有机稀释剂的混合剂通过溶剂萃取法分离铀、钚和裂变产物。
  各种“普雷克斯”设施具有彼此相似的工艺功能,包括:辐照燃料元件的切割、燃料溶解、溶剂萃取和工艺液流的贮存。还可能有种种设备,用于:使硝酸铀酰热脱硝,把硝酸钚转化成氧化钚或金属钚,以及把裂变产物的废液处理成适合于长期贮存或处置的形式。但是,实现这些功能的设备的类型和结构在各种“普雷克斯”设施之间可能不同,原因有几个,其中包括需要后处理的辐照核燃料的类型和数量、打算对回收材料的处理和设施设计时所考虑的安全和维修原则。
  一个“辐照燃料元件后处理厂”包括通常直接接触和直接控制辐照燃料和主要核材料以及裂变产物工艺液流的设备和部件。可以通过采取各种避免临界(例如通过几何形状)、辐射照射(例如通过屏蔽)和毒性危险(例如通过安全壳)的措施来确定这些过程,包括钚转换和钚金属生产的完整系统。
  3.1 辐照燃料元件切割机
  专门设计或制造供上述确定的后处理厂用来切割或剪切辐照燃料组件、燃料棒束或棒的遥控设备。
  注释
  这种设备能切开燃料包壳,使辐照核材料能够被溶解。专门设计的金属切割机是最常用的,当然也可能采用先进设备,例如激光器。
  3.2 溶解器
  专门设计或制造供上述确定的后处理厂用来溶解辐照核燃料,并能承受热、腐蚀性强的液体以及能远距离装料和维修的临界安全容器(例如小直径、环形或平板式的容器)。
  注释
  溶解器通常接受切碎了的乏燃料。在这种临界安全的容器内,辐照核材料被溶解在硝酸中,而剩余的壳片从工艺液流中被去掉。
  3.3 溶剂萃取器和溶剂萃取设备
  专门设计或制造用于辐照燃料后处理厂的溶剂萃取器,例如填料塔或脉冲塔、混合澄清器或离心接触器。溶剂萃取器必须能耐硝酸的腐蚀作用。溶剂萃取器通常由低碳不锈钢、钛、锆或其他优质材料,按极高标准(包括特种焊接和检查以及质量保证和质量控制技术)加工制造而成。
  注释
  溶剂萃取器既接受溶解器中出来的辐照燃料的溶液,又接受分离铀、钚和裂变产物的有机溶液。溶剂萃取设备通常设计得能满足严格的运行参数,例如很长的运行寿命,无需维修或易于更换,操作和控制简便以及可适应工艺条件的各种变化。
  3.4 化学溶液保存或贮存容器
  专门设计或制造为辐照燃料后处理厂用的保存或贮存容器。这种保存或贮存容器必须能耐硝酸的腐蚀作用。保存或贮存容器通常用低碳不锈钢、钛或锆或其他优质材料制造。保存或贮存容器可设计成能远距离操作和维修,而且它们可具有下述控制核临界的特点:
  (1)壁或内部结构至少有百分之二的硼当量,或
  (2)对于圆柱状容器来说,最大直径175mm,或
  (3)对于平板式或环形容器来说,最大宽度75mm。
  注释
  溶剂萃取阶段产生三种主要的工艺液流。所有这三种液流在如下的进一步处理过程中要使用保存或贮存容器:
  (a)用蒸发法使纯硝酸铀酰溶液浓缩,然后使其进到脱硝过程,并在此过程中转变成氧化铀。这种氧化物再在核燃料循环中利用。
  (b)通常用蒸发法浓缩强放射性裂变产物溶液,并以浓缩液形式贮存。随后可蒸发这种浓缩液并将其转换成适合于贮存或处置的形式。
  (c)在将纯硝酸钚溶液转到下几个工艺步骤前先将其浓缩并贮存。尤其是,钚溶液的保存或贮存容器要设计得能避免由于这种液流浓度和形状的改变导致的临界问题。
  3.5 流程控制用中子测量系统
  专门设计或制造与辐照燃料元件后处理厂的自动化流程控制系统相结合和共同使用的中子测量系统。
  注释
  这些系统涉及能动和非能动中子测量和鉴别能力,目的是确定特种可裂变材料的数量和成分。整套系统由中子发生器、中子探头、放大器和信号处理电子元件组成。
  本条款的范围不包括为核材料衡算和保障或与辐照燃料元件后处理厂自动化流程控制系统的结合和共同使用无关的任何其他应用设计的中子探测和测量仪器。
  4. 用于制造核反应堆燃料元件的工厂和为其专门设计或制造的设备
  按语
  核燃料元件是由本清单第一部分所述的一种或多种源材料或特种可裂变材料制造的。对于氧化物燃料这一种最常用的燃料类型,常用芯块压制、烧结、研磨和分级的设备。直到密封于包壳内,混合氧化物燃料是在手套箱内操作的(或等效的箱体)。在所有情况下,燃料被密封于一个合适的包壳内,这种包壳是设计作为包装燃料的主要包壳,以便在反应堆运行时提供适当的性能和安全。此外,在所有情况下,为保证可预计的和安全的燃料性能,必须按照最高标准精确控制流程、程序和设备。
  注释
  考虑属于燃料元件制造的和“专门设计或制造的设备”这一含义的设备项目包括:
  (a)通常直接接触或加工或控制核材料生产流程的设备;
  (b)将核材料封入包壳的设备;
  (c)检验包壳或密封完整性的设备;
  (d)检验密封燃料的最终处理的设备;
  (e)用于装配核燃料元件的设备。
  这一设备或这些设备系统可能包括:
  (1)专门设计或制造用于检验燃料芯块的最终尺寸和表面缺陷的全自动芯块检查台;
  (2)专门设计或制造用于将端塞焊接于燃料细棒(或棒)的自动焊接机;
  (3)专门设计或制造用于检验燃料细棒(或棒)成品密封性的自动化测试和检查台;
  (4)专门设计或制造用于制造核燃料包壳的系统。
  第(3)项典型的包括设备用于:(a)细棒(或棒)端塞焊缝X射线检测,(b)充压细棒(或棒)的氦检漏,(c)细棒(或棒)的γ射线扫描以检验内部燃料芯块的正确装载。
  5. 天然铀、贫化铀或特种可裂变材料同位素分离厂以及为其专门设计或制造的(除分析仪器以外的)设备
  按语
  在很多情况下,铀同位素分离厂、设备和技术与“其他元素”的同位素分离厂、设备和技术有着密切联系。在特定情况下,本条款所述控制也适用于拟进行“其他元素”的同位素分离的工厂和设备。对“其他元素”的同位素分离厂和设备进行的这些控制是对《核出口管制清单》所涵盖的特种可裂变材料的加工、使用或生产而专门设计或建造的工厂和制造的设备进行控制的补充。本条款关于涉及“其他元素”的使用的这些补充控制适用于气体离心法、气体扩散法、等离子体分离法和空气动力学过程,不适用于电磁同位素分离法。对一些过程而言,其与铀同位素分离的关系取决于将要分离的元素。这些过程是:基于激光的过程(如分子激光同位素分离和原子蒸气激光同位素分离)、化学交换和离子交换。因此,供应方必须对这些过程逐一进行评价,以便相应地适用本条款对涉及“其他元素”的使用的控制。
  可以认为属于为铀同位素分离“专门设计或制造的(除分析仪器外的)设备”这一概念范围的设备物项包括:
  5.1 气体离心机和专门设计或制造用于气体离心机的组件和构件
  按语
  气体离心机通常由直径在75mm 和650mm之间的薄壁圆筒组成。圆筒处在真空环境中并且以大约300m/s或更高的线速度旋转,旋转时其中轴线保持垂直。为了达到高的转速,旋转构件的结构材料必须具有高的强度/密度比,而转筒组件及其单个构件必须按高精度公差来制造以便使不平衡减到最小。
  与其他离心机不同,浓缩铀用的气体离心机的特点是:在转筒室中有一个(或几个)盘状挡板和一个固定的管列用来供应和提取UF6气体,其特点是至少有三个单独的通道,其中两个与从转筒轴向转筒室周边伸出的收集器相连。在真空环境中还有一些不转动的关键物项,它们虽然是专门设计的,但不难制造,也不是用独特材料制造的。不过,一个离心机设施需要大量的这种构件,因此其数量是能够反映最终用途的一个重要指标。
  5.1.1 转动部件
  (a)完整的转筒组件:
  用本节注释中所述的一种或一种以上高强度/密度比材料制成的若干薄壁圆筒或一些相互连接的薄壁圆筒;如果是相互连接的,则圆筒通过以下5.1.1(c)所述的弹性波纹管或环连接。转筒(如果是最终形式的话)装有以下5.1.1(d)和(e)所述一个(或几个)内挡板和顶盖/底盖。但是完整的组件可能只以部分组装形式交货。
  (b)转筒:
  专门设计或制造的厚度为12mm或更薄的直径在75mm和650mm之间、用本节注释中所述一种或一种以上高强度/密度比材料制成的薄壁圆筒。
  (c)环或波纹管:
  专门设计或制造用于局部支承转筒或把数个转筒连接起来的构件。波纹管是壁厚3mm或更薄的直径在75mm和650mm之间、用本节注释中所述一种或一种以上高强度/密度比材料制成的有褶短圆筒。
  (d)挡板:
  专门设计或制造的直径在75mm和650mm之间、用本节注释中所述各种高强度/密度比材料之一制成的安装在离心机转筒内的盘状构件,其作用是将排气室与主分离室隔开,在某些情况下帮助UF6气体在转筒的主分离室中循环。
  (e)顶盖/底盖:
  专门设计或制造的直径在75mm和650mm之间、用本节注释中所述各种高强度/密度比材料之一制成的装在转筒端部的盘状构件,这样就把UF6包容在转筒内,在有些情况下还作为整体一部分支承、保持或容纳上轴承件(顶盖)或支持马达的旋转件和下轴承件(底盖)。
  注释
  离心机转动构件所用材料包括:
  (a)极限抗拉强度为1.95×109N/m2或更高的马氏体钢;
  (b)极限抗拉强度为0.46×109N/㎡或更高的铝合金;
  (c)适合于复合结构用的纤维材料,其比模量应为3.18×106m或更高,比极限抗拉强度应为7.62×104m或更高(“比模量”是用N/m2表示的杨氏模量除以用N/m3表示的比重;“比极限抗拉强度”是用N/m2表示的极限抗拉强度除以用N/m3表示的比重)。
  5.1.2 静态部件
  (a)磁悬浮轴承:
  1.专门设计或制造的轴承组合件,由悬浮在充满阻尼介质箱中的一个环形磁铁组成。该箱要用耐UF6的材料(见5.2的注释)制造。该磁铁与装在5.1.1(e)所述顶盖上的一个磁极片或另一个磁铁耦合。
  此磁铁可以是环形的,外径与内径的比小于或等于1.6:1。它的初始磁导率可以是0.15H/m(120000CGS制单位)或更高,或剩磁98.5%或更高,或产生的能量高于80kJ/m3。除了具有通常的材料性质外,先决条件是磁轴对几何轴的偏离应限制在很小的公差范围内(低于0.1mm)或特别要求磁铁材料有均匀性。
  2.专门设计或制造供气体离心机使用的主动磁轴承。
  注释
  这些轴承通常具有下述特点:
  是为使以600Hz 或更高速度旋转的转子保持居中而设计的;
  与可靠的电源和(或)不间断电源单元相连,以便运行1小时以上。
  (b)轴承/阻尼器:
  专门设计或制造的架在阻尼器上的具有枢轴/盖的轴承。枢轴通常是一种淬硬钢轴,一端精加工成半球,而另一端能连在5.1.1(e)所述底盖上。但是这种轴可附有一个动压轴承。盖是球形的,一面有一个半球形陷穴。这些构件通常是单独为阻尼器提供的。
  (c)分子泵:
  专门设计或制造的内部有已加工或挤压的螺纹槽和已加工的腔的泵体。典型尺寸如下:内径75mm到650mm,壁厚10mm或更厚,长度等于或大于直径。刻槽的横截面是典型的矩形,槽深2mm或更深。
  (d)电动机定子:
  专门设计或制造的环形定子,用于在真空中频率范围为600Hz或更高、功率范围为40VA或更高条件下同步运行的高速多相交流磁滞(或磁阻)式电动机。定子由在典型厚度为2.0mm或更薄一些的薄层组成的低损耗叠片铁芯上的多相绕组组成。
  (e)离心机壳/收集器:
  专门设计或制造用来容纳气体离心机的转筒组件的部件。离心机壳由一个壁厚达30mm的刚性圆筒组成,它带有经过精密机械加工的两个端面以便固定轴承和一个或多个便于安装的法兰盘。这两个经过机械加工的端面相互平行,并以不大于0.05度的误差与圆筒轴垂直。离心机壳也可是一种格状结构以容纳几个转筒。
  (f)收集器:
  专门设计或制造的管件,它们用来借助皮托管作用(即利用一个例如扳弯径向配置的管的端部而形成的面迎转筒内环形气流的开口)从转筒内部提取UF6气体,并且能与中心气体提取系统相连。
  5.2 为气体离心浓缩工厂专门设计或制造的辅助系统、设备和部件
  按语
  气体离心浓缩工厂用的辅助系统、设备和部件是向离心机供应UF6,把单个离心机相互联接组成级联(多级)从而逐渐提高浓缩度并且从离心机中提取UF6“产品”和“尾料”所需的各种工厂系统,以及驱动离心机或控制该工厂所需要的设备。
  通常利用经加热的高压釜将UF6从固体中蒸发出来,气态形式的UF6通过级联集管线路被分配到各个离心机。通过级联集管线路使从离心机流出的UF6“产品”和“尾料”气流通到冷阱(在约203K(-70℃)下工作),气流在冷阱先冷凝,然后再送入适当的容器以便运输或贮存。由于一个浓缩工厂由排成级联式的数千个离心机组成,所以级联的集管线路有数公里长,含有几千条焊缝而且管道布局大量重复。上述设备、部件和管道系统都是按非常高的真空和净度标准制造的。
  注释
  以上所列一些物项不是直接接触UF6工艺气体就是直接控制离心机和直接控制这种气体从离心机到离心机以及从级联到级联的通路。耐UF6腐蚀的材料包括铜、铜合金、不锈钢、铝、氧化铝、铝合金、镍或含镍60%以上的合金以及氟化的烃聚合物。
  5.2.1 供料系统/产品和尾料提取系统
  专门设计或制造的工艺系统或设备,由耐UF6腐蚀的材料制造或用这种材料进行保护,包括:
  (a)供料釜(或供料器)、加热炉或系统,用于将UF6送往离心机级联;
  (b)凝华器(或冷阱)或泵,用于从级联中取出UF6,以便随后加热转送;
  (c)固化站或液化站,用来通过压缩UF6和将其转化成液态或固态,使UF6离开浓缩工艺线;
  (d)“产品”和“尾料”器,用来把UF6收集到容器中。
  5.2.2 机械集管管路系统
  专门设计或制造用于在离心机级联中操作UF6的管路系统和集管系统。管路网络通常是“三头”集管系统,每个离心机连接一个集管头。这样,在形式上有大量重复。全都用耐UF6的材料(见本节注释)制成或用这种材料进行保护并且按很高的真空和净度标准制造。
  5.2.3 特种截流阀和控制阀
  (a)专门设计或制造的作用于单台气体离心机中的供料、产品或尾料UF6气流的截流阀。
  (b)专门设计或制造用于气体离心浓缩厂主系统或辅助系统的手动或自动波纹管密封阀、截流阀或控制阀,用耐UF6腐蚀的材料制成或用这种材料进行保护,内径10-160mm。
  注释
  专门设计或制造的阀,典型的包括波纹管密封阀、速动封闭阀、速动阀和其他阀。
  5.2.4 UF6质谱仪/离子源
  专门设计或制造的质谱仪,这些质谱仪能从UF6气流中“在线”取得样品,并且具有以下所有特点:
  1. 能够测量320或更大原子质量单位的离子,且单位分辨率高于320;
  2. 离子源用镍、含镍60%或以上(按重量计)的镍铜合金或镍铬合金制成或保护;
  3. 电子轰击离子源;
  4. 有一个适合于同位素分析的收集系统。
  5.2.5 频率变换器
  为满足5.1.2(d)中定义的电动机定子的需要而专门设计或制造的频率变换器(又称变频器或变换器)或这类频率变换器的部件、构件和子配件。它们具有下述所有特点:
  1. 多相输出600Hz或更高;
  2. 高稳定性(频率控制优于0.2%)。
  5.3 专门设计或制造用于气体扩散浓缩的组件和部件
  按语
  用气体扩散法分离铀同位素时,主要的技术组件是一个特制的多孔气体扩散膜、用于冷却(经压缩过程加热的)气体的热交换器、密封阀和控制阀以及管道。由于气体扩散技术使用的是六氟化铀(UF6),所有的设备、管道和仪器仪表(与气体接触的)表面都必须用同UF6接触时能保持稳定的材料制成。一个气体扩散设施需要许多这样的组件,因此其数量是能够反映最终用途的一个重要指标。
  5.3.1 气体扩散膜和扩散膜材料
  (a)专门设计或制造的由耐UF6腐蚀的金属、聚合物或陶瓷材料(见5.4款注释)制成的很薄的多孔过滤膜,孔的大小为100-1000?,膜厚5mm或以下,对于管状膜来说,直径为25mm或以下;和
  (b)为制造这种过滤膜而专门制备的化合物或粉末。这类化合物和粉末包括镍或含镍60%(或以上)的合金、氧化铝或纯度99.9%(或以上)的耐UF6的完全氟化的烃聚合物(见5.4款注释),粒度小于10μm,粒度高度均匀。这些都是专门为制造气体扩散膜制备的。
  5.3.2 扩散室
  专门设计或制造的密闭式容器,用于容纳气体扩散膜,由耐UF6的材料(见5.4款注释)制成或用这种材料进行保护。
  5.3.3 压缩机和鼓风机
  专门设计或制造的压缩机或鼓风机,吸气能力为1m3UF6/min或更大,出口压力高达500kPa,其被设计成在UF6环境中长期运行。这种压缩机和鼓风机的压力比10:1或更低,用耐UF6的材料(见5.4款注释)制成或用这种材料进行保护。
  5.3.4 转动轴封
  专门设计或制造的真空密封装置,有密封式进气口和出气口,用于密封把压缩机或鼓风机转子同传动马达连接起来的转动轴,以保证可靠的密封,防止空气渗入充满UF6的压缩机或鼓风机的内腔。这种密封装置通常设计成将缓冲气体泄漏率限制到小于1000cm3/min。
  5.3.5 冷却UF6的热交换器
  专门设计或制造的用耐UF6材料(见5.4款注释)制成或保护的热交换器,在压差为100kPa下渗透压力变化率小于10Pa/h。
  5.4 专门设计或制造的用于气体扩散浓缩的辅助系统、设备和部件
  按语
  气体扩散浓缩工厂用的辅助系统、设备和部件是向气体扩散组件供应UF6,把单个组件相互联接组成级联(或多级)以便使浓缩度逐步增高并且从各个扩散级联中提取UF6“产品”和“尾料”所需的工厂系统。由于扩散级联的惯性很大,级联运行的任何中断,特别是停车,会导致严重后果。因此,在所有工艺系统中严格持续地保持真空、自动防止事故、准确地自动调节气流对气体扩散工厂是很重要的。所有这一切,使该工厂需要装备大量专用的测量、调节和控制系统。
  通常UF6从置于高压釜内的圆筒中蒸发,以气态形式经级联集管管路被分配到进口。从出口流出的UF6“产品”和“尾料”气流通过级联集管管路被分配到冷阱或压缩装置,UF6气体在那里液化,然后再进到适当的容器以便运输或贮存。由于一个气体扩散浓缩工厂由排成级联式的大量气体扩散组件组成,所以级联的集管管线有数公里长,含有几千条焊缝而且管道布局大量重复。上述设备、部件和管道系统都按非常高的真空和净度标准制造。
  注释
  耐UF6腐蚀的材料包括铜、铜合金、不锈钢、铝、氧化铝、铝合金、镍或含镍60%以上的合金以及氟化的烃聚合物。
  以下所列物项直接接触UF6气体或直接控制级联中的气流:
  5.4.1 供料系统/产品和尾料提取系统
  为浓缩厂专门设计或制造的工艺系统或设备,由耐UF6腐蚀的材料制造或用这种材料进行保护,包括:
  (a)供料釜、加热炉或系统,用于将UF6送入气体扩散级联;
  (b)凝华器、冷阱或泵,用于从扩散级联中取出UF6以便随后在加热时转送;
  (c)固化站或液化站,将来自级联的UF6气体压缩并冷凝成液态或固态,使其离开气体扩散级联;
  (d)“产品”器或“尾料”器,用来把UF6收集到容器中。
  5.4.2 集管管路系统
  专门设计或制造用于在气体扩散级联中操作UF6的管路系统和集管系统。
  注释
  这种管路网络通常是“双头”集管系统,每个扩散单元连接一个集管头。
  5.4.3 真空系统
  (a)专门设计或制造的大型真空歧管、真空集管和抽气能力为5m3/min(或以上)的真空泵。
  (b)专门设计的在含UF6气氛中使用的真空泵,用耐UF6腐蚀的材料制成或保护(见本条款注释)。这些泵可以是旋转式或正压式,可有排代式密封和碳氟化合物密封并且可以有特殊工作流体存在。
  5.4.4 特种截流阀和控制阀
  专门设计和制造的由耐UF6材料制成或保护、手动或自动的波纹管密封阀、截流阀和控制阀,用来安装在气体扩散浓缩工厂的主系统和辅助系统中。
  5.4.5 UF6质谱仪/离子源
  专门设计或制造的质谱仪,这些谱仪能从UF6气流中“在线”取得样品,并且具有以下所有特点:
  1. 能够测量320或更大原子质量单位的离子,且单位分辨率高于320;
  2. 离子源用镍、含镍60%或以上(按重量计)的镍铜合金或镍铬合金制成或保护;
  3. 电子轰击离子源;
  4. 有一个适合于同位素分析的收集系统。
  5.5 专门设计或制造用于气动浓缩厂的系统、设备和部件
  按语
  在气体动力学浓缩过程中,要压缩气态UF6和轻气体(氢或氦)的混合气,然后使其通过分离元件。在这些元件中,通过在一个曲壁几何结构面上产生的高离心力,完成同位素分离。已经成功地开发了这种类型的两个过程:喷嘴分离过程和涡流管过程。就这两种过程而言,一个分离级的主要部件包括容纳专用分离元件(喷嘴或涡流管)的圆筒状容器、气体压缩机和用来排出压缩热的热交换器。一座气动浓缩工厂需要若干个这种分离级,因此其数量是能够反映最终用途的一个重要指标。由于气动过程使用UF6,所有设备、管线和仪器仪表中与这种气体接触的表面,都必须用同UF6接触时能保持稳定的材料制成或加以保护。
  注释
  本节所列物项不是直接接触UF6流程气体就是直接控制级联中的这种气流。所有接触流程气体的表面,均需用耐UF6材料制成或用耐UF6材料保护。就本节有关气动浓缩物项而言,耐UF6腐蚀的材料包括:铜、铜合金、不锈钢、铝、氧化铝、铝合金、镍或含镍60%或以上(按重量计)的合金以及氟化的烃聚合物。
  5.5.1 分离喷嘴
  专门设计或制造的分离喷嘴及其组件。分离喷嘴由一些狭缝状、曲率半径小于1mm的耐UF6腐蚀的弯曲通道组成,喷嘴中有一分离楔尖能将流过该喷嘴的气体分成两部分。
  5.5.2 涡流管
  专门设计或制造的涡流管及其组件。涡流管呈圆筒形或锥形,用耐UF6腐蚀材料制成或加以保护,并带有1个或多个切向进口。这些涡流管的一端或两端装有喷嘴型附件。
  注释
  供料气体在涡流管的一端切向进入涡流管,或通过一些旋流叶片,或从沿涡流管周边分布的若干个切向位置进入涡流管。
  5.5.3 压缩机和鼓风机
  专门设计或制造的用耐UF6/载气(氢或氦)混合气腐蚀材料制成或加以保护的压缩机或鼓风机。
  5.5.4 转动轴封
  专门设计或制造的带有密封式进气口和出气口的转动轴封,用于密封把压缩机或鼓风机转子同驱动马达连接起来的转动轴,以保证可靠的密封,防止过程气体外漏或空气或密封气体渗入充满UF6/载气混合气的压缩机或鼓风机内腔。
  5.5.5 冷却气体用热交换器
  专门设计或制造的用耐UF6腐蚀材料制成或加以保护的热交换器。
  5.5.6 分离元件外壳
  专门设计或制造的用耐UF6腐蚀的材料制成或加以保护的用作容纳涡流管或分离喷嘴的分离元件外壳。
  5.5.7 供料系统/产品和尾料提取系统
  专门为浓缩工厂设计或制造的用耐UF6腐蚀材料制成的或加以保护的流程系统或设备,包括:
  (a)供料釜、供料加热炉或供料系统,用于将UF6送入浓缩过程;
  (b)凝华器(或冷阱),用于从浓缩过程中移出UF6,供下一步加热转移;
  (c)固化器或液化器,用于通过压缩UF6并将其转换为液态形式或固态形式,从浓缩流程中移出UF6;
  (d)“产品”器或“尾料”器,用于把UF6收集到容器中。
  5.5.8 集管管路系统
  专门为操作气动级联中的UF6设计或制造的用耐UF6腐蚀材料制成或保护的集管管路系统。这种管路系统通常是“双头”集管系统,每级或每个级组连接一个集管头。
  5.5.9 真空系统和泵
  (a)为在含UF6气氛中工作而专门设计或制造的由真空歧管、真空集管和真空泵组成的真空系统;
  (b)为在含UF6气氛中工作而专门设计或制造的用耐UF6腐蚀的材料制成或保护的真空泵。这些泵也可用氟碳密封和特殊工作流体。
  5.5.10 特种截流阀和控制阀
  专门设计或制造的由耐UF6腐蚀材料制成或保护的直径为40mm或更大的可手动或自动的波纹管密封阀、截流阀和控制阀,用来安装在气动浓缩工厂的主系统和辅助系统中。
  5.5.11 UF6质谱仪/离子源
  专门设计或制造的质谱仪,这些谱仪能从UF6气流中“在线”取得样品,并且具有以下所有特点:
  1. 能够测量320或更大原子质量单位的离子,且单位分辨率高于320;
  2. 离子源用镍、含镍60%或以上(按重量计)的镍铜合金或镍铬合金制成或保护;
  3. 电子轰击离子源;
  4. 有一个适合于同位素分析的收集器系统。
  5.5.12 UF6/载气分离系统
  专门设计或制造的将UF6与载气(氢或氦)分离开来的过程系统。
  注释
  这些系统是为将载气中的UF6含量降至1ppm或更低而设计的,并可装有下述的设备:
  (a)低温热交换器和低温分离器,能承受153K(-120℃)或更低的温度;或
  (b)低温制冷设备,能承受153K(-120℃)或更低的温度;或
  (c)用于将UF6与载气分离开来的分离喷嘴或涡流管设备;或
  (d)能冻结分离出UF6的冷阱。
  5.6 专门设计或制造用于化学交换或离子交换浓缩工厂的系统、设备和部件
  按语
  铀的几种同位素在质量上的微小差异,能引起化学反应平衡小的变化。这可用作同位素分离的基础。已经开发成功两种工艺过程:液-液化学交换过程和固-液离子交换过程。
  在液-液化学交换过程中,两种不混溶的液相(水相和有机相)作逆流接触,结果给出数千分离级的级联效果。水相由含氯化铀的盐酸溶液组成;有机相由载氯化铀的萃取剂的有机溶剂组成。分离级联中使用的接触器可以是液-液交换柱(例如带有筛板的脉冲柱),或是液体离心接触器。在分离级联的两端要求实现化学转化(氧化和还原)以保证各端的回流要求。一个重要的设计问题是避免这些过程物流被某些金属离子沾污。所以,一般使用塑料的、衬塑料的(包括用氟碳聚合物)和(或)衬玻璃的柱和管线。
  在固-液离子交换过程中,浓缩是由铀在一种特制的作用很快的离子交换树脂或吸附剂上的吸附/解吸完成的。使铀的盐酸溶液和其他化学试剂,从载有吸附剂填充床的圆筒形浓缩柱中通过。就一个连续过程而言,需要有一个回流系统,以便把从吸附剂上解吸下来的铀返回到液流中,这样便可收集“产品”和“尾料”。这是通过使用适宜的还原/氧化化学试剂来完成的。这些试剂可在单独的外部系统中完全再生,并可在同位素分离柱内部分地再生。由于在这种工艺过程中有热的浓盐酸溶液存在,使用的设备应该用专门的耐腐蚀材料制造或保护。
  5.6.1 液-液交换柱(化学交换)
  为使用化学交换过程的铀浓缩工厂专门设计或制造的有机械动力输入的逆流液-液交换柱。为了耐浓盐酸溶液的腐蚀,这些交换柱及其内部构件一般用适宜的塑料(例如氟碳聚合物)或玻璃制作或保护。交换柱的级停留时间一般被设计得很短(30秒或更短)。
  5.6.2 液-液离心接触器(化学交换)
  为使用化学交换过程的铀浓缩工厂而专门设计或制造的液-液离心接触器。此类接触器利用转动来达到有机