Лаборатория разработки и ремонта аналитического оборудования (ЛРиРАО) (ru)

Разработка и производство масс-спектрометров

Специалисты Лаборатории разработки и ремонта аналитического оборудования, Конструкторско-технологического бюро и Экспериментального цеха ООО «АНК-сервис» на протяжении более чем 20 лет (включая период деятельности в составе АО «УЭХК») работают в области разработки и производства масс-спектрометров серии МТИ-350, используемых на производственных предприятиях ядерного топливного цикла Госкорпорации «Росатом». Данная работа проводится совместно с ФГУП ЭЗАН и ООО «Уралприбор».

Спектрометры серии МТИ-350 предназначены для переоснащения предприятий атомной отрасли современными средствами для проведения прецизионных измерений изотопного, элементного и химического состава. Масс-спектрометры серии МТИ-350 отличаются уникальностью своих аналитических характеристик, высокой надёжностью и повышенным сроком эксплуатации в промышленных условиях.

Особенности спектрометров серии МТИ-350:

• ионно-оптическая система с высокой дисперсией;
• источник ионов с молекулярным режимом натекания пробы в ионизационную камеру;
• многоколлекторный приемник ионов с регулируемым положением коллекторов;
• система напуска с пониженным потреблением вещества пробы;
• электронная часть, выполненная с применением современной элементной базы;
• система управления на базе промышленного компьютера повышенной надежности;
• специализированное программное обеспечение для автоматического определения элементного и изотопного состава.

Масс-спектрометрический комплекс МТИ-350Г

Спектрометр предназначен для оперативного анализа изотопного состава урана в газовой фазе (в гексафториде урана). Специализированное программное обеспечение, входящее в состав прибора, позволяет управлять режимами работы масс-спектрометра и его отдельных систем, проводить настройку и юстировку прибора, выполнять анализ в автоматическом режиме.

Основные характеристики:

• значение ускоряющего напряжения - 8 кВ;
• верхнее значение диапазона массовых чисел при ускоряющем напряжении 8 кВ - не менее 360;
• разрешающая способность - не менее 1000;
• порог чувствительности по урану - не более 10 ppm;
• расход пробы - не более 1 мг/ч;
• изотопический порог чувствительности - не более 10 ppm;
• фактор памяти - не более 1,004;
• относительное стандартное отклонение единичного измерения изотопного состава гексафторида урана не более 0,02% для содержания урана-235 в диапазоне 1 - 5%;
• режим работы - непрерывный, круглосуточный;
• срок службы - не менее 10 лет.

Масс-спектрометр МТИ-350Г зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №23457-02 и имеет сертификат RU.C.31.005.A №13014.

Масс-спектрометрический комплекс МТИ-350Т

Спектрометр предназначен для анализа изотопного состава урана, плутония и смешанного топлива (MOX-топлива) в твердой фазе.

Основные характеристики:

• значение ускоряющего напряжения - 8 кВ;
• верхнее значение диапазона массовых чисел при ускоряющем напряжении 8 кВ - не менее 300;
• разрешающая способность - не менее 800;
• порог изотопической чувствительности при смещении на 1 а.е.м. от пика 238U - не более 10 ppm;
• предел допускаемого СКО случайной составляющей относительной погрешности при измерении атомной доли изотопа урана-235 содержанием 1.0 % - не более 0,04%;
• режим работы - непрерывный, круглосуточный;
• срок службы - не менее 10 лет.

Масс-спектрометрический комплекс МТИ-350ГС

Спектрометр предназначен для оперативного управления технологическим процессом сублиматного производства гексафторида урана. 

Спектрометр позволяет осуществлять одновременный анализ содержания следующих веществ: фторида водорода (HF), азота (N2), кислорода (O2), фтора (F2), аргона (Ar) и гексафторида урана (UF6).

Масс-спектрометрический комплекс МТИ-350ГМ

В 2014 году завершились работы по испытанию модернизированной версии масс-спектрометра МТИ-350Г с улучшенными техническими и аналитическими показателями.

Основным преимуществом нового масс-спектрометра МТИ-350ГМ стала полная автоматизация аппаратной части прибора, обеспечивающая исполнение всех необходимых процедур юстировки и настройки в автоматическом режиме, либо при использовании удалённого доступа по ЛВС. Аппаратно–программный комплекс масс-спектрометра МТИ-350ГМ позволяет проводить непрерывные круглосуточные измерения изотопного состава гексафторида урана в полностью автоматическом режиме без участия человека. Таким образом, МТИ-350ГМ может эксплуатироваться в составе системы безлюдного производства, не требующей присутствия оператора.

Разработка и производство альфа-спектрометров и ионизационных камер

Наша компания совместно с АО «УЭХК», разрабатывает и производит альфа-спектрометрические комплексы серии СЭА-ИК на основе оригинальных плоскоцилиндрических многопозиционных ионизационных камер (МИК) с сеткой Фриша, которые по многим своим характеристикам не имеют коммерчески доступных аналогов. Дополнительно ионизационные камеры оснащены специальным устройством смены образцов, позволяющим менять измеряемые пробы без нарушения герметичности камеры, что повышает надежность измерений и позволяет получать более точные результаты. Принцип работы СЭА-ИК основан на преобразовании ионизационных потерь альфа-частиц в чувствительном объёме детектора в электрические сигналы с амплитудой, пропорциональной величине ионизационных потерь, и последующей регистрации полученных сигналов.

Бóльшая часть операций, связанных с проведением измерений на комплексе (включая газонаполнение, подачу высокого напряжения, измерение градуировочного образца и, далее, рабочих проб) происходит в автоматическом режиме. В зависимости от вида задач, альфа-спектрометрические комплексы оснащаются МИК с возможностью установки до 8 образцов. При этом возможно подключение до 8 МИК одновременно (многокамерная версия), что существенно повышает производительность альфа-спектрометрических измерений.

Альфа-спектрометры с МИК особенно удобны при проведении сравнительных альфа-спектрометрических анализов, поскольку позволяют проводить как независимые измерения альфа-спектров от отдельных образцов, так и измерения от всех образцов помещенных в камеру (интегральный режим).

Спектрометры отличаются надёжностью и простотой эксплуатации, за которыми стоят новейшие технические решения в области разработки ионизационных камер, систем автоматизации измерений, а также накопления и обработки данных. Имеется возможность производства как однокамерных, так и многокамерных альфа-спектрометрических комплексов.

Основные характеристики:

• Энергетическое разрешение (по 239Pu): 25-30 кэВ;
• Интегральная нелинейность в диапазоне 4-6 МэВ: ±(3-5) кэВ;
• Временная нестабильность при 12 ч. работы: ±(2-5) кэВ;
• Эффективность регистрации: не менее 0.475;
• Диапазон измеряемых энергий: 3-5 МэВ;
• Максимальная площадь активного пятна измеряемой пробы: 40 см2;
• Средний уровень собственного фона: не более 30 имп/час (по всему диапазону).

Альфа-спектрометр СЭА-ИК зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №25138-03 и имеет сертификат RU.C.38.005.A №15224.

Разработка и производство экспериментальных установок и испытательных стендов

Инженеры и технические специалисты Конструктороско-технологического бюро, Лаборатории разработки и ремонта аналитического оборудования и Экспериментального цеха ООО АНК-сервис имеют многолетний опыт изготовления экспе-риментальных установок для проведения различного рода измерений и процедур контроля на технологических линиях производств.

В следствие сложности и многозадачности выполняемых проектов, накоплен большой опыт конструирования и изготовления:

• вакуумного оборудования;
• оборудования под давлением;
• коллекторов, ловушек, абсорберов;
• емкостей и сосудов различного назначения;
• ионообменных фильтров;
• оборудования для контроля тепло- и массообменных процессов;
• сепараторов пара и газа;
• клапанов, напускных и регулирующих систем и мн. др.

Мало- и среднегабаритные вакуумные камеры, а также элементы вакуумного оборудования выпускаются из нержавеющая стали AISI 304, 310, AISI 316(L), 321 и их российских аналогов. Камеры могут быть изготовлены в различных форм-факторах по требованиям заказчика, включая D-образные, цилиндрические, прямоугольного сечения и проч. В качестве уплотнения используются резина/витон или медь.

Одним из важных направлений ООО «АНК-сервис» является также разработка и производство автоматизированных установок и испытательных стендов для проверки вакуумных и газонаполненных приборов, а также приборов и оборудования под давлением на герметичность.

Ниже на рисунке представлено изображение мелкосерийно выпускаемой установки УПП-500С с внутренним объемом испытательной камеры - 500 литров. Возможно изготовление установок с объемом испытательной камеры до 2000 литров. Установки типа УПП предназначены для проверки электронных и механических приборов на герметичность и заполнения приборов сухим инертным газом. Вакуумная камера установки УПП-500С предназначена для размещения испытываемого прибора и изменения давления внутри камеры в диапазоне от минус 1 кгс/см2 до атмосферного. Ниже приведены прочие технические характеристики установки УПП-500С.

• • макс. габариты испытываемого прибора – 700х500х500 мм;
• • макс. масса испытываемого прибора – 45 кг;
• • время откачки камеры от атмосферного до вакуумметрического давления – 20 минут.
• • макс. избыточное давление в испытываемом приборе – не более 0,8 кгс/см2.

Вакуумная камера выдерживает повышенное давление до плюс 0,3 кгс/см2 в случае возникновения аварийных ситуаций, связанных с разгерметизацией испытываемого прибора.

ООО «АНК-сервис» серийно производит лабораторные гидролизаторы, предназначенные для проведения гидролиза компонентов газовых смесей в ходе исследования их состава. Гидролизатор представляет собой сосуд, выполненный из фторопласта-4, оснащенный вентильным блоком. Внутренняя часть вентильного блока гидролизатора также выполнена из фторопласта-4. Конструкция обеспечивает возможность подачи внутрь сосуда жидкости и/или газа без контакта с любыми материалами кроме фторопласта-4. Гидролизатор изготавливается в вариантах с различной вместимость и обеспечивает проведение процессов при температуре от -196оС до +80 оС и абсолютном давлении от 10-1 до 2∙105 Па.

Производство стеклянных лабораторных приборов

Стеклодувная мастерская в составе Лаборатории разработки и ремонта аналитического оборудования ООО «АНК-сервис» изготавливает стеклянные лабораторные приборы различного назначения из молибденового стекла, термостойкого боросиликатного стекла (марки Simax, Pyrex и др.), кварца, для работ в области аналитической химии, биологии, медицины и пр. Возможно изготовление как стандартных приборов согласно требованиям ГОСТ, ASTM, ISO и др., так и нестандартных по чертежам или техническим заданиям заказчика.

Стеклодувная мастерская также проводит ремонт стеклянных химических приборов и посуды.

Ассортимент продукции стеклодувной мастерской включает в себя:

• колбы и кюветы;
• лабораторные реакторы;
• трехгорлые колбы;
• электрохимические ячейки;
• реторты, змеевики, ловушки;
• краны химические;
• стеклянные холодильники и дистилляторы;
• стаканы (в т.ч. с рубашками термостатирования);
• оборудование для синтеза органических соединений;
• экстракторы и аппараты Сокслета;
• цилиндры Снеллена;
• изделия с переходами стекло-металл, а также из разных видов стекла.