Производство радиационно-легированного кремния

ГК Росатом использует для промышленного получения радиационного легированного кремния (РЛК), эта технология используется на российских действующих АЭС с реакторами РБМК.

Основой технологии РЛК являются ядерные превращения атомов под воздействием тепловых нейтронов, а именно, нейтронное трансмутационное превращение кремния-30 в фосфор в результате облучения тепловыми нейтронами в ядерном реакторе.

Радиационно-легированный кремний используется для изготовления силовой полупроводниковой электроники и приборов специального назначения повышенной надежности и качества.

История с РЛК имеет давние корни.

Еще в соответствии с поручением Совета Минстроя СССР от 24.07.81 г. № П-14582 и указанием 16 Главного Управления бывшего Министерства среднего машиностроения СССР (старое название Минатома России) от 25.01.82 г. № ГЖ-418 была разработана конструкторская документация на канал облучательного устройства для радиационного легирования кремния. В 1983 г. ПО «ЧМЗ» изготовил каналы РЛК для Чернобыльской АЭС, где они в последствии были установлены и эксплуатировались значительное время.

Далее, в конце 1987 уже Минатомэнерго СССР приняло решение развернуть промышленное производство РЛК на Смоленской и Курской, а позднее и на Ленинградской АЭС.

Для Смоленской АЭС институтами ВНИПИЭТ и «Атомэнергопроект» были разработаны и переданы на станцию рабочие проекты транспортно-технологической части для проведения радиационного легирования кремния в центральных залах энергоблоков № 1,2, а также разработана документация облучательного канала для легирования кремния диметром 85 мм, устанавливаемых в реакторах указанных энергоблоках в ячейках № 22-21.

Предполагаемый выпуск продукции (по облученному кремнию) составляет 20 тонн в год слитков до 86 мм длиной до 500 мм. Стоимость 1 кг легированного кремния составляет более 100 $ USA.

Использование ядерных реакторов для не свойственных им функций неизбежно приведет к новым авариям на РБМК.

Технология радиационного легирования кремния на атомных станциях не прошла экологическую экспертизу, как этого требует Федеральный закон «Об экологической экспертизе” №174-ФЗ от 23.11.95 г.

Кроме этого, хотелось бы получить от Ростехнадзора и ГК Росатом ответы на следующие вопросы:

· были ли установлены облучательные устройства для радиационного легирования кремния на печально знаменитом IV энергоблоке Чернобыльской АЭС;

· не нарушает ли технология радиационного легирования кремния в ядерных энергетических реакторах требований норм и правил по безопасности в атомной энергетике.

Размещение предприятий по производству кремния и опыт эксплуатации этих производств

В ряде стран мира производят поликристаллический кремний, который является сырьем для производства солнечных батарей и микроэлектроники. Это США, Япония, Италия, Южная Корея и еще ряд стран. Занимаются этим большие корпорации с полным циклом производства (от получения кремния до конечного продукта-микроэлектроники), заводы которых находятся в разных странах. Основными игроками на этом рынке являются MEMC Inc., норвежская REC Group, Dow Corning Corporation.

Посмотрим на расположение ряда производств поликристаллического кремния.

Завод в Мозес Лейк, штат Вашингтон, США

Завод с 2005 года принадлежит норвежской REC Group, ранее принадлежавший японской корпорации Komatsu. Общая мощность завода — 10-11 тыс. тонн в год. Объем, соотносимый с планами ГК «Титан». Общий штат сотрудников завода — 360 человек. На заводе происходят небольшие аварии. Так, в апреле 1998 года произошел взрыв трубопровода, по которой шли тетрахлорид кремния, водород и трихлорсилан. В результате - 2 погибших, 4 раненых. После этого завод был остановлен на 3 месяца, работники отравлены в вынужденные отпуска. С 1990 года было зарегистрировано более 420 исков рабочих, объявленных конфиденциальными по предложению ответчиков - крупных корпораций. Многие из них касались деятельности Advanced Silicon Materials (REC Group). Завод неоднократно штрафовался за утечки токсичных газов. Завод находится в 5 км от ближайшего поселения, городка Мозес Лейк (население 20,5 тыс. человек), 210 км от ближайшего крупного города Сиэтла (615 тыс. человек).

Завод в Томас Тауншип, штат Мичиган, США

Завод открыт в 1960 году. Мощности принадлежат Hemlock Semiconductor Corp (собственность консорциума из трех игроков: Dow Corning Corporation, Shin-Etsu Handotai и Mitsubishi Material Corporation), которая выпускает в год до 36 тыс. тонн поликристаллического кремния. Общий штат сотрудников завода — 1000 человек. Местные жители неоднократно получали сообщения о «контролируемых авариях» от администрации завода. Завод находится в 8 км от городка Saginaw (население 51,5 тыс. человек), 110 км от ближайшего крупного города Детройт (715 тыс. человек).

Завод в Шерман, штат Техас, США

Завод принадлежит MEMC Inc. - компании, которая единственная в мире производит гранулированный кремний, рядом с заводом находится фабрика Texas Instruments Inc. (TI по величине является третьим во всем мире производителем полупроводников, после Intel и Samsung). На заводе в Шерман производит монокристаллический кремний в пластинах и слитках. Завод находится в 4 км от ближайшего поселения - городка Шерман (население 38,5 тыс. человек), 110 км от ближайшего крупного города Даллас (1,2 млн. человек).

Завод в Мерано, Италия

Завод принадлежит MEMC Inc., производит кусковой поликристаллический кремний. Общая мощность завода — 10-11 тыс. тонн в год. Завод находится в 4 км от ближайшего городка Мерано (население 35 тыс. человек), 200 км от ближайшего крупного города Милан (1,3 млн. человек).

Новоуральск.

Как известно из открытых источников, соглашение о строительстве завода по производству поликремния в этом городе губернатор Свердловской области Евгений Куйвашев и гендиректор ЗАО НПО «Силарус» (входит в ГК «Титан») Марина Красько подписали на выставке «Иннопром-2016» в июле этого года.

Анализируя аналогичные производства кремния, эксперты пришли к выводу, что, при производстве кремния предприятие будет выпускать в атмосферу свыше 20 видов загрязняющих веществ, в том числе хлорсодержащих неорганических соединений (трихлорсилан, дихлорсилан, кремний тетрахлорид, водород хлористый, хлор). Стоит обратить внимание, что на сегодняшний день в России не разработаны нормы, которые позволят контролировать выбросы хлорсилана.  

Целесообразность размещения такого предприятия в «атомном» Новоуральске вызывает у экспертов сомнения. При производстве кремния задействовано множество хлорсодержащих элементов: трихлорсилан, тетрахлорид кремния, водород хлористый и т.д. Фактическая санитарно-защитная зона такого предприятия должна быть не меньше километра, поскольку вдыхание паров трихлорсилана влечет отеки легких и астму. В «закрытом» Новоуральске территория весьма небольшая, поэтому размещение кремниевого завода на безопасном удалении от жилых домов невозможно.

Бросается в глаза несоответствие статуса наукограда (или, как теперь принято говорить, территории опережающего развития) довольно примитивному гидрометаллургическому производству с плавильными печами и большим количеством растворов и хлорсодержащих веществ.

Получение чистого кремния – производство повышенной опасности, чреватое выбросами токсичных веществ в атмосферу и пожарами. Хлористый водород и прочие хлористые производные от кремния разъедают конструкции и очень быстро выводят оборудование из строя. Соответственно, в случае порыва трубы либо разгерметизации цистерны образуется многометровая токсичная и взрывоопасная зона. Основные отходы производства представлены в таблице 1.

Таблица 1