Сорбенты против радиации

Interfax-Russia.ru — Российские и белорусские ученые разработали новые безопасные технологии по обращению с радиоактивными отходами. Одна из методик позволит перерабатывать такие материалы в керамику.

© РИА Новости. Алексей Куденко

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ, Владивосток) совместно с коллегами из Института общей и неорганической химии Национальной академии наук (ИОНХ НАН) Белоруссии разработали два новых метода обращения с радиоактивными отходами (РАО).

Первая технология создана для очистки радиационно загрязненной воды и основана на взаимодействии магнитов и специального композитного сорбента. Попадая в воду, это вещество впитывает в себя радионуклиды, а управляемые магниты помогают извлечь из раствора радиоактивные компоненты.

"Формирование магнитных свойств у эффективных каркасных алюмосиликатов позволяет управлять ими в растворе при наложении магнитного поля. Т. е. обеспечивается тщательный сбор и отделение сорбента, содержащего радионуклиды, из раствора в одну стадию без возникновения риска неполной очистки для последующей утилизации отработанного опасного материала", — пояснил основной исполнитель научного исследования, младший научный сотрудник, аспирант ДВФУ Артур Драньков.

Вторая технология основана на создании сорбентов, которые эффективно концентрируют в своем объеме радионуклиды из растворов. Затем при разогревании эти сорбенты становятся твердыми — керамическими.

"Такая керамика способна обеспечить безопасное захоронение радиоактивных отходов или будет представлять основу радиоизотопных изделий в виде источников ионизирующего излучения", — отметили в Минобрнауки России.

Также материал можно использовать для создания качественной радиоизотопной продукции, которая пригодится в медицине и космической отрасли. В частности, при строительстве рентгеновского аппарата, аппаратов для лучевой терапии, а также для создания источников электроэнергии — "ядерных батареек".

По данным Минобрнауки России, работа ведется в рамках Меморандума о взаимопонимании, заключенном между ДВФУ и ИОНХ НАН Белоруссии в 2021 году. Исследования заложены в основу стратегического проекта "Физика и материаловедение" (Materials science), который активно реализуется на базе Института наукоемких технологий и передовых материалов и входит в основу программы развития ДВФУ в рамках программы "Приоритет 2030". Результаты исследований опубликованы в профильном журнале Nuclear Engineering and Technology.

"Работа с коллегами из Республики Беларусь, в том числе при участии коллег из нашего региона, позволила в короткие сроки достичь ощутимого результата, который способен решить ряд экологических проблем или снизить риски их возникновения, как в нашем регионе, так и в дружественном нам государстве", — отметил заместитель директора по развитию Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ Евгений Папынов.

Тем временем, в Томском политехническом университете (ТПУ) разрабатывают первый в мире комплекс для дистанционного досмотра содержимого контейнеров с радиоактивными отходами на основе бетатрона.

Бетатрон — это самый маленький циклический ускоритель частиц, его производит только в ТПУ. Он является мощным источником вторичных рентгеновских лучей, которые позволяют исследовать сложные промышленные объекты, не повреждая их внутреннюю структуру.

"Уникальность разработки не только в том, что она будет единственной в мире на основе бетатрона. Пока в мире вообще нет установок для дистанционного контроля контейнеров промышленного уровня, а спрос на такие технологии только растет. Сообщается только о единичных опытных установках", — заявил и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев.

Как уточнили в пресс-службе вуза, радиоактивные отходы образуются при работе атомных электростанций, переработке ядерного топлива, производстве тепловыделяющих элементов и так далее. По российскому законодательству все отходы делятся на шесть классов, все они подлежат захоронению — глубинному или приповерхностному. Сейчас в России отработана цепочка обращения с РАО третьего и четвертого класса — это низкоактивные отходы. Для их хранения, транспортировки и захоронения используются металлические и железобетонные контейнеры. Каждый из них обладает индивидуальным набором физико-механических свойств и показателями безопасности. В настоящее время контейнеры с такими отходами проверяют в основном визуально. Их вскрывают и  осматривают содержимое. Новая технология позволит проводить такую проверку дистанционно — значит, она станет более безопасной.

Так, в состав комплекса войдут рентгенографическая система контроля, платформа и манипуляторы для контейнеров, а также специализированное программное обеспечение разработки Томского политеха. Опытную апробацию системы планируется провести до конца 2023 года на исследовательском ядерном реакторе вуза — сначала на низкоактивных РАО. На первом этапе специалисты намерены исследовать, проникает ли излучение через материал контейнеров, а также оценить степень воздействия ионизирующего излучения от отходов на достоверность получаемых результатов.

"У нас есть интерес со стороны зарубежных заказчиков. Мы договорились, что ТПУ в течение года показывает различные варианты использования рентгенографического метода для контроля содержимого упаковок РАО с целью дальнейшей разработки полномасштабного комплекса, удовлетворяющего их требованиям", — добавил Седнев.

Кроме того, по его словам, технологией, разработанной в ТПУ, заинтересовались и структуры госкорпорации "Росатом".

"Для них мы также готовы разработать такую систему, причем для контроля упаковок с третьим и четвертым классом РАО", — сказал и.о. ректора.

По данным университета, работа по созданию первого в мире комплекса для дистанционного досмотра содержимого контейнеров с радиоактивными отходами на основе бетатрона ведется в рамках стратегического проекта ТПУ "Энергия будущего" при поддержке программы Минобрнауки России "Приоритет 2030". Программа поддержки развития вузов "Приоритет 2030" стартовала в 2021 году.

Исследовательский реактор ТПУ был введен в эксплуатацию в июле 1967 года. Ранее реактор два раза модернизировали, перезапуская его в 1984 и 2016 годах. Мощность реактора — 6 МВт. На базе реактора ведется подготовка специалистов для ядерно-физической отрасли и медицинской инженерии. Реактор ТПУ является единственным в стране действующим университетским реактором.