Российские и белорусские ученые разрабатывают эффективные способы обращения с радиоактивными отходами
Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ИОНХ НАН Беларуси) совместно работают над технологиями для выделения и концентрирования опасных радионуклидов. Как сообщает Минобрнауки России, разработки позволят эффективней очищать загрязненные воды и перерабатывать опасные твердые ядерные материалы. Это снизит риски от негативных последствий при обращении с опасными отходами или возможных внештатных аварийных ситуаций на объектах атомной промышленности. Также технологии способны обеспечить создание качественной радиоизотопной продукции.
В первой технологии ученые «подчинили» сорбенты магниту, результаты исследования опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Technology. Сотрудники лаборатории ядерных технологий ДВФУ во взаимодействии с коллегами из ИОНХ НАН Беларуси уже отработали технологический способ синтеза и изготовили серию композитных сорбентов. В воде они «впитывают» в себя только радионуклиды, а затем, благодаря управляемым магнитам, из раствора извлекается опасный радиоактивный компонент. Таким образом, можно очистить радиационно загрязненную воду эффективно и безопасно, применив доступные и несложные методы.
«Селективные сорбенты для задач прикладной радиохимии должны не только выполнять свои функции по извлечению радионуклидов из растворов, но и обеспечивать максимальную безопасность при обращении с их отработанными формами и последующем захоронении. В этом случае формирование магнитных свойств у эффективных каркасных алюмосиликатов позволяет управлять ими в растворе при наложении магнитного поля. То есть обеспечивается тщательный сбор и отделение сорбента, содержащего радионуклиды, из раствора в одну стадию без возникновения риска неполной очистки для последующей утилизации отработанного опасного материала», — рассказал основной исполнитель научного исследования, младший научный сотрудник, аспирант ДВФУ Артур Драньков.
Кроме того, вторая предложенная учеными технология, опубликованная в другой статье журнала Journal of the European Ceramic Society, основана на создании сорбентов, которые эффективно концентрируют в своем объеме радионуклиды из растворов. А затем с помощью специального способа разогрева данных сорбентов достигается образование твердого материала — керамики. Такая керамика способна обеспечить безопасное захоронение радиоактивных отходов или будет представлять основу радиоизотопных изделий в виде источников ионизирующего излучения. Использовать такие изделия можно для космической отрасли, медицины, и различной промышленности. Например, данные источники входят в конструкции медицинских приборов — рентгеновский аппарат, диагностические установки на базе использования радиоизотопов, оборудование для лучевой терапии, а также представляют основу источников электрического тока — «ядерных батареек».
Совместная работа ведется в рамках Меморандума о взаимопонимании, заключенного между ДВФУ и ИОНХ НАН Беларуси в 2021 году. Данное соглашение формирует новые международные коллаборации по передовым научным направлениям. 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 «Приоритет 2030».
«Работа с коллегами из Беларуси, 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 содружественном нам государстве. Совместно ученые достигают передовых разработок, создают уникальные инструменты подготовки молодых специалистов, формируют новую промышленную инфраструктуру. Все это является критически важными элементами экономического и социального развития отдельных регионов и государств», — отметил заместитель директора по развитию Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ Евгений Папынов.
ИОНХ НАН Беларуси — это профильное научно-исследовательское учреждение с большой историей и достижениями в фундаментальной и прикладной науки неорганического синтеза. Ученые ИОНХ НАН Беларуси имеют высокие научные компетенции в области развития теории адсорбции, методов синтеза адсорбентов и катализаторов с заданной пористостью структур, создания неорганических и композиционных материалов со специальными свойствами, разработки способов защиты окружающей среды от вредного воздействия отходов химических производств.
В рамках коллаборации принимают участие также коллеги со всего Дальнего Востока, где совместными усилиями выполняется комплекс научно-исследовательских работ по различным направлениям, которые интегрированы в образовательные программы «Фундаментальная и прикладная физика», «Фундаментальная химия» и «Материаловедение и технологии материалов».
Исследование выполнено при финансовой поддержке государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации тема № 00657-2020-0006. Оценка сорбционных свойств проводилась при финансовой поддержке РФФИ, проект № 19-03-00119. Измерение и анализ магнитных свойств образцов проводились при поддержке Российского научного фонда, проект № 19-72-20071.