Разработан способ синтеза композитных керамик для иммобилизации стронция-90
Ученые ДВФУ и Кольского научного центра РАН провели фундаментальные исследования, ориентированные на поиск матриц для активных зон радиационных источников тока на основе стронция-90 и цезия-137, которые обладали бы низкой скоростью выщелачивания под воздействием пресной и морской воды, и создание их перспективным методом импульсного плазменного спекания.
Арктика содержит богатые залежи медно-никелевых и агрохимических руд, олова, платиноидов, редких и редкоземельных элементов, золота, алмазов, вольфрама, ртути, черных металлов, оптического сырья и поделочных камней. Их могли бы добывать намного интенсивнее при достаточном развитии торговых путей и сопутствующей инфраструктуры на Северном морском пути.
В 2024 году по Севморпути переместили до 38 миллионов тонн грузов. После спуска на воду атомного ледокола проекта 22220 «Чукотка» на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге 6 ноября 2024 года президент России Владимир Путин заявил: этот путь привлекателен не только для российских перевозчиков, но и для наших партнеров за рубежом, что внесет существенный вклад в развитие транспортной инфраструктуры нашей страны.
К 2030 году по Северному морскому пути планируется перевезти более 100 миллионов тонн, но для этого необходимо обеспечить навигационное сопровождение судов за счет новых навигационных и радиомаяков, световых знаков и автоматических метеостанций. Питание этой аппаратуре нужно автономное, от радиационных источников тока – такие источники обеспечивали и будут обеспечивать накопление и преобразование электрической энергии вдоль всего Севморпути от побережий Сахалина, Курильских островов, Чукотки и Саха Якутии до островов Баренцева и Белого морей.
Наиболее перспективны РИТ-90 – радиационные источники тока на основе изотопа стронция-90. Это закрытый источник излучения, в котором в качестве активной композиции используют, например, керамический 90SrTiO3 или стронциевое боросиликатное стекло, находящиеся в капсуле. Хотя капсула с активной зоной и защищена от внешних воздействий, сложившаяся система обращения с РИТ-90 не позволяет обеспечить его физическую защиту. Авария, несанкционированное извлечение или террористический акт ведут к полному разрушению РИТ-90, что может привести к переоблучению и гибели оператора и населения. Выходя во внешнюю среду, в том числе в морскую акваторию, стронций-90 по пищевой цепочке «донные микроорганизмы – водоросли – рыба» поступает в организм человека, что официально подтверждает МАГАТЭ.
Действующая с 1991 года программа «Совместное сокращение угрозы» Конгресса США рассматривает РИТы как угрозу распространения радиоактивных материалов для создания «грязной бомбы», а МАГАТЭ относит их к категории высокого риска. И не случайно – период полураспада стронция-90 составляет 29 лет, а активность активной зоны РИТ-90 на момент изготовления – 180 кKи, что оставляет опасным его действие в течение более 1000 лет.
Для cеверных и дальневосточных территорий СССР было выпущено более тысячи радиоизотопных термоэлектрических генераторов различных типов с начальной активностью до 465 кКи тепловой мощностью до 2200 Вт и генерируемой выходной электрической мощностью до 180 Вт. Развал Советского Союза привел к потере контроля над хранением данных генераторов, и за 20 лет случилось более 20 инцидентов с выходом радиоактивности в окружающую среду, смертельных случаев со взрослыми и детьми.
Обеспечить безопасное использования автономных закрытых источников излучения можно, если для них появятся недиспергируемые, механически прочные матрицы активных зон, которые обеспечивают полную безопасность даже в случае аварии с их попаданием в объекты окружающей среды, в том числе, в морскую воду.
Для решения этой задачи ученые Дальневосточного федерального университета и Кольского научного центра РАН провели фундаментальные исследования, ориентированные на поиск таких матриц для активных зон РИТ на основе стронция-90 и цезия-137, которые обладали бы низкой скоростью выщелачивания под воздействием пресной и морской воды, и создание их перспективным методом импульсного плазменного спекания. Руководили исследованиями заведующий Лабораторией ядерных технологий ДВФУ Евгений Папынов и заместитель генерального директора КНЦ РАН, директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН Иван Тананаев.
Основа метода – консолидирование порошковых материалов за счет высокоскоростного разогрева и уплотнения, опережающих активный рост зерна. При этой технологии спекание происходит за счет внутренней тепловой энергии материала, в то время как при традиционных способах требуется сообщить необходимую энергию эффекта Джоуля извне, что требует многочасовой выдержки. Применяемый электрический ток импульсного типа создает условия равномерного распределения тепла по образцу, в том числе независимо от природы спекаемого порошкового материала (проводники или диэлектрики), что позволяет получать многокомпонентные композиты.
В качестве матрицы для иммобилизации стронция-90 перспективны керамические аналоги природных минералов, которые способны включать радионуклиды в свою кристаллическую структуру. Ученые приготовили порошковые смеси для четырех образцов керамических материалов со структурами шеелита SrWO4, полевого шпата SrAl2Si2O8, перовскита SrTiO3 и повелита SrMoO4, исследовали их структурные и физико-химические свойства, а также гидролитическую устойчивость.
Полученная керамика имеет сложный фазовый состав. Поэтому для уточнения фазообразования в процессах получения упомянутых материалов был применен передовой метод дифрации синхротронного рентгеновского излучения, включающий фазы циркония и титаната пирохлора. По данным рентгеноструктурного анализа «in situ» на синхротронном излучении определены оптимальные температурные режимы получения матрицы высокого качества.
Скорость выщелачивания ионов стронция, матричных компонентов, соответствует требованиям ГОСТ и ANSI/ANS 16.1 для отвержденных высокоактивных отходов. Исследователи смогли установить, что при выщелачивании глубина диффузии ионов из объема к поверхности керамики минимальна. Все образцы имеют высокую твердость и плотность и однородную непористую структуру.
В кристаллических структурах матриц образовались прочные химические связи, что говорит о перспективности использованного метода для получения керамики с высокой потенциальной надежностью для долговременной иммобилизации радионуклидов.
Результаты работы опубликованы в журналах Ceramics International, Journal of Radioanalytical & Nuclear Chemistry, Coatings, Journal of Composites Science, Materials. В течение прошедших трех лет их включали в Доклад Президента РАН о важнейших научных достижениях российских ученых к Общему собранию РАН.
Telegram 
Дзен 
VK В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно