25 марта
ДВФУ
3

Ученые ДВФУ и ДВО РАН разработали безопасные материалы для конструкции «атомных батареек»

4.5

«Батарейка» представляет собой сверхпрочную керамическую матрицу с заключенным в ней высокоэнергетическим радионуклидом стронция-90. Материал изготовлен методом импульсного плазменного спекания под высоким давлением, отвечает требованиям к отвержденным радиоактивным отходам и может служить надежным радиоактивным источником автономного электропитания для навигационного оборудования (маяков, радиомаяков, световых знаков) и метеостанций Северного морского пути (СМП).

Вид с кампуса ДВФУ на бухту Аякс / ©Пресс-служба ДВФУ

Статья об этом опубликована в Nuclear Engineering and Technology. Стабильная пропускная способность и точность навигации на Северном морском пути может быть гарантирована сетью автономных морских навигационных устройств, работающих на радиационных источниках тока (РИТах). Наиболее перспективны РИТ-элементы на основе высокоэнергетического радионуклида стронций-90 (90Sr, РИТ-90). Тепловая энергия его радиоактивного распада преобразуется термоэлектрогенераторами в электрическую.

Ученым ДВФУ и ДВО РАН удалось создать керамический материал с высокой механической прочностью, микротвердостью и термоустойчивостью, который необходим для безопасного, без угрозы загрязнения окружающей среды, размещения активных зон со стронцием-90. Энергетическая установка («изотопная батарейка»), произведенная из разработанной керамики – один из примеров мирного применения ядерных технологий.

«РИТ-90 — закрытый источник ионизирующего излучения, где в качестве активной композиции применяют стронциевое боросиликатное стекло (90SrTiO3), не идеальный материал-кандидат, поскольку он подвержен ветрификации с последующим механическим разрушением. Несмотря на защиту капсулы с активной зоной от внешних воздействий, сложившаяся система обращения с РИТ-90 не гарантирует физической защиты РИТ-элемента. Авария, несанкционированное извлечение или террористический акт могут привести к разрушению активной зоны РИТ, выбросу 90Sr в окружающую среду, в том числе в морскую воду.

Радионуклид таким образом может быть вовлечен в пищевую цепочку «донные микроорганизмы – водоросли – рыба. Разработанная ДВФУ и ДВО РАН композиция керамической матрицы надежно защищает активную зону со стронцием-90, что бы ни случилось», — говорит один из авторов работы Иван Тананаев, директор Школы естественных наук (ШЕН) ДВФУ.

Ученый напомнил, что любые техногенные радионуклиды, поступившие в Мировой океан, фиксируются биотой. Радиоцезий (137Cs) аккумулируется в фитопланктоне (главным образом, диатомовых), макрофитах, прибрежных бурых и красных водорослях, мягких тканях беспозвоночных и рыб. Радиоиттрий накапливается в оболочке икры рыб, в водорослях, ракообразных, в раковинах моллюсков, церий-144 (144Ce) – в водорослях, актиниях, в теле моллюсков. Радиоактивный изотоп йода (131J) – в водорослях.

Исследуемые радиационные частицы / ©www.sciencedirect.com

При этом, если в рыбе коэффициент накопления радионуклидов не высок, то для желтков яиц водоплавающей птицы он превышает миллион единиц. Стронций-90 накапливается лучевиками, одноклеточным планктоном, которые концентрируют его в отростках-спикулах, некоторыми зелеными водорослями, всеми видами бурых водорослей, в панцирях ракообразных и раковинах моллюсков.

Действующая с 1991 года программа «Совместное сокращение угрозы» Конгресса США рассматривает РИТы как угрозу распространения радиоактивных материалов для создания «грязной бомбы». МАГАТЭ относит такие элементы к категории высокого риска, поскольку один РИТ-элемент на основе стронция 90 может быть опасен на протяжении более чем тысячи лет.

Ученые ДВФУ и ДВО РАН под руководством Евгения Папынова (Институт химии ДВО РАН), используя метод реакционного искрового плазменного спекания (ИПС) минералоподоных керамических систем, смогли получить устойчивую композицию керамической матрицы, которая надежно защищает активную зону со стронцием-90. Матрица способна «удерживать» радиацию даже в случае аварии и попадания РИТ-элемента в объекты окружающей среды, в том числе, в пресную и морскую воду.

В основе ИПС-подхода — консолидация порошковых материалов за счет высокоскоростного разогрева и уплотнения. Методика позволяет сохранить микрозеренную структуру итогового материала, его высокую твердость, прочность и низкую скорость выщелачивания радионуклида в средах с различной кислотностью. Технологический подход разрабатывается совместно специалистами ДВФУ и Института химии ДВО РАН. По мнению исследователей, полученный керамический материал также может быть рекомендован в качестве источников ионизирующего излучения на основе 90Sr для производства на ФГУП «ПО «Маяк». Работа ведется в рамках государственных заданий Минобрнауки РФ и научных проектов Российского фонда фундаментальных исследований.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) — федеральный университет во Владивостоке, основанный в 2011 году в результате объединения четырёх вузов, ДВГУ, ТГЭУ, ДВГТУ (все три — Владивосток) и УГПИ (Уссурийск). Ведёт свою историю от Восточного института — первого высшего учебного заведения на Дальнем Востоке.
Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

4 декабря
Мария Осетрова

Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

Сегодня, 12:13
Сергей Васильев

Экзопланета Gliese 367b вращается крайне близко к своей звезде, делая полный оборот за несколько земных дней: из-за тесного соседства она потеряла легкие оболочки, и большую часть ее занимает плотное ядро.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

DELETED
4 недели назад
-
0
+
26.03.2021
-
-1
+
//ветрификации Может таки витрификации?
25.03.2021
-
0
+
Прекрасное изобретение,воплощённое в реальность. Как и множество подобных пройдёт незаметно для обывателей, спасая их жизни и жизни всех существ на планете Земля...
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: