• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25.03.2021
ДВФУ
2
1 339

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 / Автор: Павел Сорокин

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

Вчера, 17:59
Дарья Г.

На сегодня удалось подтвердить существование тысяч экзопланет, но лишь около 25 из них получилось запечатлеть напрямую. Причем из них лишь шесть объектов старше 100 миллионов лет. И вот, наконец, ученые смогли сделать снимок взрослой экзопланеты.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

22 июля
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
Affidavit Donda
26.03.2021
-
0
+
//ветрификации Может таки витрификации?
Asmite Qielee
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?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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