• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25.03.2021
ДВФУ
3
1 258

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 16:47
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Вчера, 19:16
Анна Новиковская

Палеонтологи предполагали, что загадочные дыры в нижней челюсти Сью, крупнейшего образца тираннозавра рекса, были вызваны заражением простейшими микропаразитами. Однако, изучив эти отверстия более внимательно, ученые не обнаружили следов инфекционного заболевания: дырки в черепе Сью оставило что-то другое.

Вчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 16:47
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

28 сентября
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

3 сентября
Алиса Гаджиева

В «Кратких сообщениях Института археологии» опубликована статья Михаила Казанского и Анны Мастыковой, в которой авторы обобщили все известное из самых разных источников (от позднеантичных авторов до материалов археологических раскопок) о народе акациры. В результате они не только узнали, где те жили во время Великого переселения народов, но и предположили, как это племя нашло общий язык с соседями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

DELETED
09.11.2021
-
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
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: