30 мая 2011

Радиохимия вдоль и поперёк

Страна Росатом

Развитие отрасли немыслимо без технологических новаций, но в современных рыночных условиях крайне важно, чтобы все достижения атомщиков были юридически защищены.

На предприятиях Росатома за последние годы заметно возросла активность по патентованию изобретений. В прошлом номере мы рассказывали о новых разработках специалистов Электрохимического завода в Зеленогорске. Теперь речь пойдёт о патентах Горно-химического комбината (ГХК). Есть мнение, будто в радиохимии почти не осталось белых пятен – эта когда-то терра инкогнита сегодня изучена вдоль и поперёк. Но на ГХК в 2011 году получено три патента на изобретения, сделанные именно в радиохимии.

СНОВА В ДЕЛО

Один из патентов касается способа переработки ОЯТ. Технология позволяет снизить запасы высокоактивных отходов за счёт частичной или полной «зацикловки» рафинатов и использования их на стадии растворения ОЯТ. При этом исключается трудоёмкая и коррозионно-опасная операция глубокого упаривания рафината. Что же кроется за этими сугубо профессиональными формулировками и что вообще происходит с ОЯТ?

Сначала его растворяют в азотной кислоте, потом полученные растворы перерабатывают с помощью экстракционных методов. Продукты деления концентрируются путём глубокого упаривания азотнокислых растворов, кислота регенерируется, а высокоактивные технологические отходы отверждаются, то есть переводятся в твёрдое состояние. Однако этот способ требует использования дорогостоящего оборудования, изготовленного из специальных сталей, выдерживающих взаимодействие с агрессивными веществами. Кроме того, раствор, полученный после упаривания рафината, содержит высокую концентрацию азотной кислоты, что также усложняет технологическую схему процесса, дорожает и процесс отверждения отходов.

– Наше изобретение, – объясняет ведущий инженер технической группы центральной заводской лаборатории ГХК Владимир Алексеенко, – исключает этап глубокого упаривания азотнокислых растворов с организацией регенерации азотной кислоты и значительно снижает её концентрации в высокоактивном технологическом отходе.

Изобретатели рассчитывают, что их разработка будет применяться в опытно-демонстрационном центре, который создаётся сейчас на ГХК, а также на радиохимических заводах. Актуальность и перспективность этой технологии не вызывает у экспертов сомнений. Правда, сам Владимир Алексеенко признаётся, что идею нельзя назвать абсолютно новой – вопрос использования регенерированной кислоты обсуждался среди специалистов и ранее.

ОТКРЫТИЕ ДЛИНОЮ В СТАЖ

По классификации Владимира Алексеенко все изобретения делятся на обычные и пионерские. «Так до нас никто и никогда не делал», – говорит изобретатель о другом патенте, полученном месяц назад специалистами ГХК и ВНИИНМ им. Бочвара. Речь идёт о способе извлечения плутония из органического раствора трибутилфосфата.

– Мы впервые предложили использовать известное в общем-то вещество – карбогидразид, в радиохимии, – продолжает наш собеседник. – Его соединения и производные давно и активно применяются, например, в фармакологии, фотографическом деле. А мы доказали и обосновали его удивительную эффективность в переработке ОЯТ.

В опытно-демонстрационном центре, который является прообразом будущего завода по переработке ОЯТ РТ-2, метод, кстати, уже внедрён.
Суть изобретения в следующем. При переработке ОЯТ экстракционными методами нужно отделить уран (который потом будет вторично использоваться) от других продуктов, таких как плутоний, нептуний и технеций. Для этого используются различные реагенты, и поиск более эффективных составов не прекращается. Как раз таким реагентом и может быть карбогидразид.

– К подобного рода реагентам в радиохимии предъявляются три жёстких требования, – отмечает Алексеенко. – Восстановитель должен быть химически устойчивым к азотнокислым средам в присутствии многозарядных ионов, обладать свойствами стабилизатора, то есть поддерживать стабильное состояние восстановленных элементов, и иметь быструю кинетику. Последнее означает, что, поскольку все вещества радиоактивные и время контакта с ними должно быть минимальным, нужен реагент, который достаточно быстро переведёт плутоний, нептуний, технеций в требуемое состояние, удалит их из органической фазы и выведет.

Владимир Алексеенко признаётся, что идея с карбогидразидом пришла по наитию. Первые же опыты, начатые им ещё четверть века назад, показали удивительные результаты. «Мы попытались получить реагент химическим методом по отрывочным прописям из научной литературы, – вспоминает специалист. – Уже тогда этот «полуфабрикат» подтвердил предполагаемые характеристики. Особенно были хороши кинетические свойства. Даже реагент-сырец в тысячу раз уменьшает концентрацию плутония за один контакт. В кратчайшие сроки. Чтобы оформить изобретение, необходимо было множество экспериментов. А я увлёкся решением других задач. И только три года назад вернулся к карбогидразиду. Заказали небольшую партию вещества, повторили эксперименты и поняли, что останавливаться на полпути нельзя».

Они и не остановились. Когда готовился этот материал, нам сообщили, что получено положительное решение на выдачу ещё одного патента, теперь уже на способ извлечения нептуния.

СПОСОБ САМОВЫРАЖЕНИЯ

Ещё один патент на разработку противоточного экстрактора непрерывного действия недавно был получен авторским коллективом специалистов ГХК. Изобретение предназначено для проведения непрерывного противоточного процесса экстракции ценных компонентов из твёрдых материалов (в том числе, растительного сырья) сжиженными газами. Это позволяет сократить затраты на переработку различных видов сырья и повысить производительность процесса экстрагирования.

– Для меня изобретательство в первую очередь кропотливый труд, от которого испытываешь чувство глубочайшего удовлетворения, – рассказывает соавтор изобретения, заместитель главного инженера радиохимического завода Сергей Бычков. – Идея не рождается на пустом месте. Сначала собираешь информацию по теме, анализируешь её. Для этого приходится много читать, изучать чужие исследования.

– Ежедневно по три часа я занимаюсь наукой, благо, с сегодняшним развитием коммуникаций можно быть в курсе отечественных и иностранных событий в любой области, – продолжает Владимир Алексеенко. – И всё же я изобретательство расцениваю как творчество. А в творчестве есть место тайне. Почему поэт пишет стихи? По велению души. Почему я изобретаю? Потому что для меня это способ самовыражения.

– Изобретения как дети, – добавляет Сергей Бычков. – За каждое сердце болит, переживаешь и радуешься, когда процесс близится к завершению. Как крещендо в музыке: звук постепенно нарастает, и наступает яркая кульминация. И – радость: всё-таки что-то останется после тебя в этом мире.
Оба инженера говорят, что изобретение – это не только идея, носителем которой является один человек.

Времена изобретателей-одиночек давно канули в Лету. Чтобы довести идею до ума, требуется труд многих людей, вот почему в патентах указан целый коллектив соавторов. Успешное изобретение включает и помощь тех, кто оформляет бумаги, курирует процесс прохождения документов. Короче, целая система.
– На нашем предприятии есть такая система, – подтверждает инженер по патентной и изобретательской работе технического отдела ГХК Ольга Вязова. – В прошлом году комбинатом получено 14 патентов и девять положительных решений на выдачу патентов. А экономический эффект от рационализаторской и изобретательской работы составил более 32 миллионов рублей.