Специалисты институтов Российской академии наук в минувшем году добились значительных результатов в областях, относящихся к атомной отрасли, следует из опубликованного на сайте РАН доклада о состоянии фундаментальных наук в РФ и о важнейших научных достижениях российских ученых в 2016 году.
Вопросы безопасности АЭС
Тяжелые аварии на атомных станциях с водо-водяными реакторами, связанные с разрушением их активной зоны, угрожают выходом большого количества радиоактивных веществ, а также водорода (то, что произошло при аварии на японской АЭС "Фукусима-1"). Поэтому одной из важнейших задач обеспечения безопасности АЭС является оценка возможного количества образующегося водорода, его пространственного распределения под защитной оболочкой атомного энергоблока и выявлении мест, где концентрация водорода может быть взрывоопасной.
В Институте проблем безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) РАН выполнен комплекс расчетно-экспериментальных исследований процессов в атмосфере защитной оболочки энергоблоков АЭС при тяжелых авариях, потенциально угрожающих выходом накопленной радиоактивности в окружающую среду. В частности, с использованием специальных компьютерных программ, так называемых CFD-кодов, детально изучены и экспериментально обоснованы модели основных процессов в атмосфере защитной оболочки, в том числе с участием водорода.
Кроме того, научно обоснованы возможности применения CFD-кодов в моделировании распространения под защитной оболочкой радиоактивных продуктов деления в виде разносортных аэрозолей. Также впервые в России была продемонстрирована возможность приложения CFD-кодов в качестве средства уточненного так называемого детерминистического анализа водородной безопасности при авариях на АЭС.
Работа была выполнена ИБРАЭ при поддержке госкорпорации "Росатом" и европейских организаций (Евратом, ОЭСР) совместно с российскими (Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени Забабахина, Государственный научный центр РФ – Физико-энергетический институт имени Лейпунского, Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт") и зарубежными научными организациями.
Утилизация радиоактивных отходов
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени Тананаева Кольского научного центра РАН совместно с Северо-Западным научно-производственным центром "Социум" разработал схемы получения новых материалов, пригодных для утилизации жидких радиоактивных отходов. Речь идет о синтетических аналогах редких минералов из группы мезапористых каркасных титаносиликатов, которые можно получать из доступного минерального сырья.
Отмечается, что новые материалы испытаны на объектах предприятия Росатома "РосРАО" в качестве сорбентов для утилизации жидких радиоактивных отходов и для получения высокоустойчивой керамики, пригодной для длительного захоронения или использования в качестве энергетических источников.
По мнению разработчиков, созданное для реализации разработки предприятие "Центр синтеза новых функциональных материалов" может рассматриваться как первая ячейка Кольского химико-технологического кластера по производству стратегических материалов из отечественного сырья.
Кремний для нового эталона массы
В Институте химии высокочистых веществ имени Девятых (ИХВВ, Нижний Новгород) разработана и реализована фторидно-гидридная технология, позволяющая устойчиво получать крупногабаритные образцы поликристаллического стабильного изотопа кремний-28, который необходим для создания нового международного эталона массы.
Изготовленный более ста лет назад платино-иридиевый эталон килограмма, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа, постепенно (хоть и очень небольшими порциями) теряет свои атомы, в результате уменьшается его масса. Поэтому в 2005 году по рекомендации Международного бюро мер и весов началась разработка новых определений основных единиц измерения, в том числе единицы массы — килограмма. Новый эталон будет иметь вид идеального шара, изготовленного из монокристалла стабильного изотопа кремния-28.
Этот изотоп оказался удобен для создания эталона массы потому, что образцы из него хотя и будут тоже терять атомы, но скорость их потери можно будет определить с высокой точностью и вовремя внести необходимые поправки.
Новый эталон будет изготовлен в рамках международных проектов "Авогадро", "Килограмм-2" и "Килограмм-3" по уточнению постоянной Авогадро и созданию нового эталона массы в лаборатории Физико-технического федерального ведомства Германии в Брауншвейге. "Выращиванием" монокристалла кремния-28 для этого эталона занимается Институт роста кристаллов в Берлине. Наработку поликристаллического кремния, из которого будет создан монокристалл, ведет Институт химии высокочистых веществ имени Девятых. А первичное, исходное сырье — тетрафторид кремния-28 — поставило предприятие топливной компании Росатома ТВЭЛ "Электрохимический завод" (Зеленогорск, Красноярский край).
Как отмечается в докладе, уже получены четыре образца поликристаллического кремния-28 массой более шести килограммов каждый.
Ожидается, что новый эталон килограмма займет свое место в Палате мер и весов в Париже в 2018 году.