Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ИОНХ НАН Беларуси) совместно работают над технологиями для выделения и концентрирования опасных радионуклидов. Разработки позволят более эффективно очищать загрязненные воды и перерабатывать опасные твердые ядерные материалы. Это снизит риски негативных последствий при обращении с опасными отходами или возможных внештатных аварийных ситуаций на объектах атомной промышленности. Также технологии способны обеспечить создание качественной радиоизотопной продукции.
В первой технологии ученые «подчинили» сорбенты магниту, результаты исследования опубликованы в профильном журнале Nuclear Engineering and Technology. Сотрудники лаборатории ядерных технологий ДВФУ во взаимодействии с коллегами из ИОНХ НАН Беларуси уже отработали технологический способ синтеза и изготовили серию композитных сорбентов. В воде они впитывают радионуклиды, а затем благодаря управляемым магнитам из раствора извлекается опасный радиоактивный компонент. Таким образом, применив доступные и несложные методы, можно очистить радиационно загрязненную воду эффективно и безопасно.
«Селективные сорбенты для задач прикладной радиохимии должны не только выполнять свои функции по извлечению радионуклидов из растворов, но и обеспечивать максимальную безопасность при обращении с их отработанными формами и последующем захоронении. В этом случае формирование магнитных свойств у эффективных каркасных алюмосиликатов позволяет управлять ими в растворе при наложении магнитного поля. То есть обеспечивается тщательный сбор и отделение сорбента, содержащего радионуклиды, из раствора в одну стадию без возникновения риска неполной очистки для последующей утилизации отработанного опасного материала», — рассказал основной исполнитель научного исследования, младший научный сотрудник, аспирант ДВФУ Артур Драньков.
Вторая предложенная учеными технология основана на создании сорбентов, которые эффективно концентрируют в своем объеме радионуклиды из растворов. Затем с помощью специального способа разогрева данных сорбентов достигается образование твердого материала — керамики. Такая керамика способна обеспечить безопасное захоронение радиоактивных отходов или будет представлять основу радиоизотопных изделий в виде источников ионизирующего излучения. Использовать такие изделия можно для космической отрасли, медицины и различных отраслей промышленности. Например, данные источники входят в конструкции медицинских приборов, таких как рентгеновские аппараты, диагностические установки на базе использования радиоизотопов, оборудование для лучевой терапии, а также представляют основу источников электрического тока — «ядерных батареек».
Совместная работа ведется в рамках Меморандума о взаимопонимании, заключенного между ДВФУ и ИОНХ НАН Беларуси в 2021 году. Данное соглашение формирует новые международные коллаборации по передовым научным направлениям. Исследования заложены в основу стратегического проекта «Физика и материаловедение» (Materials science), который активно реализуется на базе Института наукоемких технологий и передовых материалов и входит в основу программы развития ДВФУ в рамках «Приоритета 2030».
«Работа с коллегами из Республики Беларусь, в том числе при участии коллег из нашего региона, позволила в короткие сроки достичь ощутимого результата, который способен решить ряд экологических проблем или снизить риски их возникновения, как в нашем регионе, так и в дружественном нам государстве. Совместно ученые достигают передовых разработок, создают уникальные инструменты подготовки молодых специалистов, формируют новую промышленную инфраструктуру. Все это является критически важными элементами экономического и социального развития отдельных регионов и государств», — отметил заместитель директора по развитию Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ Евгений Папынов.
В работе принимают участие также коллеги со всего Дальнего Востока, где совместными усилиями выполняется комплекс научно-исследовательских работ по различным направлениям, интегрированным в образовательные программы «Фундаментальная и прикладная физика», «Фундаментальная химия» и «Материаловедение и технологии материалов».
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания, тема № 00657-2020-0006. Оценка сорбционных свойств проводилась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 19-03-00119. Измерение и анализ магнитных свойств образцов проводились при поддержке Российского научного фонда, проект № 19-72-20071.