Скрытая проблема ядерной энергетики
Ядерная энергетика сталкивается с важной задачей — безопасной переработкой и утилизацией отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Одним из самых надежных современных методов является остекловывание, когда высокоактивные жидкие отходы превращают в прочное стекло, надежно изолирующее радионуклиды на тысячи лет. Однако этот, казалось бы, отработанный процесс имеет скрытую проблему, которая долгое время осложняла работу технологов. Вместе с опасными элементами в отходах присутствуют и ценные металлы платиновой группы — рутений, родий и палладий. При температурах в 1100–1200 градусов Цельсия, необходимых для остекловывания, эти металлы начинают вести себя непредсказуемо: они нарушают распределение электрических токов в расплаве, что может привести к внезапной остановке всего процесса. Кроме того, их присутствие ухудшает качество конечного продукта — стеклянного блока, делая его менее стабильным и потенциально снижая экологическую безопасность долговременного хранения.
Химический ключ к драгоценным металлам
Решение этой сложной технологической головоломки было найдено учеными АО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина», которые на протяжении пяти лет работали над уникальным проектом. Им удалось разработать способ одновременного извлечения всех трех мешающих металлов — рутения, родия и палладия — из высокоактивных растворов до этапа остекловывания. Ключевым открытием стал подбор специального реагента — гексацианоферрата (II) железа (III). Именно это соединение позволяет эффективно и селективно «вылавливать» атомы драгоценных металлов из сложной смеси радиоактивных элементов. Как поясняет Владимир Королев, ведущий научный сотрудник лаборатории технологий обращения с радиоактивными отходами института, «нам удалось найти простой и эффективный способ одновременного извлечения платиновых металлов из высокоактивных отходов». До этого момента одновременное извлечение всей группы этих металлов считалось крайне сложной, если не невозможной задачей.
Двойная выгода: безопасность и экономика
Внедрение этой технологии несет двойную пользу, выходящую далеко за рамки фундаментальной науки. Во-первых, она кардинально повышает технологическую и экологическую безопасность. Удалив мешающие металлы из отходов, процесс остекловывания становится стабильным и предсказуемым, а получаемое стекло — более качественным и надежным для окончательного захоронения. Это серьезный шаг в сторону создания полноценного замкнутого ядерного топливного цикла, где объем окончательных отходов минимизируется. Во-вторых, открывается экономическая перспектива. Извлеченные металлы платиновой группы сами по себе являются ценным ресурсом, широко используемым в автомобильных катализаторах, электронике, ювелирной промышленности и химическом производстве. Таким образом, то, что раньше было проблемой, теперь может стать дополнительным источником ценного сырья.
Наследие первопроходца атомной науки
Разработка такой прорывной технологии — закономерный результат работы одного из старейших и самых авторитетных научных центров России. Радиевый институт имени В.Г. Хлопина был первой научной организацией в области атомной науки и техники в нашей стране и сегодня остается признанным лидером в этой сфере. Продолжая традиции, заложенные еще в начале XX века, институт сегодня не только решает фундаментальные задачи ядерной физики и радиохимии, но и активно развивает прикладные направления, включая атомную энергетику, радиоэкологию и производство жизненно важных изотопов дляплатиновой группы — яркое подтверждение того, что глу фундаментальные знания позволяют находить изящные и эффективные решения для самых сложных практических задач, стоящих перед современной атомной отраслью.
Ключевые слова: переработка ОЯТ, металлы платиновой группы, остекловывание, Радиевый институт, радиоактивные отходы.
Источник информации: atomic-energy.ru
Понравилась статья, ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал, читайте больше новостей на тему науки и технологий.