Нижегородцы создали керамики, удерживающие радиоактивные элементы
03 декабря 2021 г.
Участник Нижегородского научно-образовательного центра (НОЦ) - Университет Лобачевского - получил финансовую поддержку размером в 10 миллионов рублей как один из победителей конкурса на финансирование научно-технических проектов, проведенного НОЦ. Ученые доведут до промышленной стадии свой метод иммобилизации высокоактивных компонентов облученного ядерного топлива.
Безопасное хранение ядерных отходов - огромная проблема, над которой бьются ученые всего мира. Главная опасность - постепенная утечка таких отходов в почву. Нижегородцы разработали такой материал и способ, при котором компоненты отработанного ядерного топлива надежно заперты в керамические кирпичики. Такие кирпичи имеют рекордные радиационную, химическую, термическую стойкость и плотность.
Как рассказал руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией технологии керамики Научно-исследовательского физико-технического института Университета Лобачевского (НИФТИ ННГУ) Максим Болдин, на "пальцах" старый процесс удерживания (иммобилизации) элементов ядерного топлива выглядит так: жидкий "кисель" из отходов смешивают с другими компонентами и получают стекло, которое захоранивают. Обеспечивается механическое удержание радиоактивных элементов стеклом. Но со временем под воздействием радиации стекло разрушается, в результате чего остеклованные отходы теряют первоначальную устойчивость к воздействию грунтовых вод.
По нижегородскому же методу отходы с цезием и стронцием особым методом смешивают с нужными компонентами, и в результате выпадает осадок в виде керамического порошка, в котором радиоактивные элементы оказываются встроенными в кристаллическую решетку керамики. То есть получается не механическое, а физическое удержание радиоактивных элементов. Далее этот порошок нагревается с высокой скоростью и получается чрезвычайно плотное изделие, практически без пор. Такие кирпичики можно хоронить без опаски, что вода вымоет из них опасные вещества.
У коллектива ННГУ уже есть индустриальный партнер, заинтересованный в доведении нового метода до стадии промышленного производства - АО "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" (г. Санкт-Петербург). В рамках гранта впервые будет разработана лабораторная масштабируемая технология сверхбыстрого компактирования (спекания) образцов керамических матриц диаметром до 50 мм, обладающих рекордными характеристиками стойкости к воздействию грунтовых вод. Затем будет проведено испытание предлагаемых решений для реальных высокоактивных отходов отработавшего ядерного топлива и переход на стадию опытно-конструкторских работ.