Радиоактивные отходы превратятся в доходы

Молодой учёный Константин Катин, доцент кафедры физики конденсированных сред Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ вместе с коллегами из Республиканского университета Сиваса (Турция) создал и исследовал новый композитный материал для извлечения урана из жидких радиоактивных отходов. Работа опубликована в высокорейтинговом научном журнале Journal of Molecular Liquids.

Как рассказал Катин, в жидких радиоактивных отходах уран присутствует в виде иона уранила UO2 и для его извлечения потребовалось разработать специальный адсорбент на основе экологически безопасного природного материала.

— Мы взяли за основу вермикулит — эластичный слоистый минерал, похожий на глину, который и раньше использовался для поглощения радиоактивных загрязнителей и гамма-излучения. Методом полимеризации в водном растворе мы получили композит на основе вермикулита и полиакриламида, который по своим характеристикам превосходит известные адсорбенты. Его адсорбционная ёмкость по отношению к уранилу достигает 0,38 моль/кг, — пояснил учёный.

Этот композитный материал на 24 часа поместили в раствор, загрязнённый радиоактивным уранилом. За это время ионы уранила успевали адсорбироваться на композит, который затем исследовали методами инфракрасной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии.

— При разработке нового материала мы применяли серии теоретических подходов и компьютерного моделирования. Это удешевило его создание в несколько раз, радикально сократив количество необходимых экспериментов, — рассказал Катин.

Теперь исследователи анализируют целесообразность применения композитного материала в смежной области — для извлечения урана из морской воды. Здесь главная проблема состоит в том, что его содержание не превышает трёх атомов на миллиард других. Тем не менее учёные надеются, что благодаря новому адсорбенту такой способ добычи урана окажется не запредельно дорогим.

Учёные давно обратили своё внимание на моря и океаны, в водах которых растворено в 1000 раз больше урана, чем его можно найти в недрах Земли. Идея добывать уран из морской воды не нова. Ей добрых 70 лет, если не больше. Но только к 80-м годам прошлого века японские учёные нашли подходящие абсорбенты. Впрочем, пока этот способ добычи урана обходится на порядок дороже шахтового и достигает $1000 и больше. Новая технология после своей доводки позволит существенно снизить стоимость. Помимо того, авторы исследования разрабатывают несколько улучшенных адсорбентов на основе вермикулита.