ИСТИНА

Выделение долгоживущих радионуклидов из водных растворов различного состав является важной проблемой, решение которой необходимо как для развития технологий замкнутого ядерного топливного цикла, так и реабилитации территорий, ранее загрязненных радионуклидами. Для Российской Федерации и стран бывшего СССР остро стоят проблемы очистки загрязненных почв, подземных и поверхностных вод и других объектов от искусственных и природных радионуклидов (радионуклиды TENORM на заброшенных урановых месторождениях, хвостохранилищах). Соответствующие технологии должны быть относительно дешевы, эффективны и должны обеспечивать возможность переработки значительных объемов водных растворов. Целью данного проекта является разработка научных основ технологий применения различных наноматериалов , в том числе композиционных, для эффективного извлечения долгоживущих радионуклидов из водных растворов различного состава. Задачами проекта являются: получение различных наноматериалов и их диагностика, установление фундаментальных закономерностей сорбционных реакций на их поверхности, определение физико-химических форм радионуклидов, установление возможности модификации углеродных наноматериалов для улучшения их сорбционных свойств, разработка рекомендаций для создания технологий извлечения из растворов различного состава долгоживущих радионуклидов. В рамках данного проекта будут изучены различные наноматериалы, которые, согласно предварительным данным, способны эффективно сорбировать различные радионуклиды, в том числе: наночастицы оксидов металлов (гематита, оксида титана, ферригидрита, образующегося при разложении ферратов в водных растворах и пр.), углеродные наноматериалы (производящиеся в полупромышленном или промышленном масштабах), в том числе оксид графена, углеродные нанотрубки, наноалмазы, гуминовые кислоты и их производные. В рамках данного проекта будут проведены исследования механизмов извлечения различных радионуклидов, в том числе продуктов деления – Sr-90, Cs-137, Tc-99, активации – Co-60, актинидов – изотопов U, Np, Pu, Am, Cm и природных радионуклидов, обладающих высокой радиотоксичностью - изотопов Ra, Po-210. Будут проведены эксперименты по выделению трития в составе воды с использованием изотопных эффектов при диффузии в мезопорах, образуемых слоями оксида графена.

Isolation of long-lived radionuclides from aqueous solutions of various composition is an important issue, the solution of which is necessary for the development of technologies of a closed nuclear fuel cycle, and rehabilitation of areas previously contaminated. For the Russian Federation and former Soviet Union countries are acute problems of cleaning contaminated soil, groundwater and surface water and other objects of artificial and natural radionuclides (radioactive nuclides TENORM on abandoned uranium mines, tailings). Appropriate technology should be relatively inexpensive, effective, and should be capable of processing large volumes of aqueous solutions. The aim of this project is to develop the scientific basis for the use of various technologies of nanomaterials, including composites, for the efficient recovery of long-lived radionuclides from aqueous solutions of various compositions. The objectives of the project are: the preparation of various nanomaterials and their diagnosis, the establishment of the fundamental laws of sorption reactions on their surface, determination of physical and chemical forms of the radionuclides, determining the possibility of modification of carbon nanomaterials to improve their sorption properties, development of recommendations for the creation of the extraction technology of the solutions of different compositions of long-lived radionuclides . This project will examine the various nanomaterials, which, according to preliminary data, are able to effectively absorb different radionuclides, including nanoparticles of metal oxides (hematite, titanium oxide ferrihydrite produced by the decomposition of ferrate in aqueous solutions and so forth.), Carbon nanomaterials (produced in the semi-industrial or industrial scale), including graphene oxide, carbon nanotubes, nanodiamonds, humic acids and their derivatives. The project will be studied extraction mechanisms of various radionuclides, including fission products - Sr-90, Cs-137, Tc-99, activation - Co-60, the actinides - isotopes of U, Np, Pu, Am, Cm and natural radionuclides with high radiotoxicity - Ra isotopes, Po-210. There will be experiments on tritium release in the composition of the water using isotope effects in the diffusion in mesopores formed by layers of graphene oxide.

Разработанный план выполнения проекта позволит получить экспериментальные данные, которые необходимы для разработки новых эффективных методов извлечения долгоживущих радионуклидов из водных растворов различного состава. В свою очередь эти данные необходимы для создания технологии водоочистки в целях реабилитации ранее загрязненных территорий – проблеме мирового масштаба, на которую во многих странах, в том числе в России, в странах Средней Азии, США, Японии, Германии и пр. уделяется первостепенное внимание. Особую актуальность задачи, связанные с эффективным извлечением таких радионуклидов, как Н-3, Sr-90 и Cs-137, приобрели после аварии на АЭС Фукусима. Исследования в области получения и модификации новых наноматериалов, как неорганических, так и углеродных, позволяют рассчитывать на существенный порыв в данной области. В качестве примера можно привести эффективное извлечение ряда радионуклидов оксидом графена – материалом, обладающим рекордно высокой свободной удельной поверхностью, показанного авторами данного проекта. В результате выполнения проекта будут получены данные о механизмах взаимодействия радионуклидов в различных степенях окисления с различными наноматериалами и их композитами, о протекании редокс реакций, об образовании наночастиц малорастворимых соединений и их агрегации при сорбции, о кинетики и обратимости сорбции. Это позволит заполнить недостающие пробелы в фундаментальных знаниях и разработать практические подходы к созданию технологий очистки водных объектов от радионуклидов.

Получены экспериментальные данные, необходимые для разработки новых эффективных методов извлечения долгоживущих радионуклидов из водных растворов различного состава. В свою очередь эти данные необходимы для создания технологии водоочистки в целях реабилитации ранее загрязненных территорий – проблеме мирового масштаба, на которую во многих странах, в том числе в России, в странах Средней Азии, США, Японии, Германии и пр. уделяется первостепенное внимание. В результате выполнения проекта получены данные о механизмах взаимодействия радионуклидов в различных степенях окисления с различными наноматериалами и их композитами, о протекании редокс реакций, об образовании наночастиц малорастворимых соединений и их агрегации при сорбции, о кинетики и обратимости сорбции. Что позволило заполнить недостающие пробелы в фундаментальных знаниях и разработать практические подходы к созданию технологий очистки водных объектов от радионуклидов.