«Сможем предсказать природные катаклизмы»

Радиевый институт перешел из дивизиона ЗСЖЦ в блок по управле­нию инновациями «Росатома». О некоторых направлениях институ­та рассказывает заместитель генерального директора по организа­ции научной деятельности Александр Костылев.

 

Ядерные батарейки
Наш институт совместно с Электрохими­ческим заводом ведет работу по созда­нию миниатюрных источников питания на основе никеля‑63. Это вечная батарей­ка. В 2017 году хотим представить дей­ствующий прототип.

Зачем нужна такая батарейка? С ее по­мощью можно будет делать, например, нейроимпланты — элементы, которые содержат микрочип и источник энергии с ничтожно малым, безвредным количе­ством радиоактивного вещества. Нейро­имплант, введенный в головной мозг, ге­нерирует импульсы и корректирует его работу, помогая лечить шизофрению, де­прессию, паранойю. Такие импланты су­ществуют и сейчас, но источник питания у них — литиевая батарейка, которая прикрепляется за ухом пациента и ко­торую нужно регулярно менять. Мы же предлагаем сделать встроенный источ­ник размером 0,1 мм со сроком службы 100 лет. То есть на человеческую жизнь хватит.

Еще одна интересная задача, связан­ная с никелем‑63, — изготовление инфор­мационных датчиков. Есть идея сделать миллионы миниатюрных датчиков и раз­местить их на дне океана, в глубинах гор, в земле. Они будут передавать информа­цию о температуре, давлении и прочих параметрах «нервной системы» Земли. Таким образом мы сможем предсказать природные катаклизмы: цунами, земле­трясение, извержение вулкана.

Медицина
Во всем мире ведутся масштабные ис­следования, направленные на борьбу с раковыми заболеваниями. Передовая идея — направленная доставка радиону­клидов с помощью молекул-носителей к очагам опухолевого роста. Для этого надо привязать радионуклид к биоло­гической молекуле, которая будет нахо­дить в организме онкоклетку и уничто­жать ее. Исследования показывают, что таким образом можно бороться с огром­ным количеством заболеваний, включая ВИЧ-инфекцию.

Нужны радионуклиды со специаль­ными свойствами и молекулы-носите­ли. Мы ведем работу в этом направлении с «Маяком» и Российским онкологиче­ским научным центром. И здесь мы в ка­ком-то смысле вернулись к истокам Ра­диевого института — к радию. У нас уже есть образцы подобных изотопов, прово­дим испытания.

Топливные таблетки
При делении урана в топливной таблет­ке накапливается плутоний и продук­ты деления, в основном в поверхностном слое — толщиной доли миллиметров. Иногда это становится причиной даже разрушения таблетки, что подтверждено экспериментами и расчетами ученых Ра­диевого института. Теперь задача — под­править этот эффект, чтобы сделать топ­ливо более безопасным и эффективным. Можно изменить способ изготовления топлива, состав, ввести специальные до­бавки. Предстоят большие расчетные ра­боты и эксперименты.

АЭС «Фукусима»
Мы продолжаем работу для японской АЭС «Фукусима». После аварии в баках на площадке накапливается огромное ко­личество тритиевой воды — на сегодня­шний день около 1 млн м³. Ее просто не­куда деть.

Мы вместе с «РосРАО» создали де­монстрационную установку, на кото­рой отработана технология очистки воды от трития. Японцы убедились в ра­ботоспособности установки и остались довольны. Правда, строительство по­требует немалых инвестиций — сотни миллионов долларов. Поэтому рассма­триваются все варианты решения про­блемы. Например, возможность протя­нуть трубу для слива тритиевой воды в глубины океана. На поверхность эта вода выйдет только через несколько со­тен лет. Но против такого варианта вы­ступает общественность.

Вселенная
В 1946 году знаменитый физик Георгий Гамов, который работал в Радиевом ин­ституте, предложил модель расширяю­щейся «горячей Вселенной». Считается, что Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва, произошедшего при­мерно 15 млрд лет назад. До сих пор не­известно, будет ли Вселенная бесконечно расширяться или схлопнется — и вре­мя потечет в обратную сторону. Этот во­прос занимает физиков всего мира. И нас тоже. Например, мы с ЭХЗ и дубнинским ОИЯИ занимаемся разработкой и по­лучением неодима‑150. Считается, что на этом изотопе можно надежно изме­рить свойства нейтрино и таким образом проверить модель расширяющейся Все­ленной.


 

Генеральный директор Юрий Покровский рассказал о вкладе Радиевого институ­та в решение одной из глав­ных перспективных задач отрасли — создание техноло­гий замкнутого ядерного топ­ливного цикла.

— Мы много работаем над за­мыканием топливного цикла. С решением этой задачи энер­гетика получит практически неисчерпаемый ресурс еще до освоения термояда — источ­ника так называемой звездной энергии.

Радиевый институт — на­учный руководитель работ по перспективному РЕМИКС- топливу, которое должно фаб­риковаться из смеси регенери­рованного урана и плутония, образующейся при переработ­ке ОЯТ. В выделенную смесь добавляют небольшое количе­ство обогащенного урана. Та­ким образом львиная доля топ­лива возвращается в цикл.

Новая технология при мас­штабном производственном использовании позволит сни­зить потребление природного урана, сократить запасы вновь образующихся делящихся ма­териалов, количество отходов. В идеале она позволит практи­чески избавиться от них, ОЯТ превратится в продукт, кото­рый используется в радиацион­ной медицине.

Летом 2016 года в реактор ВВЭР‑1000 Балаковской АЭС были загружены тепловыде­ляющие сборки с РЕМИКС-топ­ливом. Одновременно новые ТВС поставлены на испытания в НИИАР. Необходимо полу­чить данные о поведении топ­лива, его выгорании, эволюции в реальных условиях. Это еще первые эксперименты, но гос­корпорация поставила зада­чу создать к 2025 году техно­логии и референтные образцы топлива.

Кроме этого, в 2020 году под научным руководством Радие­вого института в опытно-де­монстрационном центре ГХК в Железногорске начинается освоение инновационной тех­нологии. Этот стратегический проект должен подтвердить правильность выбранных ре­шений в обращении с ОЯТ при замыкании ядерного топлив­ного цикла. Новая технология предполагает после традицион­ной стадии, растворения ОЯТ, его разделение на фракции и выделение продуктов, кото­рые нужны для фабрикации но­вого топлива.

Технологии переработки бу­дут доведены до промышлен­ного уровня, будут испытаны новые виды оборудования, опе­рации, используемые при ра­диохимической переработке ОЯТ. По результатам эксплуа­тации ОДЦ примут решение о строительстве завода нового типа. Это будет еще один шаг на пути рационального исполь­зования продуктов атомной энергетики — шаг, обеспечи­вающий России лидирующие позиции на мировом рынке.