Радиохимики
Севастопольского государственного университета разрабатывают новые
методы добычи урана и других металлов из морской воды
05 марта 2024
Достать золото из ртути, уран — из морской воды, пресную воду — со
дна моря: у радиохимиков Севастопольского государственного
университета большие планы и наработки. В Институте ядерной энергии и
промышленности СевГУ открыли научно-исследовательскую лабораторию
радиоэкологии и морской радиохимии.
Идея этой лаборатории появилась давно, первые шаги к ее созданию были
предприняты в конце 2020 года. Исследователи под руководством
член-корреспондента РАН Ивана Тананаева (на тот момент директора Школы
естественных наук Дальневосточного федерального университета, а ныне —
директора Института химии и технологии редких элементов и минерального
сырья Кольского научного центра РАН) выиграли внутренний грант на
привлечение ведущих ученых со всей страны. Следуя условиям конкурса,
собранная команда подготовила и опубликовала 12 статей в рецензируемых
журналах базы Web of Science. Осенью 2023 года исследователи победили в
конкурсе на открытие научно-исследовательской лаборатории (НИЛ) на базе
Севастопольского госуниверситета.
«Девиз нашей лаборатории — извлечь все из всего, — говорит
руководитель НИЛ Николай Бежин. — В сферу интересов попадают
радионуклиды, которые есть как в радиоактивных отходах и отработавшем
ядерном топливе, так и в природных средах. Одними из самых эффективных
методов извлечения считаются сорбционные. Поэтому мы синтезируем и
развиваем новые сорбенты, и сейчас у нас довольно широкая линейка
собственных сорбционных материалов».
Среди разработок — уникальный сорбент на основе молекул Б15К5
(краун-эфира бензо‑15-краун‑5). Его испытали сотрудники лаборатории
радиохимии Института геохимии и аналитической химии РАН и НИИ ядерной
физики МГУ им. Ломоносова.
«На ускорителе электронов облучили ртуть, из-за чего в ней
образовывались изотопы золото‑198 и золото‑199. Их извлекали с помощью
нашего сорбента. Золото‑198 и золото‑199 применяются в ядерной медицине
и считаются очень перспективными», — рассказывает Николай Бежин.
Еще одна новинка — аналог сорбента Sr Resin европейского производителя
смол для аналитической химии Triskem. Этот сорбент нужен для
определения содержания стронция в воде, почве и биологических
материалах. Ученые НИЛ использовали более действенные, чем у
конкурентов, разбавитель и растворитель.
«Компания Triskem признала российский вариант сорбента в два раза
эффективнее Sr Resin и отметила меньшую вымываемость краун-эфира из
российского продукта», — говорит Николай Бежин.
НИЛ располагает целым рядом сорбентов для систематических и комплексных
океанологических исследований, а также для анализа природных сред.
Основа большинства таких сорбентов — полиакрилонитрильное (ПАН)
волокно. Их можно применять комплексно для извлечения нескольких
радионуклидов из морских проб. «Желтое» ПАН-волокно с гидроксидом
железа — для изотопов тория, бериллия, свинца, полония, фосфора.
«Черное» с диоксидом марганца — для изотопов радия. Новейшая
разработка НИЛ — волокно с ферроцианидами переходных металлов,
эффективно сорбирующее цезий.
Одна из функций лаборатории — комплексная оценка экологического и
радиоэкологического состояния Крымского полуострова и прилегающих
акваторий. Несмотря на то что за годы после аварии на Чернобыльской АЭС
концентрация стронция и цезия значительно снизилась и не превышает
нескольких беккерелей на кубический метр, постоянный мониторинг
остается актуальной задачей.
Не менее актуально исследование содержания космогенных радионуклидов в
морской воде, с помощью которых также можно оценивать состояние
природных экосистем. Для проведения тестов через сорбционную установку
нужно прогнать от 150 л до нескольких тонн морской воды.
«Извлечение радионуклидов из природных вод часто занимает очень много
времени. Конечно, мы могли просто взять образец в определенной точке,
но это скучно, работа не будет иметь практического значения, —
поясняет Николай Бежин. — Мы стремимся получить максимальное
количество поверхностных проб и проб с разной глубины. Так мы сможем
подробно изучить распределение радионуклидов и по ним оценить процессы
в природных средах. А быстро пропускать большой объем воды через
сорбирующее вещество стало возможным благодаря сорбентам на основе
ПАН-волокна, которое практически не имеет гидродинамического
сопротивления».
«Один из последних проектов лаборатории — особый сорбент для урана. К
сожалению, работы вынужденно приостановили на полгода — элементарно не
хватает рук, — признается Николай Бежин. — Так много идей, что
приходится выбирать, чем заняться в первую очередь».
Сорбент при помощи особой конструкции крепится к судну. При движении
«носителя» он будет контактировать с большим объемом морской воды и
собирать уран.
Большой блок исследований посвящен 226‑му и 228‑му изотопам радия, так
как по ним можно определить родники с пресной водой в море (так
называемую субмаринную разгрузку подземных вод).
«Это исследование наиболее актуально для засушливых и вододефицитных
регионов, таких как Крым, особенно после взрыва на Каховском
водохранилище. Мы уже провели серию измерений одного источника у мыса
Айя: он дает около 7 тыс. м3 пресной воды в сутки!» — делится
промежуточными итогами Николай Бежин.
Над этим проектом севастопольские исследователи работают с группой
геохимиков из Новосибирска. В их планы входит отследить путь пресной
воды на Крымском полуострове, что, в частности, стало возможным и
благодаря разработанным лабораторией сорбентам. По результатам будут
определены места для потенциальных водозаборов (каптажа) для
использования подземных вод на суше.
источник - https://www.atomic-energy.ru/news/2024/03/05/143740