Российские атомщики снова обошли американских конкурентов. И надолго, если не навсегда: им впервые в истории удалось обогатить изотоп никеля до уровня более 69%.
Слова «впервые в истории» звучат в сегодняшней России нечасто. Но в последнее время всё чаще. И ещё одним подтверждением наращиваемых в стране передовых научно-технических возможностей стало сообщение о том, что впервые в истории у нас произведено обогащение радиоактивного до уровня более 69%.
Работа была проведена на Электрохимическом заводе (АО «ПО ЭХЗ») в городе Зеленогорск Красноярского края. Это предприятие входит в топливную компанию ТВЭЛ, которая, в свою очередь, является частью госкорпорации «Росатом».
Что значит это достижение?
Дело в том, что никель-63 является основным элементом – можно сказать, «топливом» – так называемой ядерной батарейки. Которая сама может служить источником энергии для ядерных двигателей, в том числе в космосе, для различных автономных подводных систем, для медицины – например, в качестве питающего элемента «вечных» кардиостимуляторов.
Важно, отмечают специалисты, что речь вовсе не обязательно должна идти о ядерных энергетических установках. В принципе, ничто не мешает применять ядерную батарейку в качестве обычного аккумулятора в автомобиле. Или в качестве источника питания для электро- и радиоприборов. Ведь это батарейка и есть. Просто её возможности гораздо – очень даже гораздо – выше и сильнее всего того, чего мы можем добиться от электрохимического источника питания.
Так, за счёт так называемого бета-вольтаического эффекта здесь достигается очень высокий КПД. Благодаря длительному периоду полураспада изотопа такой аккумулятор может работать 50 лет. Наконец, в силу компактности – а ядерная батарейка в 30 раз компактнее, чем обычная литий-ионная — такие энергетические устройства могут устанавливаться на устройства, имеющие ограничения по массе и размеру.
Понятно, что первыми тут вспоминаются космические аппараты, спутники, межпланетные и космические станции. Однако те же ограничения часто связывают руки конструкторам военной техники. И вот здесь как раз нельзя не вспомнить про новейшие, презентованные 1 марта этого года президентом Путиным виды вооружений. Например, про лазер «Пересвет», которому необходимы мобильные энергетические устройства большой мощности.
Или про подводную лодку-торпеду «Посейдон», которая должна передвигаться на больших глубинах и большой скорости, а также уметь затаиваться на долгое время у супостата под боком. Наконец, про крылатую ракету неограниченного радиуса действия «Буревестник», которая летает с использованием ядерной силовой установки.
В общем, предельно полезная это штука – ядерная батарейка.
Передовой рубеж науки и техники
Принцип действия устройства – если не вдаваться в детали – несложен. Он основан на том же эффекте, что и другие ядерные энергетические устройства – на процессе распада радиоактивных веществ.
Вот только в данном случае в качестве такого вещества избран не существующий в природе изотоп никеля с массовым числом 63. Всего у никеля в природе существуют пять естественных изотопов, а из трёх искусственных наиболее удобен никель-63: его период полураспада составляет 100 лет. То есть реакция происходит достаточно быстро (не как у никеля-59 с и периодом полураспада в 100 тысяч лет), чтобы иметь энергетический эффект, годный для использования, но и не так бешено, как у никеля-56, который «сгорает» наполовину за 6 суток.
Кроме того, важное достоинство данного изотопа в его безопасности: никель-63 не даёт при распаде вредного жёсткого гамма-излучения, виновника лучевой болезни и прочих негативных проявлений радиоактивности. Процесс распада никеля-63 порождает мягкое бета-излучение, которое к тому же внутри батареи и поглощается.
Проблема, однако, в том, что необходимый энергетический эффект даёт изотоп, обогащённый до 80%. Вот и занялись на ПО ЭХЗ процессом обогащения.
Как сообщает Департамент коммуникаций АО «ТВЭЛ», первичная наработка никеля-63 была произведена путём облучения стабильного изотопа никель-62 в исследовательском реакторе ИВВ-2М Института реакторных материалов. Затем в Радиевом институте им. В.Г. Хлопина была выполнена радиохимическая очистка облучённого материала и синтезирован рабочий газ, который далее был обогащён в каскаде газовых центрифуг на Электрохимическом заводе.
Планируемого уровня в 80% специалисты ЭХЗ намереваются достичь уже в 2019 году. Дальше, надо полагать, эти работы выйдут на промышленный масштаб: исходный изотоп никель-62 для получения затем никеля-63 уже находится на облучении в реакторе РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.
При этом специалисты отмечают самое главное: по газоцентрифужным технологиям, которые и используются при наработке нужного вещества для ядерных батареек, Россия имеет глобальное лидерство на нашей планете. И это касается не только процессов обогащения урана для атомной энергетики, но и производства стабильных изотопов для различных хозяйственных, научных, медицинских и прочих надобностей.
Сегодня топливная компания «Росатома» ТВЭЛ занимает самую большую удельную долю мирового рынка стабильных изотопов — более 40%. При том, что каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе, сделанном ТВЭЛ, — а всего на нём работают 72 реактора в 14 странах мира, — развитие подобных компетенций делает компанию, да и весь «Росатом», одним из передовых научно-технических центров планеты. Настолько передовым, что, по мнению аналитиков в данном секторе деятельности, дотянуться до него долго не сможет ни один западный конкурент. А если учёные и технологи «Росатома» не будут стоять на месте – чего они делать и не собираются, — то и никогда. Так, приводятся слова старшего вице-президента АО «ТВЭЛ» по научно-технической деятельности, технологии и качеству Константина Вергазова, что уже сегодня Электрохимический завод «обладает возможностями по наработке высокообогащённых радиоизотопов криптона-85 и углерода-14».
А завтра?
