Группа российских ученых исследовала
способность различных природных материалов поглощать изотоп урана. Лучшими
среди них оказались торф и бурый уголь. Они эффективно сорбируют и удерживают различные
радионуклиды, которые возникают в результате работы АЭС и содержатся в ядерных
захоронениях. Исследование реализовано при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в журнале Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry.
В каждой квартире есть электрические приборы — ноутбук, телевизор, холодильник,
плита и прочее. Они затрачивают много электричества, а что говорить об огромных
сталелитейных заводах или аэропортах? Чтобы получить энергию, на
электростанциях и ТЭЦ сжигают уголь, газ и нефтепродукты. Эти вещества не
только загрязняют атмосферу, но и невосполнимы, а, значит, рано или поздно
закончатся. Поэтому развитие иных источников энергии жизненно необходимо.
В России активно развивается атомная энергетика. По данным
«Росэнергоатом» в 2018 году в мире функционировало 454 ядерных реактора, 37 из
которых находятся на территории РФ. Каждый из них обеспечивает электричеством
огромное количество домов и предприятий, однако скрывает и серьезную опасность.
Это, например, авария на АЭС Тримайл-Айленд в штате Пенсильвания (1979 год), на
Чернобыльской АЭС (1986 год), на АЭС Фукусима-1 (2011 год). Последствия этих
катастроф до сих пор отражаются на нашей жизни. Однако вред приносят не только
аварии на станциях, но и ядерные отходы.
«Восстановление приповерхностных хранилищ и отвалов требует
серьезной проработки и модернизации. Об этом свидетельствует наличие всем
известных проблемных объектов: опасные загрязнения в Усолье-Сибирское Иркутской
области, склон с радиоактивными отходами у Московского завода полиметаллов,
озеро Карачай с радиоактивными отходами в Челябинской области. Проблема многих объектов —
близость рек, озер, болот, а потому возникает необходимость применения
фильтрационных барьеров для эффективной сорбции отдельных
элементов-загрязнителей», — говорит руководитель проекта по гранту РНФ Петр Белоусов,
кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник ИГЕМ РАН.
Исследовательская группа из Московского
государственного университета имени М. В. Ломоносова и Института геологии
рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН поставила перед
собой задачу: выявить такие природные сорбенты, которые не требуют сложной
подготовки, будут дешевыми в использовании и безопасными для окружающей среды,
а также имеют высокий коэффициент поглощения урана. Ученые отобрали минеральные
и органические сорбенты: глауконит, цеолит, диатомит, торф, шунгит, каменный и
бурый уголь. У всех образцов изучили физические свойства, минеральный и
химический состав. После этого начались эксперименты по сорбции и десорбции
радионуклидов урана, цезия, стронция и нептуния. Результаты показали, что максимальная
сорбция урана происходит при нейтральных значениях рН, а в кислых и щелочных
условиях интенсивность процесса снижается. Торф и бурый уголь показали самые
прочные связи с ураном. Это объясняется большим количеством кислородсодержащих
функциональных групп на поверхности сорбентов, с которыми уран и образует
сильные связи в составе комплексов. Однако использование торфа и бурого угля не
будет панацеей от всего.
«Практически каждый радионуклид обладает своими специфическими
свойствами, присущими только ему. Это касается и механизмов сорбции, и прочности
связей с сорбентом, и влияния рН среды и многого другого. В тоже время у каждого
минерала есть свои структурные особенности, которые лучше подходят для того или
иного радионуклида. Поэтому решение о применении материала принимается не
только на основании его сорбционной способности, но и с учетом многих других
факторов», — рассказывает Петр Белоусов.
Результатами исследования уже заинтересовались некоторые компании,
добывающие природные сорбенты, поэтому работы будут продолжаться. Ученые
сосредоточатся на поиске более эффективных композиций на основе природных и
модифицированных сорбентов для создания фильтрационных барьеров.
Картинка 1. Образцы для центрифугирования. Источник: Петр Белоусов/ИГЕМ РАН
Картинка 2. Лаборант за работой. Источник: Петр Белоусов/ИГЕМ РАН
Картинка 3. Образцы спустя год исследований стабильности. Источник:
Петр Белоусов/ИГЕМ РАН
Картинка 4. Образцы в сушильном шкафу. Источник: Петр Белоусов/ИГЕМ РАН