Пар, УСВР, платина и мандюрки

Пар, УСВР, платина и мандюрки

Очистка воды от изотопов водорода (дейтерия и трития) теснейшим образом связана с проблемой разделения изотопов в составе молекул воды. А изотопы – это протий (обычный водород), дейтерий и тритий. Нужно не только уметь разделить эти изотопы, но и выделить дейтерий и тритий. Никакой фильтрацией этого не сделаешь: молекулы обычной, тяжелой и тритиевой водицы (соответственно Н2O, D2O и Т2O) по геометрическим параметрам – одинаковы. Так что задача создания недорогой технологии «детритизации» была серьезным вызовом.

Как же удалось ее решить?

Хвала советской науке – подсказка нашлась в системе самой РАН, бывшей АН СССР. Не где-нибудь, а в уважаемом Институте общей физики Академии наук обнаружились эксперименты, которые дали ключ к новой технологии. Еще в 2004 году сотрудники ИОФ (Вигасин А. А., Волков А. А., Тихонов В. И., Щелушкин Р. В.) опубликовали свою работу «Эффект спин-селективной адсорбции водяного пара» (http://www.ikar. udm.ru/sb/sb34-1-1. htm). Там исследователи разделяли изотопы водорода в водяном пару, на основе магнитных моментов (спинов) их ядер. Но использовали ученые для этого пористый уголь. Принципом разделения у них служили разные магнитные моменты ядер изотопов водорода. И это – не фильтрация, а именно спин-селективная адсорбция водяного пара!

(Напомним: когда в осажденном немцами Париже в 1870–1871 гг. нужно было добывать водород для аэростатов, французы получали его, пропуская пар через раскаленные железные трубы).

Виктор Петрик, изучив все это, решил вместо пористого угля и оксида алюминия, которые применили исследователи ИОФ, использовать свои сверхчистую платину и УСВР.

То есть, углеродную смесь высокой реакционной способности. А она, как вы помните, состоит из графенов и графитовых пакетов. Но в сем случае УСВР был тоже ой как непростым!

Виктор Петрик использовал гидрофобный (то есть, водоотталкивающий) катализатор. Он нанесен на гранулы – «камешки» угловатой формы (каковые сам автор изобретения называет шутливо «мандюрками»), которые завихряют и возмущают пар радиоактивной воды, прогоняемой через трубу с ними. (Процесс идет при температуре в 130 градусов.) Сами мандюрки покрыты тефлоном, в который имплицированы углеродные соединения высокой реакционной способности (УСВР). Но эти углеродные вкрапления с помощью газофазного метода покрыты особо чистой платиной. (Сей метод, а также способ получения металлов платиноидной группы в одну стадию даже из не очень богатой руды, а также действующую установку для их получения можно увидеть во Всеволожском институте Виктора Петрика. И мы еще расскажем об этой удивительной технологии.)

– То есть не я совершил научное открытие по разделению изотопов, но именно мой частный институт создал на основе этого открытия изобретение – эффективно работающую технологию. Ибо только мы можем получать – с помощью газофазового метода – нанопорошки платины. Именно на гидрофобном платиновом катализаторе мы и разделяем ядра изотопов водорода, – поясняет Виктор Петрик.

На основе такой разработки Петрик впоследствии построил опытную установку. Прогоняя воду через нее, можно получать концентрат: воду, насыщенную тритием. А можно – выделять тяжелую воду (с дейтерием). Эта работа была сделана в сотрудничестве с Радиевым институтом. В августе – сентябре 2008 года в нем прошли успешные испытания экспериментального агрегата. Содержание трития в пробах, взятых из жидких отходов ГИПХ, уменьшалась десятикратно.

В состав авторитетной комиссии, проводившей испытания технологии, входили специалисты РХТУ имени Д. И. Менделеева, Института физической химии и электрохимии РАН и представители Росатома. А именно – кандидат химических наук Э. Магомедбеков из РХТУ, одновременно – директор Института материалов современной энергетики и нанотехнологии (ИМСЭН-ИФХ), доктор химических наук М. Розенкевич, заведующий кафедрой (РХТУ) технологии изотопов и водородной энергетики, а также профессор той же кафедры, доктор химических наук Ю. Сахаровский. Уж эти-то профи знают о дейтерии и тритии буквально все.

После обработки 420 килограммов жидких отходов трития на выходе обнаружено не было. Исследователи, приехавшие с настроением дать урок некоему выскочке и дилетанту, оказались настолько впечатлены результатами, что предложили не только развивать технологию, но и продвигать ее на внешнем рынке. Именно они и заговорили о том, что эту технологию можно использовать для того, чтобы обезопасить тяжеловодные ядерные реакторы CANDU.

Читаю протокол совещания от 8 мая 2009 года. Гости Виктора Петрика констатируют: очистка тяжелой воды от трития принципиально возможна с помощью метода «химического каталитического гетерофазного изотопного обмена в системе „вода – водород“ на стадии очистки воды от трития и метод гиперсорбции на гидридообразующих материалах на стадии концентрирования трития». Представители РХТУ предложили тогда совместную работу РХТУ, Радиевого института и холдинга В. Петрика «Золотая формула». Демонстрационную установку решили делать в Радиевом институте – как прообраз промышленного агрегата и типового модуля для тяжеловодных реакторов. Более того, запланировали обратиться к главному конструктору знаменитого НИКИЭТ В. Сметанникову с предложением возглавить проектные работы по созданию установки. Одновременно – просить академика РАН А. Бучаченко стать научным руководителем всего проекта.

За возможности новой технологии с радостью ухватились и те, кто занимается хранением опасных отходов. Говорит Игорь Суханов, экс-директор филиала «Северо-Западный территориальный округ» ФГУП «РосРАО» (хранилища радиоактивных отходов – http://www.rosrao.ru).

«… В рамках данного проекта ведется разработка специальной установки „Тритон“ для переработки ЖРО с целью уменьшения их объемов и дальнейшего захоронения. В разработке проекта принимают участие Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии, НПО „Радиевый институт им. В. Г. Хлопина“, филиал „Северо-Западный территориальный округ“ ФГУП „РосРАО“, а эксплуатироваться данная установка будет в Ленинградском отделении ФГУП „РосРАО“, где и размещаются ЖРО, вывезенные с территории опытного завода ГИПХ. Завершить разработку проекта „Тритон“ и начать работы по созданию установки планируется в течение ближайшего времени…

… Предварительная очистка ЖРО от части радионуклидов (137Cs, 6 °Co, 14С и т. д.) будет осуществляться на имеющемся оборудовании спецхимводоочистки (СХВО) Ленинградского отделения. Полученный после предочистки тритий, содержащий дистиллят, будет поступать на новую установку по очистке от трития, в основе которой имеются узлы ректификации и изотопного обмена. На выходе установка будет обеспечивать высокое концентрирование трития и фиксацию его в виде гидрида титана…»

(http://www.atomic-energy.ru/interviews/2012/03/12/31745).

Однако, работая с тритием, Мастер смог выскочить и на совершено потрясающие перспективы. На новую жизнь ядерной энергетики!

Данный текст является ознакомительным фрагментом.