Новая инквизиция. Кто мешает русскому прорыву?

Но вот беда – решая проблему с дешевым топливом для реакторов, ты получаешь проблему трития, попадающего в окружающую среду. Именно поэтому тяжеловодные реакторы в канадской провинции Онтарио (государственная компания «Ontario Power Generation») превратились в серьезную проблему. Канадцы не просто перестали строить ядерные установки такого типа – они думают, не закрыть ли имеющиеся? Как пишет канадский ветеран-атомщик Ф. Р. Грининг (http://www.atominfo.ru/news/air4644. htm), у КАНДУ, строившихся в 1960-е годы, тьма проблем. И одна из них – все тот же тритий.

«В типичном реакторе CANDU содержится порядка 450 тонн тяжелой воды (D2O – дейтерий два о. – М. К.) общей стоимостью, как минимум, 250 млн. долларов. В тяжелой воде при активации нейтронами образуется тритий, который впоследствии химически связывается в оксид дейтеротрития – DТО. В реакторах CANDU, построенных в Онтарио, образуется в среднем 1,5 млн. Ки трития в год на каждом из блоков.

Несмотря на все усилия персонала, на CANDU регулярно происходят утечки тяжелой воды. Большую часть D2O удается собрать, восстановить и вернуть в систему. Однако значимые объемы D2O выходят из гермооболочки и попадают в окружающую среду через вентиляционную трубу.

Реакторы в Пикеринге, Брюсе и Дарлингтоне сбрасывают в атмосферу до 0,5 кг D2O в час. Зная концентрацию оксида дейтеротрития в Dp, можно рассчитать, что каждая из венттруб CANDU добавляет в окружающую среду 5000 Ки трития в год.

Контроль за эмиссией трития производится при помощи систем сбора влаги и водных паров в контейнменте (защитной оболочке реактора. – М. К). Эти системы дорогостоящи и трудоемки в обслуживании, и их наличие на станции вносит весомый вклад в расходы на эксплуатацию реакторов CANDU…»

Таким образом, проблема крайне остра. Канадские АЭС Дарлингтон, Брюс (А и В), Пикеринг (тоже А и В) и Пуан-Лепро – опасные «поставщики» трития в природу. Но если решить проблему трития, то ядерная энергетика получит резкое ускорение. Это действительно станет прорывом всемирно-исторического значения.

Тритий опасен. Распад его сопровождается довольно интенсивным бета-излучением. При попадании трития внутрь организма человека с воздухом или водой, он представляет серьезную угрозу для здоровья. Тритий, будучи изотопом водорода, химически ведет себя так же, как водород, и поэтому способен замещать его во всех соединениях с кислородом, серой, азотом, легко проникая в протоплазму любой клетки. В этом случае испускаемое тритием бета-излучение ведет к поражению жизненно важных органов, разрыву связей в ДНК и приводит к генетическим мутациям. Исследования, посвященные поведению трития в биологических объектах, свидетельствуют о его подчас тысячекратном накоплении в живых организмах и пищевых цепочках. Тритий не улавливается системами водоочистки и водоподготовки.

Тритий попадает в окружающую среду не только из тяжеловодных реакторов. Идет и накопление загрязненных тритием тяжеловодных и легководных отходов, в том числе образующихся при снятии с вооружения ядерных боеприпасов. Это привело к тому, что ежегодная скорость образования и накопления техногенного трития в глобальном масштабе (килограммы или десятки миллионов Ки в год) стала во много раз превышать скорость образования его естественным путем (0.2 Кг или 2.105 Ки в год). За последние сорок лет (с 1960 по 2000) выбросы трития с предприятий ядерного топливного цикла выросли в 50 000 раз и составили примерно 1019 беккерелей. При этом выделяется как непосредственно на АЭС, так и на заводах по переработке топлива. Ситуация еще более усложнится в случае развития термоядерной энергетики. И хотя сей изотоп водорода имеет период полураспада в 12,3 года, должно пройти несколько циклов полураспада, чтобы он стал безопасным.

Конечно, технологии «детритизации» в мире есть. Только очень недешевые. Экономически, увы, нецелесообразные. Скажем, вот отделение трития от водорода методом низкотемпературной ректификации водорода (Франция, Гренобль). Или, например, ректификация воды с рекомпрессией пара (опытная установка фирмы «Зульцер»). Или, к примеру, химический изотопный обмен в системе вода – сероводород, вода – водород, вода – аммиак (экспериментальные установки). Есть, наконец, адсорбционная очистка с использованием цеолитов и некоторых металлов. Эффективность и экономическая целесообразность выделения и концентрирования трития из тритийсодержащих отходов с помощью разделительных установок определяется, в конечном счете, энергетическими затратами на процесс разделения изотопов водорода: протия, дейтерия и трития. А они получаются огромными. Петрик же смог сделать новую технологию, стоящую вне конкуренции по своей дешевизне.

Тритиевая проблема Ленинграда-Петербурга: с чего все началось

Случилось так, что наш завзятый шарлатан, уголовник и любитель скрипок Страдивари занялся проблемой очистки воды от трития, а заодно – и от дейтерия. Все началось с того, что огромные объемы воды, зараженной тритием, – огромная проблема Ленинграда-Петербурга. В нем, конечно, нет реакторов типа CANDU. Но зато в городе много лет работал ГИПХ – Институт прикладной химии, который производил тритий для термоядерного оружия и для высокотехнологичных военных систем. Например, для светящихся элементов ночных прицелов.

От ГИПХ осталось около 1400 тонн радиоактивной воды (http://www.atomic-energy.ru/interviews/2012/03/12/31745). К 2002 году емкости, в которых они хранились в самом центре Петербурга-Ленинграда, прохудились настолько, что в одной из них случилась утечка и около сорока тонн отходов попало в Неву. В восьмистах метрах от городского водозабора. Быть может, не случайно северная столица держит печальную пальму первенства по раковым заболеваниям пищевода и кишечника? Чтобы обезвредить отходы ГИПХ, надо научиться очищать их от трития. И, хотя тритий имеет период полураспада в 12,3 года, должны пройти десятилетия, чтобы вода с ним стала более или менее безопасной.

Проблема отходов ГИПХ остро стояла еще в СССР. Специальное хранилище жидких РАО при Калининской АЭС отказывалось их принимать, ибо не могло обеспечить хранение без утечек. Потому не от хорошей жизни 1400 тонн жидкой смерти приходилось хранить в Питере. Так сказать, в расчете на то, что ученые найдут решение вопроса в будущем. Но будущее после гибели Советского Союза оказалось плохим.

Временное решение все-таки нашли. Отходы ГИПХ недавно были перевезены в специальное хранилище отходов в Сосновом Бору, которое является структурой Росатома, частью ФГУП «РосРАО». (Оно и занимается захоронением радиоактивных отходов.) Но это – пока половинчатая мера. Отходы ГИПХ надо переработать. Но, черт возьми, как это сделать?

Занявшись проблемой обезвреживания «гипховских» отходов, Виктор Петрик не только изобрел технологию «детритизации» воды. Он открыл и гораздо более захватывающие горизонты.

Но когда автор сих строк и этой линией занялся вплотную, то понял, насколько и здесь заврались почтенные академики РАН. И тут тоже никто не думал гонять воду через банальные фильтры. Впрочем, давайте-ка по порядку…

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!

«Как вы получате такую воду?»

Однако кто сегодня верит российской науке? Она же – не советская прародительница с с ее мировым авторитетом, она в РФ – нищая. И если вы сейчас хотите получить признание, надо быть замеченным в Золотой Орде наших дней. То есть, в Америке.

Потому Виктор Петрик еще в 2006 г. отвез 20 литров очищенной по его технологии воды в США. Эта вода была радикально освобождена от дейтерия. Нужно было получить результаты анализов в авторитетной американской лаборатории. Принцип был таков: коли мы покажем, что умеем чистить воду от дейтерия, то нам поверят, что то же самое можно делать и с тритием.

Анализ проводили в Университете штата Невада, в лаборатории стабильных изотопов Маккеевой школы шахтерского дела (Mackay School of Mines. Nevada Stable Isotope Laboratory. www. mines. unr. edu/isotope). Нужно было подтвердить или опровергнуть результаты тех проб, что делали на масс-спектрометре в начале 2006 года в Петербурге. И снова – успех!

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.