09.01.2014

Углекислота извлекает уран

Практически полностью можно будет извлечь из отработанного ядерного топлива наиболее ценные радионуклиды с помощью методики, разработали которую российские химики. В новой технологии жидких радиоактивных отходов практически не будет. Выделить ценное сырье из использованных стержней реакторов поможет сверхкритический флюид - сжатый углекислый газ с особыми добавками. Растворить отработанные стержни атомных реакторов и извлечь из них уран, плутоний и другие ценные вещества можно, оказывается, практически без ущерба для окружающей среды. В этом уверены академик Борис Мясоедов и его коллеги - сотрудники Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН. Способ, который они разрабатывают, основан на применении сверхкритического углекислого газа с особыми добавками. Уже первые полученные авторами результаты позволяют надеяться, что процесс переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) может перейти в разряд процессов, опасных только теоретически. Во всяком случае стать не более, а может быть, и менее экологически грязным, чем обычное химическое производство. Дело в том, что стержень реактора - это в некотором смысле большой твердый камень. Изначально плотно спрессованный оксид урана, после того как стержень отслужит свое и в нем накопится плутоний,  в общем-то и остается. Только состав у него уже другой благодаря тому, что исходный уран частично превратится в плутоний, нептуний, америций и в другие вещества. Но урана там еще довольно много, как и других ценных компонентов. Компоненты эти нужно как-то рассортировать - одни из них еще пригодятся, а другие, опасные и пока еще бесполезные, нужно как следует спрятать. А рассортировать можно, только предварительно растворив стержень. Для чего использовать приходится сильнейшие кислоты. Тоннами. И только потом из всего этого выделять с помощью органических растворителей, тоже небезопасных, целевые вещества. Получив на выходе озера - иногда в прямом смысле слова - разнообразных жидких радиоактивных отходов. Использовать в качестве растворителя сверхкритический СО2, конечно, заманчиво. Становящийся при определенных условиях (давлении и температуре) чем-то средним между жидкостью и газом, так называемым сверхкритическим флюидом, углекислый газ приобретает исключительно полезные свойства. Он становится почти универсальным растворителем для самых разнообразных соединений. А выделить из него эти соединения можно без всяких хлопот - достаточно дать углекислоте испариться, хоть бы и в атмосферу. Проблема в том, что сам по себе растворитель этот не слишком селективен - попросту говоря, растворяет почти все подряд. Растворить-то стержни он способен, особенно если их измельчить и помочь растворителю ультразвуком, в этом ученые убедились. Но вот научиться растворять не все сразу, а последовательно, то есть селективно - «вытягивать» с помощью сверхкритического СО2 сначала одни компоненты, потом другие, - эта проблема с ходу, что называется, не давалась. При этом надо учесть, что компоненты-то эти подчас по химическим свойствам очень похожи, и разделить их вообще трудно. Однако преодолеть трудности исследователям все-таки удалось. Чтобы заставить такой растворитель работать селективно, ученые применили едва ли не весь арсенал лабораторных методов воздействия. Добавляли в СО2 различные вещества, которые, соединяясь со строго определенными компонентами, только их и переносили во флюид. Меняли температуру и давление, потому что оказалось, что эти параметры влияют на свойства сверхкритического углекислого газа как растворителя. Меняли степень окисления компонентов - это тоже, как выяснилось, очень важно. Скажем, атомы урана, лишенные четырех или шести электронов, ведут себя при экстракции совершенно по-разному - играя на этом, можно не только выделить его, но и отделить от остальных радионуклидов. Впрочем, химические подробности авторы разглашать не склонны. Но большинству из нас тонкости лабораторных изысканий и технические детали не столь уж интересны. Важно другое: благодаря работе ученых выделить из ОЯТ уран, плутоний и другие радионуклиды можно щадящим для окружающей среды способом. Причем процесс этот будет не столь уж дорог и экзотичен. В конце концов, с помощью сверхкритической углекислоты давно и успешно добывают, например, полезные, вкусные или ароматные компоненты из природного сырья для производства, например, лекарств и вкусовых добавок. А ведь возможность получать энергию без вреда для человека и природы уж наверняка не менее важна. Теперь ясно, что возможность эта вполне осуществима. [Chemworld.Narod.Ru, 18.04.2005]. Напоминаем, что мы заинтересованы в совместных проектах в области экстракции под давлением, имеется техническая возможность изготовления оборудования.